引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞越嶺段主要工程地質(zhì)問題

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞全長98．3km，隧洞最大埋深2012m。結(jié)合工程特點(diǎn)，選擇了施工用電、通風(fēng)、用水以及會車洞等輔助施工措施；提出以開挖工法、減少軟巖塌方措施、大變形處理以及涌水處理為核心的不良地質(zhì)條件下的快速施工技術(shù)；針對隧洞污水提出專門的處理方法。通過輔助工法的比選以及快速施工方法，可在取得良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)確保隧洞正常施工。

針對秦嶺輸水隧洞大埋深、高地應(yīng)力容易引起巖爆、大變形等工程災(zāi)害的問題,為預(yù)防和減輕地應(yīng)力分布和變化對施工進(jìn)程和人員設(shè)備安全的不利影響,對秦嶺隧洞隧址區(qū)典型位置(越嶺段、嶺南、嶺北)分別進(jìn)行了水壓致裂法應(yīng)力測試,并對無斷層段和含斷層段進(jìn)行了三維地應(yīng)力場反演分析,研究了秦嶺隧洞初始地應(yīng)力場特征及規(guī)律。結(jié)果表明:秦嶺隧洞地應(yīng)力表現(xiàn)出較強(qiáng)的水平構(gòu)造應(yīng)力作用,嶺南嶺北勘探試驗(yàn)最大主應(yīng)力為25.4～27.7mpa,垂直孔測得最大水平主應(yīng)力方向穩(wěn)定在近ew向。數(shù)值模擬可以較好地反演分析秦嶺輸水隧洞的地應(yīng)力分布,無斷層段隧洞最大主應(yīng)力多為10～45mpa,最小主應(yīng)力多為0～15mpa；含斷層段隧洞主軸最大水平主應(yīng)力值較高,變化范圍為20.46～71.94mpa,最高達(dá)71.94mpa。由于斷層破碎帶的存在,附近區(qū)域會出現(xiàn)劇烈的應(yīng)力變化,斷層帶以內(nèi)應(yīng)力值顯著減小,而斷層帶兩側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力集中,局部應(yīng)力值升高。

以引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞工程為研究對象,針對工程埋深大、地應(yīng)力高和地質(zhì)條件復(fù)雜的特點(diǎn),進(jìn)行高地應(yīng)力條件下超長深埋隧洞巖爆的數(shù)值模擬預(yù)測研究。基于隧洞圍巖工程力學(xué)性質(zhì)和原始地應(yīng)力反演數(shù)據(jù),通過數(shù)值模擬技術(shù),運(yùn)用離散元法軟件（3dec）,對研究區(qū)域的五個(gè)代表性埋深段進(jìn)行隧洞開挖數(shù)值模擬,分析開挖后圍巖的二次應(yīng)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(jìn)行預(yù)測,并將綜合評判結(jié)果與實(shí)際巖爆發(fā)生情況對比。研究表明,基于離散元計(jì)算預(yù)測巖爆的方法是可行的,預(yù)測巖爆等級與實(shí)際巖爆發(fā)生情況基本吻合。

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞從工程量和技術(shù)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(yīng)對措施,以期為今后同類工程施工提供參考。

引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞最大埋深約2000m,根據(jù)資料分析,秦嶺隧洞地應(yīng)力高、埋深大具備發(fā)生巖爆的條件。本文擬對引漢濟(jì)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(jī)理進(jìn)行分析、研究,提出tbm法施工通過巖爆地段的施工預(yù)防措施。

引硫濟(jì)金水利工程是從青海省引大通河二級支流硫磺溝的水，通過隧洞穿越祁連山主脊冷龍嶺，將水注入甘肅省的西大河水庫（已建）。本文主要介紹該引水工程地質(zhì)問題的研究及存在問題的解決意見

引漢濟(jì)渭工程難度大、技術(shù)復(fù)雜,工程的設(shè)計(jì)、施工均面臨諸多風(fēng)險(xiǎn)。本文針對引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞深埋超長的技術(shù)特點(diǎn),分析了秦嶺隧洞設(shè)計(jì)及施工技術(shù)中幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)研究難題,提出了設(shè)計(jì)及施工難點(diǎn)的研究方向。

某輸水隧洞長約31km,其中22km段采用護(hù)盾式tbm施工。隧洞位于復(fù)雜的東西向構(gòu)造帶中,圍巖為第四系中更新統(tǒng)含土砂礫石及侏羅系砂巖、泥巖等。施工過程中曾發(fā)生由于圍巖變形造成tbm卡機(jī),以及隧洞突泥、突水等工程地質(zhì)問題,對此采取了綜合處理措施。

隧洞工程設(shè)計(jì)中,斷面形式合理與否對工程的順利修建至關(guān)重要,尤其對于軟巖隧洞而言,由于圍巖條件惡劣,使隧洞襯砌結(jié)構(gòu)受力處于不利狀態(tài),其隧洞斷面形式的選擇應(yīng)更加謹(jǐn)慎。隧洞斷面不僅要滿足基本的使用功能,還應(yīng)當(dāng)符合結(jié)構(gòu)可靠,經(jīng)濟(jì)合理,施工便捷的原則。本文以引漢濟(jì)渭調(diào)水工程秦嶺隧洞出口鉆爆段為研究對象,從工程地質(zhì)條件、隧洞結(jié)構(gòu)受力、施工條件、工程投資等方面對標(biāo)準(zhǔn)馬蹄形斷面與平底馬蹄形斷面進(jìn)行綜合比選,得出在軟巖段宜采用底部為弧形的標(biāo)準(zhǔn)馬蹄形斷面。

以有效解決深埋長輸水隧洞排水問題為目標(biāo),按富水性將隧洞沿線圍巖劃分為中等富水區(qū)、弱富水區(qū)和貧水區(qū),采用數(shù)值方法模擬襯砌周邊滲流場,分析了不同排水設(shè)計(jì)方案對引漢濟(jì)渭工程黃三段深埋長輸水隧洞襯砌外水壓力的影響。結(jié)果顯示,對于高外水壓力情況,將排水孔布置于頂拱處僅能降低頂拱附近的外水壓力,無法有效降低作用于底板的外水壓力,而排水孔沿襯砌周邊均勻布置時(shí),可有效降低作用于襯砌上的外水壓力?；诖?討論了各排水方案的適用條件,給出了深埋長輸水隧洞排水設(shè)計(jì)建議。

秦嶺輸水隧洞是"引漢濟(jì)渭"的重點(diǎn)工程之一,施工中多次遇到花崗巖地段突涌水和巖爆地質(zhì)災(zāi)害問題?；◢弾r巖質(zhì)堅(jiān)硬、巖體完整、力學(xué)強(qiáng)度高、地下水不發(fā)育,但本段多次發(fā)生了大的突涌水問題,最大涌水量達(dá)24000m3/d,嚴(yán)重影響了正常施工,加大了施工成本；隧洞埋深大、地應(yīng)力值高、巖爆頻發(fā),對人員和設(shè)備的安全造成極大危害,降低了施工效率。文章通過對秦嶺輸水隧洞花崗巖地層特性進(jìn)行分析研究,從巖石微觀結(jié)構(gòu)角度,揭示其宏觀破裂形式,并對隧洞在花崗巖地層中施工時(shí)發(fā)生的突涌水和巖爆問題進(jìn)行分析研究,結(jié)合典型工程實(shí)例,提出了有針對性的防治措施,確保施工順利進(jìn)行。

以分析深埋長隧洞圍巖應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)槟繕?biāo),考慮隧洞施工方式,圍巖支護(hù)形式等因素,通過數(shù)值計(jì)算,動態(tài)模擬隧洞施工過程,獲取了黃三段輸水隧洞初期支護(hù)后的圍巖變形情況以及圍巖與襯砌相互作用關(guān)系。計(jì)算結(jié)果顯示:采用設(shè)計(jì)的初期支護(hù)形式,可有效控制不良洞段的圍巖變形,ⅳ、ⅴ類圍巖最大收斂變形滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。ⅳ、ⅴ類圍巖與襯砌間的相互作用力隨襯砌澆筑時(shí)距掌子面距離的增加而降低,但在距掌子面約4倍洞徑后降幅微小。通過對比分析經(jīng)驗(yàn)方法與數(shù)值方法所確定圍巖壓力成果,確定了襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的圍巖壓力指標(biāo),為黃三段輸水隧洞設(shè)計(jì)提供了依據(jù),分析方法可為相似工程提供參考。

引江濟(jì)漢工程是南水北調(diào)中線工程的重要組成部分,工程跨越多條河流及湖泊,沿途交叉建筑物100余座,其工程地質(zhì)問題表現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性,主要有施工期地下水涌水、涌砂,渠道邊坡穩(wěn)定,渠道滲漏及浸沒,滲透變形,軟土地基,膨脹土,飽和砂土振動液化和次生環(huán)境工程地質(zhì)等問題。

我國水利水電工程建設(shè)中已開鑿了大批隧洞,這些隧洞工程的興建,使其固有的環(huán)境地質(zhì)平衡條件發(fā)生改變,從而誘發(fā)了一系列的不良環(huán)境工程地質(zhì)問題,甚至發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。本文對隧洞工程所引發(fā)的淹沒與浸沒、進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定、隧洞涌水、圍巖穩(wěn)定、巖爆、高地溫、有害氣體、放射性元素、隧洞廢渣排放等主要環(huán)境工程地質(zhì)問題及其對環(huán)境的影響進(jìn)行了綜合評述。

我國水利水電工程建設(shè)中已開鑿了大批隧洞，這些隧洞工程的興建，使其固有的環(huán)境地質(zhì)平衡條件發(fā)生改變．從而誘發(fā)了一系列的不良環(huán)境工程地質(zhì)問題，甚至發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。本文對隧洞工程所引發(fā)的淹沒與浸沒、進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定、隧洞涌水、圍巖穩(wěn)定、巖爆、高地溫、有害氣體、放射性元素、隧洞廢渣排放等主要環(huán)境工程地質(zhì)問題及其對環(huán)境的影響進(jìn)行了綜合評述。

結(jié)合觀音巖水庫的工程地質(zhì)問題進(jìn)行全面的評價(jià),為地質(zhì)問題的處理提供參考依據(jù)。

筆者根據(jù)參加岳城水庫工程地質(zhì)勘察、施工與加固各階段的勘察工作，介紹了主要的工程地質(zhì)問題勘察與處理情況。指出工程地質(zhì)勘察重點(diǎn)是查明區(qū)內(nèi)新構(gòu)造斷裂活動情況；主副壩地基勘察核心是滲漏與滲透變形問題。運(yùn)用鉆孔抽注水法可查明地基備透水層的滲透規(guī)律，以利采取合理性滲流控制和有效的排水減壓措施。

長嶺水庫是一座防洪、灌溉等綜合利用的小型水庫,為漿砌石溢流壩。壩址區(qū)多條斷層穿過,滲漏嚴(yán)重,文章針對壩基滲漏等問題進(jìn)行分析、評價(jià),對水庫加固處理具有指導(dǎo)作用。

闡述了上公山隧洞tbm掘進(jìn)過程中遇到的諸如斷層破碎帶、節(jié)理密集帶、軟巖大變形、巖溶、地下水等主要工程地質(zhì)問題,并詳細(xì)地介紹了相應(yīng)的工程處理措施。

引灤入津隧洞工程在施工中遇到了復(fù)雜的工程水文地質(zhì)問題。根據(jù)具體情況，合理運(yùn)用了噴錨支護(hù)和新奧法等有效的技術(shù)措施，順利地通過了斷層交匯帶、涌水?dāng)鄬?、風(fēng)化巖體、爆破松動巖體等復(fù)雜的地質(zhì)地段。運(yùn)營１０年來，效果良好。不足之處是由于洞線附近地下水位下降造成對環(huán)境地質(zhì)影響。

該文通過對寧波市白溪水庫引水工程輸水隧洞區(qū)的巖層展布、構(gòu)造斷裂和構(gòu)造應(yīng)力場、地下水賦存運(yùn)移條件的分析,研究長隧洞建設(shè)中存在的巖爆、涌水、塌方等重大工程地質(zhì)問題,對隧洞線的方案選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工方案選擇、不良地質(zhì)地段的工程地質(zhì)災(zāi)害防治與預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。

對無為大堤穿堤建筑物水文、工程地質(zhì)條件進(jìn)行介紹，分析并提出無為大堤穿堤建筑物存在的主要工程地質(zhì)問題及工程處理建議。