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。     

高地应力下大断面隧洞施工岩爆工程对策

针对大埋深且高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞施工高强岩爆等问题,结合隧洞围岩地质和山体条件,对隧洞岩爆形式和特征进行了分析。发现锦屏工程引水隧洞发生岩爆的岩性主要为条带大理岩和灰黑大理岩,围岩类别主要为Ⅱ～Ⅲ类,岩爆部位主要在拱顶及拱肩和隧洞边墙,并具有声响、爆落体和爆裂面等不同特征。提出了"短进尺、高压注水;调整施工工艺,合理支护;爆破解除应力"等一系列工程治理方案。实践表明,研究出的岩爆工程技术对策可以满足锦屏隧洞掘进工作面和开挖成形的洞身段的不同岩爆处理需要,能够保证施工人员、设备及工程结构安全。     

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。     

锦屏水电站引水隧洞岩爆施工技术探讨

锦屏二级水电站引水隧洞工程埋深大,地应力高。在采用钻爆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。在施工过程中总结岩爆发生规律,对其进行了一定的探索。通过多种形式的现场试验,总结了防治岩爆的施工方法及措施。     

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.     

秦岭翠华山特长隧道高地应力问题研究

研究目的:关于深埋长大隧道高地应力问题,业界存在许多理论和判据,不同行业、不同项目采用的判据各有不同。究竟如何预判岩爆地质灾害,有效指导安全施工。通过秦岭翠华山特长隧道勘察预判和施工验证,研究隧道高地应力问题及如何预判岩爆灾害。研究结论:秦岭翠华山特长隧道最大水平主应力方向与隧洞轴线方向夹角偏大,发生岩爆是不可避免的;基于地应力参数和岩石参数计算得出洞身开挖时存在岩爆可能性的结论,具有一定的片面性;翠华山隧道施工实践证明,在众多理论和判据中,应该多采用几种判据,综合分析后评价岩爆问题,更能接近于实际。     

深埋长大隧洞高地应力岩爆段施工关键技术探讨

针对深埋隧洞高地应力岩爆的具体特征,结合现场实践进行试验论证和工艺改进,探讨在TBM法和钻爆法两种开挖方式下岩爆主动防治的方法,总结出了一套适用于高地应力岩爆段的施工应对措施和灾害控制技术,运用实施效果良好,可供类似工程参考。     

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。     

盆因拉隧道高地应力成因及岩爆防治措施研究

盆因拉隧道位于雅鲁藏布江峡谷区,受构造板块影响,地应力分布特殊,隧道的施工遇到较强烈的岩爆影响。本项目通过对隧道通过区的构造应力场进行分析,采集实测地应力数据,通过仿真技术分析预测隧址区的地应力分布特征;采用室内试验对隧道洞身处闪长岩进行矿物组分、结构特征分析;采用单轴压缩、三轴试验测试岩体力学指标,结合地应力数据及岩体力学参数、隧道开挖断面形状分析岩爆灾害发生机理,对隧道岩爆进行预测、评价,并提出采取"水压爆破、应力释放、加强支护"的措施,有效控制了岩爆造成的危害,为类似隧道的施工积累了经验。     

浙江苍岭隧道岩爆工程地质特征分析与防治措施研究

根据在浙江苍岭隧道施工中发生的岩爆,通过现场地质观测资料,分析了其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件,从地质工程的角度,对岩爆发生地段隧道的岩石组成、地质构造、地应力特征以及地下水情况进行了探讨,发现在苍岭隧道施工中发生岩爆的岩石具有岩体结构面发育适中、弹性模量大、P波波速高、地质构造简单、现代水平构造应力强且主压应力轴σ1大角度相交于隧道中轴线和地下水不发育的特征,并在此基础上,提出了掌子面喷水、布设释放地应力锚杆、减少隧道壁聚能结构等有效的岩爆防治措施。     

涨壳式预应力中空锚杆的研究与应用

通过研究涨壳式预应力中空锚杆和普通砂浆锚杆在限制隧洞围岩塑性范围、控制洞室围岩位移变化、锚杆支护轴向力这三个方面的对比分析,说明了涨壳式预应力中空锚杆具有更好的锚固效果。锦屏二级水电站东端2号引水隧洞中应用涨壳式预应力中空锚杆,解决了临时支护与永久支护二者如何有机结合的问题,最大程度地提高施工进度,而且对高地应力情况下的坍塌、岩爆也可起到很明显的防治效果。     

水平后退式注浆技术在高速铁路隧道穿越富水砂砾地层中的应用

为解决宝兰客专石鼓山隧道DK639+612.9处突水、涌水、涌砂、塌方等危害,在富水饱和砂砾地层施工中采用水平深孔后退式二重管注浆工艺,隧道开挖轮廓线外3 m范围内局部布孔注浆,封堵地下水和加固围岩,从注浆后检查孔检查及开挖过程中揭示情况,深孔后退式二重管注浆超前止水及加固围岩效果良好,能确保顺利、安全穿越富水饱和砂砾地层。在确保施工安全和质量的前提下,施工中创造了Ⅵ级围岩地段单月开挖支护40 m的进度指标,为富水饱和含砂砾层地段及类似地段高风险隧道的施工建设积累了重要经验。     

高地应力软岩大变形隧道稳定性判据研究

围岩是隧道稳定性控制的主要对象,针对铁路隧道建设中高地应力软弱围岩的重大理论与实践难题,本文开展了理想连续介质条件下,围岩塑变形加速发展或塑性应变突变的稳定性极限状态研究。提出:(1)开挖过程中应充分发挥围岩的自承能力,允许围岩发生一定程度的塑性变形,但不能因过大变形让围岩进入松动状态,以保持围岩的稳定性;(2)当围岩塑性过程发展到塑性应变突变或变形加速发展时,围岩材料将进入塑性流动状态。此时,围岩因过大变形而松动,扰动后极易失稳、坍塌。(3)近区围岩塑性流动松动、深部为连续介质条件下,高地应力软岩大变形隧道稳定性的理论分析与判据方法有待深入研究。     

高地应力软岩隧道不同施工方法数值模拟变形分析研究

结合木寨岭隧道的实际施工方法,采用三维有限元软件Midas/GTS,分别对隧道的4种施工方法进行数值模拟,4种施工方法分别为全断面法、二台阶法、三台阶法和超前导洞扩挖法。选取适当的物理力学参数进行数值建模,从模拟结果中提取拱顶沉降、水平收敛、隧道应力、塑性区等数据进行对比分析,从而得出最优的施工方法,即适用于高地应力软岩隧道的施工方法,以及相应的支护措施。并在讨论部分引用类似状况隧道实测数据进行对比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力软岩隧道设计施工提供一定的参考。     

大相岭泥巴山隧道高地应力段施工技术

大相岭泥巴山隧道长度长,埋深大,地质情况复杂。针对隧道挤压大变形和岩爆事故频发的工程现状,对不同埋深条件下地应力分布进行统计分析,对岩爆烈度进行预测,提出了坚持光面爆破、采用胀壳式锚杆加固、在喷射混凝土中外掺超细沸石粉和速凝剂、并辅以新型退火(柔性)钢丝网,增加钢拱架支护等有效的综合技术应对措施安全通过了烈度不同的岩爆地段。