白鹤滩水电站巨型导流洞关键岩石力学问题与对策

白鹤滩水电站的导流洞工程规模宏大,地质条件复杂,开挖过程中出现了多种复杂的岩石力学问题。文章深入分析沿软弱结构面的塌落、应力型片帮、含微裂隙岩体的破裂破坏、柱状节理松弛破坏、结构面影响的局部化应力及优势裂隙组合的应力型问题等典型破坏模式及其蕴含机制,对不同类型破坏的支护措施、支护时机、施工方法、监测反馈方法等工程对策进行归纳总结,通过这些工程对策成功应对了上述岩石力学难题,实现复杂地质条件下地下洞室围岩稳定控制,保证白鹤滩巨型导流洞工程顺利完工。     

浅埋大跨地铁车站中洞法开挖技术研究

乌鲁木齐轨道交通1号线工程05标段新兴街站主体采用中洞法分3层、9个洞室进行开挖，根据现场揭示地质情况，经数值模拟计算分析及施工监测，合理选择了中立柱施作的时机，加快了施工进度；通过对微风化砂岩地层爆破技术方案进行研究和优化，有效控制了爆破开挖对临时支护的破坏，较好地控制了地表沉降，确保了结构和施工的安全。     

基于爆破损伤隧道初支与掌子面合理距离研究

基于钻爆法,研究在围岩损伤条件下初期支护滞后掌子面不同距离时隧道稳定性。利用声波检测隧道爆破开挖后围岩的扰动损伤,将隧道支护时机与施工时初期支护滞后掌子面距离相结合,通过FLAC3D数值模拟分析不同初支滞后距离下围岩的位移量、应力大小,得到在该工程地质条件下,随着距离的增加,围岩位移量略有增加,围岩应力降低,并最终趋于稳定,根据其变化规律分析可得初期支护滞后掌子面12 m的情况下围岩能够自稳。实践证明,不仅取得了良好的光面爆破效果,而且有效地控制住围岩超欠挖,从而取得较大的经济效益。     

浅埋大跨隧道坍方冒顶处理方案分析

隧道属于地下工程,在施工过程中围岩既是开挖对象,又是支护对象,隧道开挖后,原有的受力平衡被破坏,围岩在自重作用下,应力重新分布,构成新的受力平衡体系.因此准确掌握地质情况,充分了解围岩的性质,紧密结合隧道跨度及埋深等情况,以采取合理有效的开挖方式和支护措施,不仅能有效预防隧道坍方的发生,还能保障工程施工安全、工期和节省工程投入.结合广州东二环高速公路龙头山隧道右线进口段坍方冒顶事故,剖析浅埋大跨隧道坍方冒顶事故原因,为同类工程设计、施工提供借鉴与参考.     

大断面单洞四车道公路隧道结构设计与施工方案探讨

龙头山隧道为双向分离式单洞四车道高速公路隧道,隧道最大开挖宽度21．1m,是目前国内单洞开挖跨度最大的隧道之一。本文采用工程类比法对该隧道的结构支护参数进行了多方案的比选,针对不同围岩地质区段和两侧已有的地下油库建筑,提出了地表注浆、反压护拱、双侧壁导坑开挖和微震动爆破施工等方法。应用有限元数值方法,结合不同的施工步骤,对隧道支护结构和围岩的稳定性进行了模拟分析,分析结果表明本文所确定的支护参数和施工方案安全可行。     

基于现场试验的超大双曲面穹顶洞库支护体系研究

为解决硬岩中超大型地下工程复合式衬砌二次衬砌模筑混凝土施工困难、模板工程复杂、混凝土圬工量大等问题，以某地下储油库为依托，应用有限差分计算软件与现场原位试验的方法，对大型地下工程进行力学机制研究及支护体系优化。研究结果表明： 1）在围岩条件较好的岩体中开挖大型地下洞室，在支护参数选择合理、施工质量得以保证的前提下，使用单层喷射混凝土衬砌可提高施工效率，减少混凝土用量； 2）采用聚丙烯纤维喷射混凝土支护+低预应力锚杆的优化支护体系相较于Q系统岩石支护表所得的支护参数可更好地控制围岩变形，减少支护结构与围岩的拉应力区，达到与复合式衬砌接近的支护效果； 3）现场试验后发现优化后的支护体系在变形与应力方面可达到预期效果，穹顶最大变形约8 mm，支护结构安全可靠。     

大断面单洞四车道龙头山公路隧道结构设计与施工方案探讨

龙头山隧道为双向分离式单洞四车道高速公路隧道，隧道最大开挖宽度21．1m，是目前国内单洞开挖跨度最大的隧道之一。本文采用工程类比法对该隧道的结构支护参数进行了多方案的比选，针对不同围岩地质区段和两侧已有地下油库建筑，提出了地表注浆、反压护拱、双侧壁导坑开挖和微震动爆破施工等方法。应用有限元数值方法，结合不同的施工步骤，对隧道支护结构和围岩的稳定性进行了模拟分析，分析结果表明本文所确定的支护参数和施工方案安全可行。     

开挖卸荷扰动下深埋地下厂房围岩稳定性数值分析研究

猴子岩水电站地下厂房位置地处深山峡谷区,区域地质构造背景较为复杂,并且具有地应力值相对较高,洞室跨度大、边墙高,洞室埋深大等特点。地应力最大值有36 MPa,最大垂直埋深可达660 m。因此,在开挖过程中,岩体卸荷对洞室围岩的稳定性影响较大。选择典型剖面,运用快速拉格朗日差分法(FLAC3D)对地下洞室的分层开挖支护过程进行了数值模拟,对模拟结果进行分析,包括围岩变形场、应力场和塑性区的分布规律,并将模拟结果与现场内观监测资料和微震监测资料进行对比分析。分析表明,围岩变形与内观监测结果较为吻合,同时在围岩应力发生集中的部位,微震事件发生区域性聚集。因此,可以通过数值模拟来预测后续开挖中的围岩变形,为开挖支护施工提供指导。     

围岩性状非对称公路隧道施工方案优化研究

针对新疆天山玉希莫勒盖隧道一段围岩性状左右侧相差较大的实际情况,为确保施工安全,优化施工方案,采用大型通用有限元分析软件,对上下台阶法、先开挖围岩条件较好一侧CD法及先开挖围岩条件较差一侧CD法等不同施工方案进行数值模拟计算。从围岩竖向位移、应力及初期支护力学行为等方面进行了系统的比较分析,得出了先开挖围岩条件较差一侧CD法为较优施工方案。该结论不仅直接指导了工程的施工,而且可为其他类似工程的施工技术比选和施工安全保障提供有益的参考。     

陡倾角层状岩体中巨型地下洞室群的围岩稳定问题

层状岩体是工程上遇到频率较高的一种地质体,由于具有层状结构,其工程性质较为特殊。文章从层状岩体的变形破坏特征入手,指出层状岩体的变形破坏主要以顺层滑移和弯折破坏为主,并以此分析了陡倾角层状岩体中大型地下洞室群开挖会遇到的围岩稳定问题。工程实例表明理论分析与实际相当吻合,本文的研究对于层状岩体中的地下工程建设具有一定的参考价值。     

新碧鸡关隧道进口大断面软弱围岩爆破技术

昆明铁路枢纽改造工程中的新碧鸡关隧道为大断面软弱围岩隧道,采用分部开挖和光面爆破结合技术,进行了爆破参数、炮眼布置、装药结构优化设计,取得了较好的爆破效果。该方法施工简单、安全经济,对同类隧道工程施工具有一定的借鉴意义。     

圆形地下洞室开挖围岩扰动区及塑性区范围的确定及讨论

地下洞室的开挖将会导致围岩应力重分布,在洞室周围产生扰动区,扰动区包括塑性变形区和弹性变形区。分析了开挖卸荷后围岩应力状态的变化,并利用弹塑性力学原理,探讨了地下洞室开挖导致的局部应力集中对应力重分布的影响规律;在此基础上,利用塑性区单元体应力平衡方程和摩尔—库伦准则建立了塑性区半径计算公式,可用来确定圆形洞室开挖扰动岩体临界破坏深度。     

穿黄工程盾构始发井内衬混凝土逆作法施工技术

南水北调中线一期穿黄工程盾构始发竖井项目是国内迄今为止地连墙厚度最厚、成墙深度最深、开挖深度最大的工程案例。作为典型的超深基坑工程,该工程由于地质条件、荷载条件、施工条件的复杂性,施工难度和风险极大。根据实际情况,采用地下连续墙逆作法辅以监控量测和信息反馈等施工手段,解决了竖井开挖和支护施工带来的一系列结构稳定问题,避免了传统基坑支护方法带来的各种施工风险。结合工程施工情况,阐述了逆作法施工工艺和关键工序及控制要点,同时对施工中出现的问题进行分析并提出了相应的施工对策。     

城市隧道施工过程结构分析研究

以实际隧道工程为研究背景,针对此工程中穿越浅埋地段复杂多变的地质情况:粉质黏土层与软弱破碎V级围岩,采用有限元软件进行结构分析,通过有限元数值模拟分析隧道台阶法动态施工过程。在此基础上,分别对留核心土台阶法的台阶高度与初期喷锚网支护结构作为研究对象,对比不同的上台阶开挖高度、锚杆长度、网喷混凝土厚度情况下围岩的力学特征。根据数值模拟结果及规律,提出该浅埋偏压软弱围岩段隧道的合理的设计支护参数及施工对策。研究结果直接指导该隧道施工过程和支护措施的改进优化与设计控制措施,较好地解决工程实际问题。可为隧道后续设计和施工或类似穿越浅埋软弱围岩等复杂地层条件下隧道施工过程及超前注浆孔的合理布置提供理论支持。     

大断面隧道双侧壁导坑法数值建模及力学特性分析

依托广西百色达康隧道实际工程,简化隧道施工模型,通过FLAC 3D数值模拟软件构建了隧道施工动态三维模型,模拟了大断面隧道采用双侧壁导坑法施工流程,得到在不同施工步骤时隧道围岩应力、变形,以及隧道衬砌的轴力、弯矩变化情况,探究动态施工过程中围岩变形规律和支护结构受力变化规律,并且分析了隧道向前掘进时距掌子面不同距离的断面拱顶、拱底的变形量,分析了其变化规律,对双侧壁导坑法施工时超前支护与施工量测具有参考作用。数值分析结果表明,隧道开挖过程中隧道拱顶底达到竖直位移极值,左、右拱腰处产生水平位移极值;隧道开挖对前方围岩影响范围大约为隧道跨度;隧道衬砌轴力与弯矩最大值均出现在左侧导洞初期支护中期支护中部偏上,二衬拱脚两侧和隧道洞室顶部和仰拱处,所受内力较大。     

石林隧道支护结构破坏特征及其机理分析

石林隧道位于永宁高速公路的永安段,地质条件复杂,构造应力偏高,富水,断层褶皱发育,岩体软弱破碎,隧道基底强度低,围岩自稳能力极差。当隧道开挖后,围岩产生强烈变形、主要表现为拱顶沉降大,累计沉降达1.2 m;支护结构被严重破坏,喷射混凝土层出现开裂和剥落,工字钢拱架被压变形;同时,仰拱出现上拱现象,并伴随较大面积的裂缝出现;同一隧道段,二次衬砌还发生了严重的纵向和横向开裂。从围岩强度条件、地下水作用、构造应力条件以及隧道变形破坏特征等方面,分析了隧道支护结构变形破坏的根本原因和机制,并进行了相关的理论计算,认为它是隧道开挖卸荷后,围岩强度低、纵向承载力差异、塑性流动与膨胀等共同作用的结果。基于对隧道围岩变形破坏机理分析后,针对病害采取了一系列的治理措施,确保隧道顺利贯通,同时也可为类似工程的处置提供参考借鉴。     

基于非线性屈服准则的地下石油洞库围岩变形特性研究

基于修正的非线性的Hoek-Brown屈服准则,对中国首个大型水封式地下洞室变形特性进行研究。采用非线性的Hoek-Brown屈服准则,在考虑渗透力条件下,分析地下洞室开挖后塑性区范围;运用离散元软件UDEC,块体选用H-B模型,根据施工巷道开挖过程中围岩变形情况,对围岩参数进行校正,获得较为可靠的随机节理分布的洞库围岩参数,并分析了节理随机分布的地下洞室开挖后边墙附近的水平方向、竖向、法向及切向的应力变化情况。     

荒沟抽水蓄能电站地下厂房开挖过程微震活动特征与围岩稳定性研究

牡丹江荒沟抽水蓄能电站地下厂房具有典型的“大跨度、高边墙、多洞室交叉”的工程结构特点，在陡倾结构面、中等地应力等复杂地质条件和强卸荷开挖的影响下，洞室围岩片帮、掉块等局部稳定性问题突出。针对此问题，构建荒沟抽水蓄能电站地下厂房微震监测系统，对地下厂房开挖卸荷过程进行实时监测，揭示围岩内部岩石微破裂的萌生演化过程及其对围岩稳定性的影响。结果表明： 1）开挖卸荷的强施工扰动引起的围岩高能量释放，导致主厂房上游边墙围岩内的断层破碎带局部损伤加剧，诱发大量微震事件； 2)微震事件在主厂房上游侧拱肩区域沿断层走向呈条带状分布,且在厂房下游侧边墙与3#支洞交汇的洞室结构薄弱部位聚集； 3）识别主厂房上游边墙桩号厂左0+20 m至厂左0+80 m段是围岩潜在失稳区域。     

论软弱围岩隧道施工的对策措施

软弱围岩强度低、自稳能力差,隧道开挖后由于地应力重新分布,使隧道周边产生较大的松动圈,若施工方法和工程支护措施不当,易发生初期支护变形侵限,甚至坍方等安全事故。根据隧道实际地质条件,在对掌子面采取有效预加固措施的情况下,实现大断面甚至全断面非爆破开挖,使用先进专业设备,能够有效克服目前隧道软弱围岩施工中存在的问题,提升隧道施工技术水平。     

大跨径连拱隧道围岩支护原理与变形破坏数值模拟分析

以某公路连拱隧道为背景,在采用现代支护原理的条件下,对隧道的开挖、支护过程及强度折减情况进行了数值模拟,通过对围岩的应力、应变、位移随强度参数折减的变化情况以及隧道围岩变形破坏力学响应的变化规律的分析,探讨了数值模拟分析中围岩破坏的判据以及隧道围岩、中隔墙在爆破震动、施工及地下水等因素影响下的稳定性。