高地应力下大断面隧洞进口段施工技术研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞工程建设为背景,对高地应力下大断面隧洞进口段施工技术进行研究.在对引水隧洞和施工支洞的围岩地质、断面和施工条件等因素进行分析的基础上,运用隧道工程理论,结合锦屏水电站的施工要求,提出了先用工字钢型钢钢架分别在1#、2#施工支洞和引水洞洞口加强支护后开挖大断面引水隧洞的进洞方案,并给出了开挖方法和步骤.工程实践表明,给出的大断面隧洞进口段开挖方案、方法及作业顺序是合理的,施工方法是科学的,可以确保在复杂条件下大断面隧洞开挖时围岩的稳定以及支护与地下结构的安全.     

高地应力下特大隧洞开挖支护形式及其参数研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞中TBM组装洞的施工为背景,对特大断面隧洞开挖支护形式及其参数进行研究.通过对组装洞的围岩地质、断面形状及几何尺寸、施工方法及作业顺序进行分析,运用隧洞施工理论,提出了特大断面TBM组装洞室、为开挖必须增加的横通道等较为薄弱的位置和环节的支护方案,给出了包括锚杆布置、喷射混凝土、钢筋网、衬砌、配筋设计等支护参数.工程施工结果表明,优化后的开挖支护形式及其参数能够保证高地应力条件下特大断面隧洞开挖时围岩的稳定和地下结构的安全.     

锦屏二级水电站特大洞室控制爆破施工技术研究

以锦屏二级水电站特大断面隧洞工程建设为背景,依据隧洞围岩地质、隧洞断面形状与尺寸、施工方法和施工步骤,运用隧道工程理论与施工方法,结合工程实际,提出了高地应力下特大隧洞控制爆破必须具备的要求,确定了隧洞开挖控制爆破方案及其参数,给出了"短进尺、弱爆破、强支护"的降振及作业原则.结果表明,按研究出的隧洞控制爆破技术方案进行高地应力条件下特大断面隧洞施工,能够保证隧洞轮廓瓦岩面开挖质量要求,同时也能保证隧洞围岩稳定和地下结构安全.     

高地应力下高强预应力锚杆快速施工技术研究

在超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站大断面隧洞的施工中,仅采用普通支护技术不能满足支护及工期的要求。通过对隧洞围岩地质、断面条件、TBM吊装特殊要求的分析,结合隧洞开挖及支护理论,提出了涨壳式高强度预应力中空注浆锚杆的快速支护施工方法及其锚杆布置形式及参数。实践表明,高强度应力锚杆快速施工技术可保证高地应力条件下特大断面隧洞开挖围岩稳定和地下结构的安全,同时可满足较为紧张的工程建设工期的需要。     

高地应力大断面特长水工隧洞灌浆施工技术

在建锦屏二级水电站4条引水隧洞群穿越锦屏山主峰山体,最大埋深2525m,最高地应力值69．94MPa,隧洞施工过程中在高地应力区将出现大的涌漏水,危及隧洞的施工安全。通过对锦屏隧洞围岩地质、断面条件、工程重点与难点等因素分析,结合隧洞开挖及支护理论,并对隧洞开挖过程中的灌浆技术进行了分析和研究,确定了锦屏高地应力条件下大断面特长水工隧洞灌浆施工中制浆系统和与围岩条件相适应的灌浆参数,分析了符合施工顺序及施工过程的施工工艺。采用这种灌浆技术,保证了长大隧洞开挖围岩稳定和地下结构的安全。     

高地应力下TBM转渣系统及其施工技术研究

通过对隧洞围岩地质状况、断面形状及几何尺寸、施工条件等多方面进行综合分析,运用隧道理论,结合锦屏二级水电站引水隧洞实际情况,确定了适合于高地应力下特大断面TBM转渣系统布置及设计方案,给出了施工台车的结构与尺寸,提出了转渣系统的开挖施工技术和相适应的支护结构及参数.结果表明,转渣系统能够满足TBM出渣需要,转渣系统开挖技术和支护结构及其参数可确保开挖过程中和开挖后围岩稳定.     

锦屏高地应力下特大异形断面隧洞扩挖技术研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞群施工为背景,对多洞交叉形成特大异形断面隧洞施工技术进行研究。在对交叉口地段围岩地质、断面形状与几何尺寸及其变异、施工条件、多次施工扰动进行分析的基础上,结合隧洞施工理论及方法,提出了适合于锦屏特大异形断面的"从上至下,主攻节点"的二次扩挖方法,给出了3#施工节点分五步开挖的施工顺序,确定了与隧洞围岩和断面条件及施工方法相适应的支护结构及参数,为锦屏二级水电站多洞交叉口困难地段施工提供了指导依据,从而为实现隧洞群工程顺利施工奠定了基础。     

高地应力下特大异形断面隧洞塌方处理技术

针对高地应力下的锦屏二级水电站隧洞群施工中容易发生的塌方问题,对多洞交叉等难点地段塌方处理技术进行研究.通过对交叉口地段围岩地质、断面形状与几何尺寸及其变异、施工条件、多次施工扰动进行分析,结合隧洞施工理论及方法,得出对锦屏隧洞群施工过程塌方的影响因素主要有地质、断面条件、开挖方法和施工顺序等方面,提出了适合于锦屏特大异形断面"先固结塌方体、再低强度开挖,后加强支护"的总体处理方案,确定了塌方地段低强度开挖的控制爆破技术参数,给出了塌方地段开挖后的加强支护措施.实践表明,研究出的高地应力下施工塌方处理技术可满足工程实际需要.     

高地应力下大断面隧洞混凝土施工技术研究

以锦屏二级水电站隧洞工程建设为背景,对高地应力下大断面隧洞混凝土施工技术进行研究.通过对隧洞的围岩地质、断面形状及几何尺寸、施工等条件进行分析,结合隧道工程理论及混凝土施工方法,提出了高地应力下特大断面隧洞底拱和项拱的混凝土衬砌施工技术、施工步骤和施工方法,给出了不良地段、集渣坑及富水地段混凝土施工技术及方法.实践结果表明,提出的混凝土施工技术可以满足锦屏二级水电站建设要求,能够保证围岩稳定和工程结构安全.     

安全监测技术在导流洞施工过程中的应用

水布垭导流洞洞身开挖过程采用了围岩量测技术,较好地解决了特大断面隧洞开挖施工中的难题.支护前后的监测成果表明了安全监测在洞室开挖过程中的重要性.最后对测点观测值的影响因素进行了分析.     

相邻并行小净距大断面隧道施工顺序研究

地铁现已成为大中型城市改善交通状况的主要方式之一,因地铁各条线间存在互联互通的需求,从而不可避免地就存在联络线、渡线、停车线,渡线段因其断面结构的特殊,多采用暗挖法施工。本文以石家庄地铁1号线中山广场站~解放广场站区间暗挖配线为背景,了解在不同的施工阶段围岩应力、支护结构内力的变化情况,特别是两隧洞并行和三隧洞并行的断面,研究并行隧道的开挖顺序对围岩扰动的影响,分别对不同开挖顺序情况下不同典型断面的围岩应力、支护结构内力值,以及隧道开挖后可能的位移和塑性区进行了数值模拟,计算不同开挖方案对土层位移的影响,并进行现场实验验证,对施工顺序及工序进行了优化,大大节约了工期。     

高地应力软弱围岩铁路隧道的衬砌压力

以关角隧道为工程背景,采用开挖应力释放率模型,研究高地应力软弱围岩地质条件下铁路隧道的衬砌压力.基于现场实测地应力和施工监测位移,根据台阶法开挖中存在的空间效应,推算未监测到的坑道周边位移和掌子面前方位移,再采用改进的BP人工神经网络模型预测隧道围岩的最终位移.利用开挖应力释放率模型获得隧道衬砌压力及应力释放规律.该规律与经典围岩特征曲线规律一致,且与工程经验和现场施工状态基本符合.采用FLAC3D软件对该段隧道开挖过程进行三维数值模拟,验证了上述方法在高地应力软弱围岩地质条件下的正确性和合理性.计算结果和模拟结果均表明:由于高地应力软弱围岩和初支效果不佳,使得关角隧道DyK307+ 900处衬砌压力较大,隧道结构处于不利的受力状态.     

不衬砌水工隧洞围岩稳定性数值模拟分析

针对高渗压作用不仅会改变岩土体的应力状态,同时可能会使岩体劈裂、破坏岩体的原有结构的现象,基于流固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对隧洞围岩稳定性进行分析。从考虑渗流效应时围岩开挖稳定性、内水作用下围岩力学特性方面开展研究,得到围岩开挖后应力场、位移场分布特征,开挖卸载对渗流场的反馈,内水作用下隧洞的破坏特征和水力特性演变趋势。研究结果表明:对隧洞施工过程中采取安全措施,富水条件下的隧洞工程防排水提供一定的理论参考。     

隧道围岩变形影响因素分析

新七道梁隧道地质条件复杂,本文对复杂条件下长大隧道影响围岩变形的施工因素进行分析。采用有限元法模拟施工中围岩的力学特征,表明隧道施工对围岩变形影响显著。同时,在隧道内布设大量收敛值量测断面,并长期监测,对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。变形包括三个阶段,即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。同时分析开挖方法、支护结构、邻近施工、施工工序等施工因素对围岩变形的影响。结果认为施工中开挖初期对围岩变形影响最大,而设置仰拱可减小隧道围岩变形,因此应选择对围岩扰动小的开挖方法,并及时进行后序施工。将围岩变形施工因素分析动态反馈于施工中,取得满意结果。     

隧道下穿施工对夹层岩柱围岩应力影响研究

为探明交叉隧道夹层岩柱围岩应力变化规律及其影响因素,开展重力条件下相似模型试验,采集新建隧道开挖期间夹层岩柱附加应力和既有隧道衬砌应变,并进行相应的数值计算。研究结果表明,新建隧道开挖完成后,交叉点处夹层岩柱中围岩应力急剧下降;受下部隧道开挖的影响,既有隧道轴向呈现"下凹"状态,由于应变监测断面两侧底部围岩应力相继释放,环向附加应变由非对称分布逐渐变为对称分布。夹层岩柱中围岩应力下降区域分布呈"漏斗"状,既有隧道的遮蔽效应使得交叉点处附加围岩应力小于其他部位;围岩条件较好时,既有隧道底部附加围岩应力较小,随着新建隧道开挖跨度和体积损失率的减小,地层中附加围岩应力也逐渐减小。     

黄金坪水电站尾水隧洞特大断面爆破开挖施工技术

黄金坪水电站尾水隧洞开挖标准断面为494.08 m2,施工工段存在多处断层带,地质条件较复杂,大断面施工给隧洞结构安全以及施工进度带来较大的难度,为解决以上问题,施工中按照"平面多工序、立体多层次"的原则进行施工组织,根据不同开挖层的特点综合应用光面爆破,预裂爆破技术,有效地减少超挖和爆破对围岩的损害,在保证结构安全的前提下,提高了施工进度,工程的成功经验可为类似工程提供参考。     

超浅埋超高断面暗挖隧道地层变形控制技术

研究目的:通过建立ANSYS仿真模型,研究隧道开挖引起的地层扰动对地表沉降和拱顶下沉2个重要安全控制指标的影响规律,从而控制地层应力重分布对施工安全和结构稳定带来的不利影响;实施地层变形仿真结果与实测结果的对比分析和反馈设计,优化隧道开挖步序,从而实现复杂环境、软弱富水围岩条件下超浅埋超高断面暗挖隧道的成功修建.研究结论:通过仿真计算与实测变形绝对值对比,实测和仿真计算预测的地层竖向变形值在各级控制范围之内.故针对软弱富水围岩下的超浅埋超高断面隧道施工,建立以100%应力释放的平面应变模式的ANSYS仿真模型,适合现场施工过程控制和优化的需要;针对超浅埋超高断面暗挖隧道施工采用的CRD工法,仿真结果显示在软弱富水围岩条件下2、4、5和7部开挖引起的沉降量占总量的85%～90%,以此进行优化,即所述各部采用台阶式预留核心土法开挖,隧道断面以2、4和5、7部的分界面控制台阶高度,采用先贯通上部断面后贯通下部断面的分台阶CRD法施工,该方法安全可靠.     

锦屏引水隧洞岩爆特征及其影响因素分析

以锦屏二级水电站隧洞施工实际情况为背景,对岩爆灾害问题进行研究.通过对隧洞开挖过程中发生的岩爆数据进行统计分析,得出岩爆类型主要有剥落型和爆裂型两种,并具有声响、爆落体和爆裂面等不同特征.总结出钻孔时拱顶出现岩爆几率大、支护后岩爆几率稍小,强烈岩爆多发生在掘进工作面后方10～30 m范围内的岩爆发生规律.提出了岩爆发生的影响因素主要有地质条件、地应力、隧洞断面形状及几何尺寸等内部因素和施工方法、开挖顺序与强度及动力干扰等外部因素.     

复杂断面洞室围岩应力数值模拟分析

地下工程中,施工开挖引起的围岩应力重分布是导致洞室变形和破坏的重要原因之一,洞室的断面形状对围岩应力分布和围岩稳定性有着重要的影响。复杂断面洞室的应力重分布特征更加复杂,根据工程实例,对一蘑菇形复杂断面洞室进行了数值模拟,分析了该工程围岩二次应力和变形破坏的一般规律,并对不同开挖顺序进行比选,经工程实践验证,获得较理想的效果。     

大断面软弱围岩隧道爆破振动控制试验研究

针对爆破振动对围岩的扰动问题,以新疆东天山特长隧道左洞为工程背景,通过试验研究软弱围岩隧道大断面爆破施工中的爆破振动控制方案.首先对隧道左洞大断面爆破开挖施工中软弱围岩段进行爆破振动实时监测,并对监测数据进行回归分析,得到软弱围岩段的爆破振动规律.随后通过优化炮孔装药量和起爆顺序,制定预裂+光面综合爆破的大断面爆破开挖...