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.     

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。     

雅砻江锦屏二级深埋隧洞围岩渗流特性初步研究

研究目的:锦屏二级工程地质条件复杂,4条长达17 km的引水隧洞具有超埋深,大直径特点。为更全面分析锦屏二级隧洞围岩渗流特性,采用有限元方法,建立渗流简化模型,重点研究深埋引水隧洞不同条件下的渗流场特征。研究结论:研究表明,不同灌浆圈厚度及渗透性对围岩渗流特性影响较小,运行期施工排水洞及A,B线辅助洞封堵会引水隧洞围岩渗压增加明显;成果可为锦屏二级深埋隧洞的设计及施工提供参考依据。     

高地应力隧洞微震监测岩爆预测技术

针对锦屏二级电站隧洞工程的岩爆灾害预测实际难题,结合隧洞工程地质条件及岩爆特点,探讨了微震监测岩爆的预测原理,分析了微震监测系统操作及其结果分析方法,并对锦屏隧洞进行了微震监测与岩爆预测。实践表明,采用微震监测技术可较准确地对岩爆发生位置、几率、规模以及烈度进行预测,能克服地质超前预报、既往探洞实测以及能量理论等方法进行岩爆预测预报准确性不高的不足,可以为进一步岩爆治理提供可靠依据。     

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.     

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.     

锦屏二级电站引水隧洞群施工平台总体规划研究

针对锦屏二级水电站隧洞群建设海拔高、空间狭小、场地布设困难及其严重影响施工安全及进度等问题,在分析隧洞群和平台施工地段空间条件、围岩地质、隧洞断面情况、施工方法以及平台必须满足的功能要求的基础上,按照隧洞设计与施工方法,运用系统工程与运筹学理论,提出了平台规划的要求、特点、重点与难点,确定了平台规划的三大原则及七大目标,把平台规划为轨道交通、无轨交通、材料周转场及材料仓库"四个基本区"和另外"六个预留区",给出了各规划区规划方案及其施工主要工程量.实践表明,按规划方案建设后的1 560 m平台能够很好地满足施工要求,为实现隧洞群工程顺利完工奠定了良好的基础.     

大埋深长大隧洞应力解除爆破技术

以锦屏二级水电站引水隧洞群施工遭遇强烈岩爆,严重影响工程安全和进度为背景,运用理论分析及现场试验等方法,分析了应力解除爆破原理,提出了中等岩爆以及较高级别岩爆的应力解除技术方案,并确定了炮孔参数和应力释放孔不耦合装药结构。进而采用由超声脉冲发射源向介质内发射高频弹性脉冲波,对应力解除效果进行探测分析。实践表明,提出的应力解除施工方案可以最大程度避免或大幅降低岩爆的发生几率、烈度与规模,具备对应力集中部位预测准确、应力解除到位、解除效果可靠的优点,能够有效地防止岩爆造成的破坏,并能够保证隧洞围岩稳定和地下结构安全。     

深埋高地应力引水隧洞应力解除爆破施工技术应用

锦屏二级水电站为超埋深大洞径长隧洞特大型地下水电工程,引水隧洞开挖施工过程中高地应力造成岩爆是施工的重难点之一。在实际施工过程中,采取多种措施相结合的方式进行岩爆的预测、预报及防治。介绍了深孔应力解除爆破施工技术在本工程3号、4号引水隧洞强岩爆段应用情况。     

某深埋TBM隧洞围岩地质变化区破坏特征与类型判别方法

某深埋TBM隧洞地质变化区开挖过程中岩爆和塌方交替发生,导致工期严重延误,严重威胁现场人员及施工安全。通过现场地质踏勘、微震监测和结构面统计,研究现场工程地质灾害与围岩岩性、地质条件的关系,建立基于岩性、地质及微震活动特征的地质灾害类型判别方法。结果表明,该隧洞破坏类型与围岩岩性有显著相关性,黑云母花岗岩洞段岩爆风险最高,混合花岗岩洞段次之,钾长石花岗岩与黑云母花岗岩围岩蚀变的洞段易发生塌方;岩性变化的交界面位置,破坏规模明显增大;破坏类型还与结构面密度相关,随着结构面密度减小,破坏类型由塌方转变为中等岩爆,进一步等级降低为轻微岩爆;微震特征分析表明,岩爆区域微震活动远大于塌方区域微震活动。当微震活动较低时,围岩破坏以塌方为主;当微震事件数>15,微震释放能>1 000 J,围岩破坏以岩爆为主;当微震事件数>20,微震释放能>20 000 J时,围岩可能发生中等岩爆。现场应用表明,该方法可准确预测掌子面前方潜在破坏类型,为类似工程灾害交替发生洞段的安全、高效施工提供参考。     

超高渗透压力下无盖重固结灌浆施工技术研究

以最大压力水头1 100 m的锦屏二级水电站引水隧洞工程为背景,对无盖重固结灌浆施工技术进行研究.运用灌浆理论及技术,结合锦屏工程地质及围岩条件,确定了固结灌浆钻孔孔径、检查孔孔径、弹性波检测孔孔径均为φ56 mm,先导孔孔径φ76 mm、抬动观测孔孔径φ91 mm、浆液扩散半径检测孔孔径φ76 mm及其相应间距为2～3 m和孔深为11～12 m等灌浆钻孔参数,提出了固结灌浆工艺流程、施工程序、灌浆段长与压力,以及灌浆水灰比和浆液变换原则.实践表明,采用无盖重固结灌浆施工技术及其布孔参数与工艺,可使隧洞围岩防渗能力显著提高,能够满足工程实际需要.     

成兰铁路某长大深埋隧道岩爆特征及成因机制

研究目的:在建成兰铁路平安隧道因其复杂的地质构造条件、高构造应力场特征及坚硬完整的围岩条件等,隧道开挖过程中围岩岩爆现象较为普遍。本文在现场调绘及地应力测试、岩块物理力学试验等资料分析的基础上,根据岩爆现象及其破坏特征,从工程地质环境、地质构造、地应力场及地层岩性等方面,以工程地质的视角,对复杂构造高应力场中质坚性脆围岩岩爆的成因机制进行分析,并对类似工程地质条件下隧道其他段的岩爆等级进行预测。研究结论:(1)区域构造上,平安隧道3#斜井工区处于较场山字形构造带之前弧部位,褶曲及断层等新老构造叠加,构造条件极其复杂;(2)隧道内岩爆主要呈现为围岩爆裂松脱、剥落、弹射等现象,对工程破坏主要表现为初支喷混凝土剥落、开裂、拱架扭曲、断裂、垮塌等现象;(3)在时间上,测段岩爆主要表现为即时型岩爆特征,其岩爆等级为中等~强烈岩爆;(4)从工程地质的视角,测段岩爆可归纳为强烈复杂地质构造的孕育条件、高构造应力场的力学条件、坚硬完整围岩条件等主要因素综合影响的成因机制;(5)本文分析方法和结论对山区类似工程地质条件下隧道工程围岩岩爆的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

高地应力岩爆对TBM施工的影响及对策

锦屏二级水电站引水隧洞工程埋深大，地应力高，在采用TBM法施工中碰到了高地应力导致的岩爆问题，对施工进度、设备和人员安全影响较大。总结TBM施工过程中岩爆发生规律，通过各种支护形式的现场试验，对防止岩爆的主要对策进行了探索。     

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.     

特长复杂隧洞掘进施工通风技术研究

针对锦屏二级水电站长达16.67 km的复杂引水隧洞工程施工,对高难施工通风技术进行研究。考虑隧洞围岩地质、断面条件、隧洞布置与施工组织以及污染物质类型和特点,计算得出了特长隧洞施工通风风量和风阻以及风机容量等参数并据此确定了风机类型,进而对风机布置进行了分析。     

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。     

锦屏二级水电站特大断面隧洞围岩稳定性研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞施工为背景,对特大断面隧洞开挖围岩稳定性进行研究.依据围岩地质和断面形状与尺寸,结合隧道工程理论与方法,确定了监测断面并在各断面安装埋设了锚杆应力计、多点变位计和反射膜片,通过对TBM组装洞现场监测并对实测数据进行分析,得出了施工过程中围岩应力和位移及其变化规律.结果表明,围岩的应力和变形都在可以接受的范围内,处于稳定状态.说明施工方法、作业顺序和支护形式及其参数是合理的,能够保证在恶劣条件下开挖时围岩的稳定以及地下结构安全.