引洮7#隧洞含水疏松砂岩地层冻结法施工数值模拟

为探究含水疏松砂岩地层引水隧洞冻结施工中冻土帷幕的形成过程及力学特性,对引水隧洞的冻结施工及开挖过程进行三维数值模拟。研究了冻土帷幕的温度场、应力及位移的分布,计算出冻土帷幕完全形成所需的时间及其压、拉、剪应力极值并确定极值发生的位置。结合现场监测数据,分析了冻结过程中冻土的温度变化规律及冻土帷幕的形成机理,最后提出了相应的措施及建议。

含水疏松砂岩隧洞冻结施工三维数值模拟

甘肃省引洮供水一期工程总干渠7#引水隧洞出口,采用冻结施工法成功穿越了含水疏松砂岩地层.应用大型有限元软件ANSYS,对冻结施工过程进行了三维数值模拟,分析了隧洞开挖过程中冻土帷幕的位移和应力分布情况,并提出了在施工过程中的一些安全保障措施,以便准确地掌握冻土温度的变化及冻土帷幕厚度发展状况,从而确定最优的开挖时间.分析结果及工程实践表明:最大拉、压、剪应力计算值分别为3.02、0.15和0.97Mpa,计算值相对于设计值的安全系数分别为13、1.9和1.5,并确定了其极值发生位置.同时也表明利用冻结施工法穿越含水疏松砂岩地层隧洞是合理的,研究结果可为引洮供水一期工程总干渠7#引水隧洞出口冻结施工提供理论支持,同时也为类似工程提供参考.

基于热-结构耦合的含水疏松砂岩隧洞冻结施工数值分析

【目的】针对含水疏松砂岩冻结法施工问题,对冻结帷幕进行应力应变分析,为同类岩土的施工和设计提供依据,也为冻结法施工多场耦合数值模拟奠定基础。【方法】以甘肃引洮一期工程7#隧洞为例,在综合考虑隧洞掘进对温度场、位移场和应力场影响的基础上,依托热学理论及有限元分析软件ANSYS,对隧洞进行热-结构耦合三维数值模拟分析。【结果】通过对隧洞进行热-结构耦合三维数值模拟分析,得到隧洞冻结与开挖过程中冻结帷幕厚度为3.3m,温度场平均温度为-13.3℃,冻土帷幕最大沉降量为2.46mm,满足设计要求;同时通过对最危险断面的应力与应力强度进行对比,得到Y方向应力和切应力安全系数分别为5.57和7.95,大于规范中供设计时的最大参考值2.0。【结论】对于含水疏松砂岩冻结法施工,温度和结构具有相关性,热-结构耦合分析相比结构分析和热应力分析精确度更高。

冻结法施工在含水疏松砂岩地层中的应用

冻结法施工作为一种特殊工法在矿井建设中已得到广泛应用,近年来在地铁工程建设中也逐渐增加,但在水利工程中应用尚少。本文依托甘肃省引洮供水一期工程总干渠7#隧洞,通过对含水疏松砂岩地段采用冻结法施工,并通过工程实践,提出了解决方法及措施,阐明了其在高埋深、长距离隧洞工程中应用的可行性,为类似地质条件下隧洞施工提供一些借鉴。

冻结法在含水疏松砂岩地层隧洞施工中的应用

针对TBM在含水疏松砂岩地质地段施工中发生的TBM卡机、突泥涌砂、TBM低头等不良现象,对不良地层中采用冻结法加固土体的施工特点、冻结参数以及冻结效果进行了分析,并介绍了冻结加固的施工方法,以供参考。

含水疏松砂岩段自进式管棚施工处理方案

本文针对甘肃省引洮供水一期工程总干7#隧洞4#吴家坪平支洞工程含水疏松砂岩段自进式管棚施工处理方案进行具体阐述,并就混合支护、注水泥浆、自进式管棚施工工艺、施工过程中使用的主要机械设施、单位组织及主要施工原材料等进行了具体阐述。

冻结法在水利工程含水疏松砂岩隧洞施工中的应用

在引洮供水工程饱水疏松砂岩地质洞段采用冻结法施工,阐明了该工法在高埋深、长距离山岭隧道工程中的应用可行性,并取得了成功。

隧洞含水疏松砂岩段的处理方法

在进行隧道施工的过程中,经常会遇到各种各样的地层,地质非常恶劣的底层对于隧洞的施工有着非常不利的影响,这就需要采取适合的措施对其进行有效的处理,进而保证隧洞施工能够顺利进行。在我国的西北地区进行隧洞施工,常常会遇见含水疏松砂岩段,在这种地质的情况下进行隧洞施工是非常困难的,这就应该采取有效的措施对含水疏松砂岩段进行处理。本篇文章以甘肃省引洮工程7#隧洞的施工为例子,对隧洞含水疏松砂岩段的处理方法进行具体的分析和研究,进而为我国隧洞在含水疏松砂岩段进行施工时提供重要的参考资料。

水平旋喷桩在隧洞开挖掘进中的应用

甘肃省引洮供水一期工程总干渠7#隧洞出口剩余40.00m长含水疏松砂岩洞段,由于岩体透水性弱、可灌性差、岩性软弱强度低,超前灌浆固结及长管棚处理均难以达到预期效果。根据含水疏松砂岩的独特特性,确定采用"水平旋喷桩法"进行超前加固。通过后续开挖掘进施工实践证明,水平旋喷桩有效阻止了掌子面突泥涌砂的发生,并对围岩起到超前加固和固结作用,保证了隧洞洞身侧顶拱及掌子面稳定,类似围岩隧洞工程施工可予以借鉴。

深埋水工隧洞复合冻结施工关键技术研究

引洮供水一期工程总干渠7号隧洞中部,长48.0 m、埋深244.0 m洞段穿越新近系含水疏松粉(细)砂极软岩地层,采用一次全深冻结竖井工作面,单循环“地面垂直+洞内水平复合冻结法”掘进。为掌握深埋地层冻结设计与施工技术,结合工程实践,对含水疏松粉(细)砂岩工程地质特性,以及“复合冻结法”设计、温度场、制冷系统与施工等关键技术进行了研究。“复合冻结法”掘进安全通过极软岩地层,获得全面成功,取得重大技术突破与创新,填补了国内200.0 m以上深埋隧洞(隧道与巷道)洞内“水平冻结”工法技术的空白,开创了国内深埋水工隧洞“冻结法”施工技术的先导开端,标志着我国地下工程建设“冻结法”设计与施工技术全面跃上新台阶。

深埋水工隧洞水平冻结施工关键技术研究

引洮供水一期工程总干渠7号隧洞中下游两段总长78.65 m、埋深135.0~206.0 m洞段穿越新近系含水疏松粉(细)砂极软岩地层,采用“洞内水平冻结法”掘进。为掌握深埋地层冻结设计与施工技术,结合工程实践,对极软岩工程地质特性,以及“水平冻结法”设计、温度场、制冷系统与施工等关键技术进行了研究。冻结壁厚不小于2.0 m,均温-10℃,冻结孔35~40 d交圈,积极冻结时间40~50 d,循环盐水温度-28℃。圆形断面双圈发散布设冻结孔,类马蹄形断面洞段三循环冻结,掌子面及后方加强2个冻结孔布孔断面,掌子面双圈孔,内圈类马蹄形水平布孔,外圈及单圈加强断面发散布孔,圆形开孔,前方远端类马蹄形,总孔数229个,冻结管总长5.02 km。“水平冻结法”掘进全面成功,安全通过极软岩地层,取得重大技术突破与创新,填补了国内200.0 m以上深埋隧洞(隧道与巷道)洞内“水平冻结”工法技术的空白,开创了国内深埋水工隧洞“冻结法”施工技术的先导开端,标志着我国地下工程建设“冻结法”设计与施工技术全面跃上新台阶。

深埋水工隧洞垂直冻结施工关键技术研究

引洮供水一期工程总干渠7号隧洞中部长182.6 m、最大埋深242.5 m洞段穿越新近系含水疏松粉(细)砂极软岩地层,采用一次全深冻结竖井工作面,“地面垂直冻结法”掘进。为掌握深埋地层冻结设计与施工技术,结合工程实践,对极软岩工程地质特性,以及“垂直冻结法”设计、温度场、制冷系统与施工等关键技术进行了研究。竖井井底以下封底冻深30.0 m,总冻深242.4 m;隧洞洞底以下封底冻深6.0 m,总冻深212.6~248.5 m。冻结壁厚3.0 m,均温-10℃,循环盐水温度积极冻结期-26^-28℃、维护冻结期不高于-22℃。竖井冻结孔圈径10.8 m,孔数26个,间距1.3 m,冻结管总长6.29 km;隧洞地面纵向布设冻结孔5排,其中洞身3排,横向排距2.4 m,纵向间距内三排3.0 m、外两排2.3 m,总孔数328个,冻结管总长75.02 km。“垂直冻结法”掘进全面成功,安全通过极软岩地层,取得重大技术突破与创新,填补了国内200.0 m以上深埋水工隧洞“垂直冻结”工法技术的空白,开创了国内深埋水工隧洞“冻结法”施工技术的先河,标志着我国地下工程建设“冻结法”设计与施工技术全面跃上新台阶。

引洮供水一期工程长隧洞TBM施工关键技术及实践

甘肃省引洮供水一期工程总干渠2座洞长大于15. 0km隧洞,地质环境复杂,围岩主要由软-极软岩构成,采用2台直径Ф5. 75m护盾式全断面岩石隧洞(隧道)掘进机(TBM)施工。为研究软岩TBM掘进机理与控制技术,采用与工程实践相结合全面总结方法,对深埋软-极软岩,特别是性状极为恶劣的含水疏松粉(细)砂特殊极软岩突泥、涌砂及大变形等TBM施工关键技术进行了研究总结。结合工程实践,采取以主机盾体前伸为代表的多项优化技术改造,以及"宁慢勿停"、"三低"、刮刀或重型撕裂刀破岩及边刀扩挖等诸多关键技术,取得成洞进尺月均1041. 4m及最高1869. 4m的优异成效,实现了中国首台单护盾TBM的成功应用,标志着我国长大隧洞(隧道) TBM施工关键技术取得重大突破与创新。

深埋隧洞极软岩冻结加固关键技术研究

引洮供水一期工程总干渠7号隧洞进口-工作面(长25.0 m)洞段埋深244.0 m,穿越新近系含水疏松粉(细)砂极软岩地层,TBM掘进衬砌预制管片严重破损变形,为衬砌结构加固处理、TBM设备解体拆机的施工安全,对围岩采取“洞内水平+地面垂直复合冻结法”加固。为深埋极软岩复合冻结加固设计,结合工程实践,对复合冻结关键技术进行了全面研究,基本掌握了极软岩工程地质特性,取得冻结技术方案、冻结与制冷系统设计,以及冻结温度场等多项关键技术研究创新成果。复合冻结技术方案获得全面成功,开创了国内200.0 m以上深埋极软岩隧洞洞内水平冻结工法,以及国内水工隧洞复合冻结施工技术的先例,标志着中国地下工程建设“冻结法”施工技术取得了重大突破与创新。