地質(zhì)預報系統(tǒng)在引漢濟渭工程嶺北TBM施工中的應用

為了分析tbm利用率的主要影響因素,統(tǒng)計分析引漢濟渭工程嶺北隧洞連續(xù)掘進2100m的圍巖特征和掘進記錄,確定了導致tbm非正常停機的底事件,建立了tbm非正常停機故障樹模型,結(jié)果表明出渣系統(tǒng)故障、支護設備故障、刀盤刀具故障和電氣故障是導致tbm利用率不高的主要因素。通過tbm利用率及主要故障與場切深指數(shù)（fieldpenetrationindex,fpi）相關性分析,表明節(jié)理破碎巖體中tbm利用率與fpi之間不存在明顯相關性,出渣系統(tǒng)故障、支護設備故障、刀盤刀具故障與fpi有較強的相關性。分析主要故障發(fā)生原因,從設備管理和現(xiàn)場施工管理2個方面提出tbm利用率提高措施。

引漢濟渭秦嶺隧洞最大埋深約2000m,根據(jù)資料分析,秦嶺隧洞地應力高、埋深大具備發(fā)生巖爆的條件。本文擬對引漢濟渭秦嶺隧洞越嶺段嶺南tbm施工段(k27+643.006~k46+360.000)18.717km地段圍巖巖爆機理進行分析、研究,提出tbm法施工通過巖爆地段的施工預防措施。

結(jié)合引漢濟渭工程隧洞線路長大、地質(zhì)條件復雜等特點,研制輕便、可靠、靈活、自動的鉆孔壓水試驗裝置,該套裝置具有壓水管路損失不修正、測試數(shù)據(jù)自動化、試驗精度高等特點,能很好地揭示圍巖強、中、弱透水性的演化規(guī)律,為隧洞滲控方案設計提供了科學依據(jù),具有顯著的現(xiàn)場實用價值和推廣應用價值。

2012年6月1日上午，陜西引漢濟渭工程秦嶺隧洞椒溪河等三項工程合同簽字儀式存西安建國飯店隆重舉行。陜西省引漢濟渭辦公室常務副主任蔣建軍，副主任杜小洲，主任助理雷雁斌、王壽茂，水電十五局副總經(jīng)理張勝利及參建單位代表出席了簽字儀式。

引漢濟渭工程目前正在實施的秦嶺輸水隧洞(越嶺段)全長81.8km,最大埋深達2012m。其施工安全、施工質(zhì)量是工程建設管控的首要問題。從安全質(zhì)量管理體系、管理亮點以及工程安全質(zhì)量現(xiàn)狀等方面闡述通過全過程的控制,處于受控狀態(tài)的工程安全質(zhì)量管理的實踐。

以引漢濟渭秦嶺隧洞工程為研究對象,針對工程埋深大、地應力高和地質(zhì)條件復雜的特點,進行高地應力條件下超長深埋隧洞巖爆的數(shù)值模擬預測研究?；谒矶磭鷰r工程力學性質(zhì)和原始地應力反演數(shù)據(jù),通過數(shù)值模擬技術,運用離散元法軟件（3dec）,對研究區(qū)域的五個代表性埋深段進行隧洞開挖數(shù)值模擬,分析開挖后圍巖的二次應力、位移變化和破壞情況。選擇五種不同的巖爆判據(jù)對圍巖巖爆等級進行預測,并將綜合評判結(jié)果與實際巖爆發(fā)生情況對比。研究表明,基于離散元計算預測巖爆的方法是可行的,預測巖爆等級與實際巖爆發(fā)生情況基本吻合。

引漢濟渭工程秦嶺隧洞從工程量和技術難度方面均可謂是水利史上里程碑式的工程。本文通過對tbm工法施工段施工過程中面臨的突涌水、突泥段情況介紹分析,提出應對措施,以期為今后同類工程施工提供參考。

beam系統(tǒng)作為一種新型的電法超前地質(zhì)預報技術,具有設備簡便、易于操作、可實時準確探測并顯示前方地質(zhì)情況等特點,在錦屏二級水電站1號引水隧洞tbm401-319掘進機上應用,取得了很好的效果,值得推廣應用。

一、研究背景1.引漢濟渭工程概況引漢濟渭工程是目前陜西省水利項目中投入最大的,工程涉及黃河和長江兩大流域,行政區(qū)劃涉及整個關中地區(qū)和陜南的漢中、安康市,是陜西省內(nèi)的南水北調(diào)骨干工程。工程由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分組成,建設內(nèi)容涉及大型水庫樞紐、大型抽水泵站、超長深埋隧洞等,工程線長點多,范圍廣,工程規(guī)模大,工程構(gòu)成復雜。

黨的十七大提出建設生態(tài)文明的重大戰(zhàn)略任務以來,生態(tài)環(huán)境建設得到了省委省政府的高度重視和社會各界的廣泛關注。水作為生態(tài)環(huán)境的控制性因素,水環(huán)境的治理和保護也已經(jīng)成為水利工作必須要考慮的重大問題。尤其是在渭河的水環(huán)境建設上,在

引漢濟渭工程秦嶺隧洞穿越秦嶺嶺脊,延伸長,埋深大,地質(zhì)條件十分復雜。施工中將遇到各種各樣的工程地質(zhì)問題。文章詳細闡述了秦嶺隧洞高地應力條件下堅硬巖石發(fā)生巖爆的可能、高地溫及熱害、放射性及有害氣體、圍巖失穩(wěn)、突水涌泥、軟巖變形等一系列問題,并進行了分析研究,可供其它隧洞工程參考和借鑒。

介紹了r24淺層地震儀超前地質(zhì)預報的技術特點和基本測量機理、步驟,結(jié)合西南線桃花鋪一號隧道預報的實例,將超前地質(zhì)預報結(jié)果與隧道開挖實際進行對比,顯示超前地質(zhì)預報在tbm施工中的重要性和實用性。

對引漢濟渭工程三河口水庫移民長效補償安置方式進行探討,結(jié)合淹沒及規(guī)劃批復的生產(chǎn)安置情況,通過社會效益及財務經(jīng)濟角度進行比對分析,結(jié)果認為,三河口水庫移民安置施行長期補償安置具有較好的社會效益,但從財務經(jīng)濟性角度分析,其運行過程中存在較大風險,需要建設單位、地方政府聯(lián)合制定完善的政策措施,避免發(fā)生系統(tǒng)風險。

針對三河口水庫土地資源稀缺、環(huán)境容量限制等制約因素導致的移民生產(chǎn)安置落實存在困難的問題,結(jié)合水庫淹沒損失、剩余可利用資源情況及所在區(qū)域的現(xiàn)實情況分析,提出三河口水庫區(qū)移民安置組合方式,其實施后三河口水庫移民的生產(chǎn)安置可以得到落實,對破解當前三河口水庫生產(chǎn)安置存在的困難具有一定的借鑒。

本文通過對大黃公路右側(cè)良心溝滑坡地質(zhì)條件的總結(jié),確定了滑坡的邊界條件,并采用定性分析和定量計算的方法,對滑坡的穩(wěn)定問題進行了研究,提出了切實可行的工程處理措施。

陜西省關中地區(qū)嚴重缺水的狀況不容忽視,經(jīng)多方論證,實施省內(nèi)調(diào)水工程是緩解關中地區(qū)水資源供需矛盾的唯一出路。環(huán)境保護已經(jīng)成為社會關注的焦點,省內(nèi)實施引漢濟渭工程必然會對周邊的環(huán)境有所影響。本文就省內(nèi)\"引漢濟渭\"工程對環(huán)境以及生態(tài)的影響做了分析,進一步闡述了在可持續(xù)發(fā)展的前提下該工程實施的必要性。

引漢濟渭調(diào)水工程是緩解關中地區(qū)缺水,改善渭河生態(tài)的重要措施之一。黃金峽、三河口水庫群、泵站群的調(diào)水模式直接決定了工程總調(diào)水量和調(diào)水效益。以多年平均調(diào)水15億m~3為目標,設置"黃金峽水庫先調(diào)水三河口水庫補充調(diào)水"和"三河口水庫先調(diào)水黃金峽水庫補充調(diào)水"兩種調(diào)水模式。通過長序列計算,對比不同調(diào)水模式下總調(diào)水量、泵站耗能和電站發(fā)電量等各項評價指標。研究結(jié)果表明:在"黃金峽水庫先調(diào)水三河口水庫補充調(diào)水"的情況下,引漢濟渭工程可調(diào)水量15.55億m~3,梯級總發(fā)電量5.53億kw·h,梯級總耗電量4.91億kw·h,凈發(fā)電量為正值;在"三河口水庫先調(diào)水黃金峽水庫補充調(diào)水"的情況下,引漢濟渭工程可調(diào)水量14.45億m~3,梯級總發(fā)電量6.24億kw·h,梯級總耗電量10.86億kw·h,凈發(fā)電量為負值。研究結(jié)果對于引漢濟渭工程的調(diào)度具有重要參考價值。

以大伙房特長隧洞樁號8+538前方的地質(zhì)為例,利用tsp203對其進行地質(zhì)解譯。tbm開挖后所暴露的地質(zhì)條件表明,tsp203利用泊松比以及波速的變化能夠準確預報地質(zhì)情況。

隧洞施工中超前地質(zhì)預報關系到工程的安全、質(zhì)量和進度；trt7000超前地質(zhì)預報系統(tǒng)采用三維空間觀測方式、錘擊震源、無線連接方式；是一種tbm施工工況下隧道施工長距離超前地質(zhì)預報的優(yōu)選方法；在trt7000超前地質(zhì)預報系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程中；直達波的選取、濾波器設計極為關鍵；并且應進行多參數(shù)分析；最終成果解釋應結(jié)合各參數(shù)的結(jié)果及工程地質(zhì)情況進行綜合解釋；闡述trt7000超前地質(zhì)預報系統(tǒng)的基本原理、數(shù)據(jù)處理過程中關鍵參數(shù)的選取方法及成果解釋的方法；通過某隧道工程實例；驗證了該方法的有效性和實用性；

在引漢濟渭木河橋施工中,中水十五局一公司根據(jù)工程實際情況,采用后張法空心板施工,借鑒了一些多快好省的預制工藝和安裝經(jīng)驗,使得工程建設順利進行。

引漢濟渭秦嶺隧洞位于秦嶺西部山區(qū),隧洞自南向北,橫穿秦嶺山脊,巖漿活動頻繁,褶皺形態(tài)復雜,斷裂構(gòu)造發(fā)育。隧洞埋深大,地質(zhì)條件復雜,工程地質(zhì)問題突出,本文著重分析和論述了對工程有重大影響的幾個關鍵地質(zhì)問題,即高地應力與巖爆問題、高地溫與熱害問題、放射性問題、圍巖穩(wěn)定問題、隧洞施工涌(突)水、涌泥問題、軟巖變形問題等問題。

1 引漢濟渭工程科研試驗項目實施方案 一、項目的必要性 引漢濟渭工程難度大、技術復雜，多項參數(shù)突破世界工程記錄， 也超越了現(xiàn)有設計規(guī)范，工程的設計、施工、運行均面臨諸多風險。 隨著工程建設進程的加快推進，工程實施中存在一系列需要解決的 工程技術和項目管理難題，急需通過系統(tǒng)的科學研究解決。 結(jié)合國家重大基礎建設工程中急需的關鍵技術問題研究與《國 家中長期科學技術發(fā)展綱要》（2006～2020）提出的優(yōu)先資助領域及 前沿領域中的目標要求，為確保引漢濟渭工程建設順利，同時引導 帶動我國在深埋超長隧洞設計及施工技術領域的水平的提高，實現(xiàn) 區(qū)域水資源優(yōu)化配置與綜合開發(fā)利用，加快推進研究工作十分迫切。 二、課題設置的依據(jù) 1、引漢濟渭工程關鍵技術性研究計劃 中國水利科學研究院根據(jù)引漢濟渭工程的實際，對國內(nèi)外現(xiàn)狀 和技術發(fā)展趨勢做了研究，編制了引漢濟渭工程關鍵技術性研究計 劃報告，內(nèi)容包括了7個