東深供水工程鳳崗隧洞施工期圍巖穩(wěn)定與支護(hù)措施

選取東深供水工程鳳崗隧洞洞口段,采用三維彈塑性有限元法,模擬施工開(kāi)挖過(guò)程,分析施工期圍巖的變形、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),探討不同巖性條件下的圍巖穩(wěn)定情況及進(jìn)洞條件,為設(shè)計(jì)和施工提供參考。

地下洞室支護(hù)措施的選取取決于圍巖類別的劃分,也直接影響工程的投資和運(yùn)行的安全。中條山供水工程實(shí)行的設(shè)計(jì)、施工總承包,使設(shè)計(jì)與施工一體化,通過(guò)勘察分析及對(duì)圍巖的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè),全面、客觀地評(píng)價(jià)了洞室圍巖巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性,調(diào)整優(yōu)化了設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù),使工程的支護(hù)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)科學(xué)化和經(jīng)濟(jì)合理化

基于新奧法的基本原理,對(duì)東深供水改造工程鳳崗隧洞越過(guò)廣深公路的淺埋段的施工過(guò)程進(jìn)行了有限元三維數(shù)值仿真分析,并和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行了比較。結(jié)論認(rèn)為:有限元分析和隧洞圍巖變形位移監(jiān)測(cè)結(jié)果都表明隧洞設(shè)計(jì)的支護(hù)和施工方法是安全合理的;研究處于復(fù)雜地質(zhì)條件下的淺埋隧洞的開(kāi)挖和支護(hù),對(duì)保證工程穩(wěn)定,加快施工速度,節(jié)省工程投資具有重大意義

以甘肅省引洮工程總干渠8號(hào)隧洞施工實(shí)踐為例,分析了隧洞地質(zhì)條件,介紹了在不穩(wěn)定圍巖隧洞施工中的預(yù)防及處理措施,提出了施工中應(yīng)注意的問(wèn)題。

文中以草峪嶺隧洞施工實(shí)踐為例,分析了影響圍巖穩(wěn)定的原因,介紹了在不良地質(zhì)構(gòu)造下的施工措施,提出了施工中應(yīng)注意的問(wèn)題。

花崗巖體工程地質(zhì)條件對(duì)大多數(shù)工程來(lái)說(shuō)是良好的,工程地質(zhì)問(wèn)題一般比較簡(jiǎn)單。但遇到溝谷位置,一般均有一條斷層通過(guò)。尤其是引水隧洞工程通過(guò)溝谷時(shí)會(huì)遇到塌方、漏水等不良施工地質(zhì)問(wèn)題,增大隧洞施工難度;在花崗巖體中,過(guò)小的洞徑對(duì)有毒有害氣體難以排出,且影響施工進(jìn)度。結(jié)合新疆阿拉山口供水與生態(tài)建設(shè)工程引水隧洞工程建設(shè)實(shí)踐,證實(shí)了遇溝必?cái)嗟慕Y(jié)論,并論述了適當(dāng)?shù)亩磸脚懦卸居泻怏w,提高施工進(jìn)度,為今后同類隧洞勘察中提出了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

隧洞的圍巖穩(wěn)定及支護(hù)結(jié)構(gòu)安全是保證隧洞安全、實(shí)現(xiàn)隧洞功能的關(guān)鍵因素。由圍巖加固圈承擔(dān)主要的外水壓力是優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、保證圍巖穩(wěn)定的一種有效方法。建立肯斯瓦特導(dǎo)流泄洪洞三維有限元模型,并進(jìn)行非線性有限元分析。分析結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的支護(hù)措施能明顯減少圍巖變形、改善應(yīng)力分布,為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。

地震的發(fā)生將對(duì)原山體造成較大震裂揉動(dòng)挫傷,隧道開(kāi)挖后圍巖-支護(hù)體系易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。文章依托震區(qū)杜家山隧道的典型失穩(wěn)斷面,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值分析手段,從震裂軟巖的基本特性、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)特征、不同裂隙結(jié)構(gòu)面傾角三個(gè)角度分析了震裂軟巖隧道施工期圍巖-支護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)機(jī)理,得到以下結(jié)論:強(qiáng)震區(qū)軟巖主要表現(xiàn)出破碎、散體、密度低、架空等基本特征,隧道開(kāi)挖后結(jié)構(gòu)失穩(wěn)多以拱頂-拱腰發(fā)生剪性坍塌破壞的形態(tài)出現(xiàn);失穩(wěn)主要以塌方為主,塑形擠出、剪切滑動(dòng)及組合作用破壞形式是其主要的失穩(wěn)模式;隧道開(kāi)挖后洞周變形、結(jié)構(gòu)受力、塑性區(qū)影響最大均發(fā)生在45°傾角的裂隙結(jié)構(gòu)面時(shí),此條件下施工最為不利。

猴子巖水電站地下廠房硐室群工程地質(zhì)條件復(fù)雜,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、受多條斷層和擠壓破碎帶影響,加之布置于中-高地應(yīng)力區(qū)域,施工過(guò)程中硐室圍巖的變形和破壞較為明顯,為確保工程施工安全,須對(duì)整個(gè)硐室群施工期的應(yīng)力變形及穩(wěn)定進(jìn)行分析。結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)和開(kāi)挖支護(hù)實(shí)施方案,建立了猴子巖地下廠房硐室群的三維有限差分計(jì)算模型,并對(duì)其地應(yīng)力場(chǎng)分布進(jìn)行了反演,在此基礎(chǔ)上對(duì)硐室群整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行了全程模擬。計(jì)算結(jié)果表明:隨著硐室開(kāi)挖臨空面的擴(kuò)大,上下游邊墻應(yīng)力松弛現(xiàn)象較為明顯,在斷層出露帶、機(jī)坑隔墻底部出現(xiàn)了不同程度的應(yīng)力集中;開(kāi)挖過(guò)程中圍巖位移逐漸增大,在硐室連接處出現(xiàn)了大變形。設(shè)計(jì)支護(hù)方案實(shí)施后可以較好地限制圍巖變形,減小塑性區(qū)面積,工程實(shí)踐說(shuō)明該方案較為合理。

通過(guò)東山供水工程隧洞工程實(shí)例,重點(diǎn)論述了工程的開(kāi)挖、初期支護(hù)、二次混凝土襯砌施工技術(shù),為長(zhǎng)距離隧洞工程施工總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

介紹了隧洞圍巖的地質(zhì)條件及圍巖類別與設(shè)計(jì)之間的關(guān)系,闡明了兩種不同設(shè)計(jì)理論、方法的差異,主要表現(xiàn)在同類別圍巖的初期支護(hù)和襯砌結(jié)構(gòu)差異較大,新奧法設(shè)計(jì)的支護(hù)系統(tǒng)要顯得柔弱些。針對(duì)工程施工中出現(xiàn)的問(wèn)題,提出了一些看法。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)際開(kāi)挖地質(zhì)編錄成果,參考相關(guān)工程規(guī)范,采用工程類比的方法對(duì)楠溪江供水工程引水隧洞圍巖進(jìn)行了q系統(tǒng)和rmr分類,提出了圍巖主要物理力學(xué)參數(shù)建議值以及合理的設(shè)計(jì)支護(hù)措施,有效保障了該引水隧洞的圍巖穩(wěn)定和水工結(jié)構(gòu)安全。

向家壩水電站地下廠房工程地質(zhì)條件較差,邊墻高、跨度大,開(kāi)挖規(guī)模巨大,施工期圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題比較突出。在對(duì)區(qū)域工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,建立了向家壩水電站超大洞室群的三維數(shù)值模型,采用統(tǒng)計(jì)回歸方法對(duì)地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行反演分析。按照實(shí)際開(kāi)挖支護(hù)程序?qū)Φ叵露词胰洪_(kāi)挖進(jìn)行模擬,對(duì)向家壩地下洞室群開(kāi)挖過(guò)程中圍巖的穩(wěn)定性特征進(jìn)行了分析。計(jì)算結(jié)果表明:超大洞室群施工期圍巖局部穩(wěn)定性問(wèn)題突出,施加相應(yīng)支護(hù)措施后改善明顯。

富水區(qū)深埋長(zhǎng)隧洞圍巖及支護(hù)的穩(wěn)定分析——在總結(jié)部分已建工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照灌漿加固后圍巖是承載和阻水的主要的承載結(jié)構(gòu)這一設(shè)計(jì)思想，結(jié)合我國(guó)西南某電站的主要地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)引水洞的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)；應(yīng)用三維彈塑性有限元法對(duì)不同滲控方案所形成...

水電工程中的"深埋、大跨、高墻"型水工隧洞應(yīng)用越來(lái)越多,開(kāi)挖過(guò)程中洞室的圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題顯得尤為突出。以西南某水電站為例,采用ansys軟件對(duì)地下廠房洞室群分層開(kāi)挖進(jìn)行模擬計(jì)算。為同類工程及相關(guān)研究提供參考。

根據(jù)富蘊(yùn)縣黃泥灘供水工程引水隧洞工程地質(zhì)特點(diǎn)，分析了圍巖應(yīng)力分布特征和破壞特點(diǎn)，介紹了“新奧地利隧洞施工法”在ⅳ類圍巖體成洞的應(yīng)用情況和采用的安全保障措施，可為相關(guān)工程施工和管理提供借鑒。

通過(guò)對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定的分析以及影響圍巖穩(wěn)定的因素的分析,簡(jiǎn)要闡述了適時(shí)采取合理的支護(hù)以阻止圍巖強(qiáng)度進(jìn)一步惡化的必要性和原理。最后,結(jié)合某鐵路隧道施工,具體討論了實(shí)際施工過(guò)程中界定適時(shí)支護(hù)的一般性原則,用于指導(dǎo)隧道工程施工。

通過(guò)東深供水改造工程鳳崗隧洞段的巖體參數(shù)反分析,探討了在計(jì)算中采用對(duì)屈服單元進(jìn)行弱化來(lái)模擬開(kāi)挖引起的松動(dòng)與破壞范圍的新方法,所得結(jié)果與實(shí)測(cè)值相吻合。

以國(guó)電大渡河流域深溪溝水電站的附屬工程深溪溝排水洞工程為研究對(duì)象,通過(guò)圍巖巖體薄片鑒定、結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬、聲波測(cè)試、化學(xué)熱力學(xué)及水質(zhì)分析等手段進(jìn)行排水洞復(fù)雜圍巖區(qū)巖體結(jié)構(gòu)特征分析并進(jìn)行了施工期間圍巖動(dòng)態(tài)綜合分類技術(shù)研究,以期為隧洞工程尤其是復(fù)雜地質(zhì)條件下圍巖分類提供簡(jiǎn)單易行的方法和信息化施工依據(jù)。

隨著水電建設(shè)中各項(xiàng)難點(diǎn)、重點(diǎn)項(xiàng)目的技術(shù)研究的深入,在深山峽谷、地質(zhì)情況復(fù)雜的條件下進(jìn)行洞群布置,將水工結(jié)構(gòu)中的引排水、交通、地下廠房、變配電和運(yùn)行控制系統(tǒng)集中建設(shè)在地下的特點(diǎn)越來(lái)越突出,水工地下洞室發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)是斷面越來(lái)越大,其不同地質(zhì)條件下的大跨度、高邊墻的邊頂拱穩(wěn)定問(wèn)題成為研究的重點(diǎn)。對(duì)目前水工隧洞穩(wěn)定分析方法,計(jì)算高度以及研究發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析、驗(yàn)討。

走馬崗隧洞是東深供水改造工程最長(zhǎng)的隧洞,全長(zhǎng)3725m,在工程地質(zhì)測(cè)繪、鉆探、物探及巖石力學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,綜合考慮巖體完整性、巖體物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行隧洞圍巖分類,為工程設(shè)計(jì)、施工參考應(yīng)用。分類結(jié)果與比尼奧斯基(bieniawski)的地質(zhì)力學(xué)分類(rmr法)一致,對(duì)同類工程圍巖分類有一定參考價(jià)值。

結(jié)合東深供水改造工程走馬崗隧洞工程實(shí)踐，研究節(jié)理巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)，為工程設(shè)計(jì)提供參考。結(jié)果表明霍克經(jīng)驗(yàn)方法是推求節(jié)理巖體抗剪強(qiáng)度的有效方法，在巖體工程中具有重要參考應(yīng)用價(jià)值。