红层软岩地区隧洞开挖与初期支护方法研究

鉴于红层软岩地区隧洞相关围岩特性随时面临高地应力围岩挤压变形问题,其施工难度大,开挖支护方案的确定必须考虑到整个施工过程和工程长期运营的安全稳定性。以亭子口灌区一期工程狮子岩隧洞为例,结合红层软岩地区粉砂质泥岩特性对不同围岩级别的隧洞开挖与支护方案进行了研究,结果表明:施工前有效开展超前地质预报、及早判断地质情况,可以有效应对突发不良地质状况。在隧洞开挖过程中,根据超前地质预报,针对破碎围岩可以及时采取超前支护方式、增加超前小导管或小管棚等措施以加强岩体的稳定性,再逐步进行后续的系统支护施工。

基于变形控制的某深埋软岩水工隧洞初期支护参数的选择与验证

大变形下围岩的稳定控制一直是水利水电、公路、铁路等行业的传统难题,尚未形成一套验证软岩大变形等级下初期支护型式及参数选取的经验方法。依据某深埋水工隧洞工程地质情况,选择典型洞段预测挤压变形风险,利用控制变形估算所需支护力,依据规范和相关工程经验确定支护类型与参数的同时,考虑实际开挖过程利用数值仿真分析验算支护的合理性。结果表明,该隧洞具有极大的大变形风险,采用支护力的方法所确定的支护类型和参数基本合理,可将围岩变形有效控制在规范要求的1.0%~3.0%范围,且锚杆长度及支护应力等均未超过极限强度。

高应力软岩隧洞稳定性及支护模拟研究

为分析高应力软岩隧洞的变形特征和支护效应,采用FLAC3D软件模拟滇中引水工程深埋输水隧洞软弱围岩稳定性与支护措施,对毛洞和支护条件下围岩的位移场、应力场和损伤破坏区的分布规律以及衬砌受力状态进行分析和围岩稳定性评价。结果表明:对深部软岩施加锚喷支护可以提高岩体的围压和承载能力,显著减小软弱围岩的变形和损伤破坏程度,但仅依靠锚喷支护时,围岩变形仍然较大。施加永久衬砌时的围岩位移释放率越大,衬砌的内力越小,但围岩的变形量越大。建议对高应力软岩洞室采用全断面锚喷支护,提高初期支护的刚度和强度。可根据不同围岩位移释放率条件下永久衬砌的内力和隧洞的变形特征,结合永久衬砌的承载能力和隧洞的净空要求,确定合适的永久衬砌支护时机。

超大断面通航隧洞软弱围岩及支护体系受力变形特性研究

文中以开挖面积为604 m 2的超大断面清水江通航隧洞为研究对象,以数值分析手段模拟超大断面软弱围岩隧道施工过程中围岩及支护体系受力变形特性。研究表明,隧洞开挖过程中,拱顶围岩变形影响区域较边墙大,但边墙处围岩受剪应力较拱顶围岩更高;采用长锚杆加固拱顶围岩,可取得较好效果,但长锚杆对边墙围岩加固作用不明显,边墙处更适宜采用短锚杆;隧洞临时支撑拆除前,下导坑临时侧壁弯矩、轴力急剧增大,接近屈服破坏;临时支撑拆除后,主洞初期支护受力明显增大,拱部和仰拱以受弯为主,边墙以受压为主,受力最不利位置为拱脚。

深部大断面软岩巷道支护技术研究

为解决深部大断面巷道支护难,维护难的矿井应用问题,以赵固二矿深埋软岩底抽巷为工程背景,采取力学分析、模拟结合巷道位移监测的研究手段,探究了深部矿井在工程软岩条件下大断面巷道稳定性的支护控制技术。研究结果表明:800m采深条件下,巷道围岩呈现工程软岩的特点。14050底抽巷在经历掘进影响、工作面回采巷道掘进影响后,巷道产生明显的围岩塑性损伤,普通锚杆索无法有效锚固于塑性破坏区域。据此设计采用新型大延伸率注浆锚索对巷道进行支护,新型锚索的延伸率可达到10%以上,支护形式为初喷50mm+锚网索+喷浆100mm+注浆锚索,能有效维护巷道稳定性,将巷道表面位移控制在250mm以内,现场应用效果良好。

亭子口灌区一期工程小断面软岩隧洞施工工法研究

灌区输水隧洞多以距离长、断面小为特点,受限于较小的隧洞断面尺寸,大型成套施工机械难以发挥作用,钻爆法及悬臂掘进机组合施工方案得到了越来越多的应用。小断面长隧洞施工工法与施工支洞布置结合研究对长距离输水隧洞工程施工具有经济、可行等多方面的意义。以亭子口灌区一期工程第Ⅳ标段输水隧洞为研究对象,对施工方案及支洞布置进行了总结和分析,以期为类似工程设计提供借鉴意义。

软岩输水隧洞大变形机理及支护结构研究

研究软岩输水隧洞的大变形机理及支护结构,对提高软岩输水隧洞的稳定性,保障供水工程的正常运行具有重要意义。本文以某输水隧洞为例,采用数值模拟方法探究了不同隧洞埋深及支护方案下隧洞拱顶、拱腰及仰拱的变形特征,总结隧洞围岩大变形机理。结果表明,拱顶、拱腰及拱墙的变形量随着隧洞埋深的增大逐渐增加,提升混凝土及钢拱架强度能够降低拱顶沉降、拱腰收敛及仰拱隆起,但降低幅度较小。

长大断面隧道软岩复合式衬砌支护施工技术

支护施工对隧道建设具有举足轻重的作用,在现有隧道施工中受其自身岩性等级影响,支护体系以及支护参数的选择存在一定难度,尤其在长大断面隧道软岩支护施工中,若支护参数和施工方案与隧道实际围岩不匹配,可能出现耐久性不足的安全隐患问题,为此,研究长大断面隧道软岩复合式衬砌支护施工技术。以某高速公路建设工程中的隧道为研究对象,在分析其地质条件后,针对Ⅳ、Ⅴ级别围岩设计复合式衬砌支护施工方法,在共同作用模型中获取断面隧道围岩荷载,基于围岩荷载确定复合式衬砌支护参数;根据守恒原理设计Ⅳ、Ⅴ级别围岩复合式衬砌支护施工工序。结果表明:分别在隧道断面的拱顶、拱腰和拱脚布置监测点,所研究方法应用下各测点的位移情况小于6mm,具有应用价值。

软岩特大断面巷道复杂空间支护技术与优化

我国煤矿采掘巷道的断面面积递增,深层煤矿巷道的地质环境复杂,增加了巷道复杂空间的支护难度。另外,煤矿软岩常见,稳定性较差,这也增加巷道复杂空间支护的难度。对于软弱围岩条件下的大断面巷道,由于软岩抗压强度偏低,稳定性差,尤其是初期,巷道会受到来压剧烈和流变等因素干扰,复杂空间巷道在开挖后极易出现变形损坏,导致巷道维护非常困难。本文对软岩特大断面巷道复杂空间支护的必要性及问题展开讨论,并根据采煤案例分析软岩特大断面巷道复杂空间支护技术的优化策略。

软弱围岩大断面隧道开挖支护施工技术研究

针对软弱围岩大断面隧道开挖支护施工技术的重要性和挑战性,本研究通过深入探索分析,提出了一套高效可行的施工技术。本文首先对研究领域的背景进行了简要介绍,强调了软弱围岩大断面隧道开挖支护施工技术的紧迫性和价值。接着,明确了本研究的目的和意义,即为了解决目前该领域存在的问题,提高施工效率和质量。本文采用了详细的实验方法和工程实践,结合新型材料和施工工艺,从而解决了软弱围岩大断面隧道开挖支护中常见的困难和隐患。研究结果表明,本研究的施工技术在实际工程中取得了显著的效果,能够有效地加强隧道的稳定和支撑能力。最后,本文总结了研究的主要结论和意义,强调了该研究对该领域的指导作用和实际应用前景。

深部煤系软岩大巷全断面锚注修复技术研究

为解决深部煤系软岩大巷变形剧烈、持续时间长且支护困难的问题,以王洼煤矿8煤层南深部集中运输大巷为工程背景,采用现场勘查、矿物组分分析、围岩应力测试、数值模拟分析等方式,揭示了造成深部煤系软岩大巷产生强烈变形的主要原因,得出加强深部煤系软岩大巷支护的控制思路,并在此基础上根据煤系软岩的劣化程度和支护失效特征,提出了基于全断面高强锚索支护+喷浆+全断面注浆锚索锚注支护+钢棚支护的主被动联合补强修复支护方案,并建立了修复支护的“三个阶段、四个步骤”工艺体系。研究结果表明:8煤层南深部集中运输大巷围岩成分复杂、质地软弱、遇水易膨胀崩解,且处于高地应力环境,应力集中系数达到1.46,总体表现出变形速率快、持续时间长、变形量大的特点;原支护设计存在支护强度不足、未针对软岩特性采取有效措施的缺陷,导致顶板、巷帮部分锚杆锚索破断失效;进行全断面锚注修复支护后,形成高强度、范围大、连续性强的预应力场,预应力场有效影响深度增大至原支护的1.5倍。现场试验监测显示:补强修复支护后,大巷巷帮及顶底板变形趋于稳定,表明全断面锚注修复支护工艺对深部煤系软岩大巷的稳定性控制效果显著。

滇中引水软岩隧洞施工支洞交岔口开挖控制技术

滇中引水工程大理段狮子山隧洞处于红尘软岩段,变形情况突出。为便于超长输水隧洞的施工设置了斜井作为施工支洞,鉴于该支洞与主洞交汇处结构跨度大,开挖支护期间其变形与稳定控制难度大。阐述了针对该支洞与主洞交岔口部位的分区分块、开挖程序、支护结构等具体情况采取的相关变形控制措施,以期对类似工程施工提供参考。

超大断面破碎软岩硐室围岩稳定性及控制技术研究

针对超大断面硐室围岩失稳问题,以锦丰金矿地下搅拌站超大断面硐室为研究对象,利用矿山地质钻孔数据库建立矿区岩石质量指标模型,并基于该模型选择搅拌站建设最优位置为150 m中段。通过实验室试验、现场调查及地应力测量确定围岩参数及应力分布特征,利用Phase2岩石力学软件对硐室开挖后的稳定性进行数值模拟分析,根据分析结果并结合工程类比法,提出管缝锚杆+挂网+湿喷混凝土+树脂锚杆+长锚索+壁后注浆+防底鼓反拱混凝土联合支护方案对围岩进行支护。采用数值模拟及现场应用效果监测方法对加固效果进行评价,结果表明:加固后的硐室最大变形量为31 mm,最大主应力为25 MPa,锚杆(索)均未发生破坏,混凝土衬砌所有单元的安全系数均大于1.2,支护结构处于合理有效的受力状态。采用该联合支护方式加固后的硐室处于稳定状态,支护效果良好,相关研究成果对类似工程具有重要借鉴意义。

深埋软岩隧洞让位支护原理及应用技术框架

软岩大变形问题是深埋软岩隧洞面临的重大工程挑战和核心关键技术问题.本文总结了从采取刚性支护硬顶的方法发展到采用柔性支护利用围岩自承能力的让压方法的历程,通过分析国内外软岩大变形案例,以滇中引水工程为例,总结滇中软岩变形特征,认为滇中深埋软岩隧洞大变形问题,如采用以防止冲击地压和解决不均压问题的让压锚杆支护,将有一定的局限性,甚至无效.滇中深埋软岩隧洞软岩大变形问题往往还与赋存地质物理环境高外水压力作用有关.文中提出复杂地质条件下深埋软岩隧洞让位支护理论与技术方法,让位支护理论与让压支护理论基础和原理不同,其不是让抵抗冲击地压为目标,而是让变形位移为核心,软岩隧洞施工中“持续变形、边支边让”为核心思想,在保证水工隧洞安全稳定的条件下充分释放岩体的主体变形能,保障软岩隧洞支护、衬砌的安全稳定.该理论方法可在变形力学机理上解决软岩大变形和高外水压力强作用的关键核心技术问题.文中给出了软岩隧洞让位支护系统技术方法,包括系统让位锚杆、让位锚索、约束混凝土、可缩动钢拱架结构及其让位支护体系技术.

深埋隧洞软岩变形控制和应力拱圈形成分析

就深埋隧洞在高地应力软岩环境应力拱圈的形成、应力拱圈的强度和围压作用,以及围岩变形控制机理进行论述。分析超前地质预报、减少围岩扰动、数学模拟及监测、主动让压支护、围岩约束平稳过渡对变形控制及应力拱圈形成的作用,以及分析主动让压支护成功案例,阐明控制围岩应力释放的同时又及时提供围压的主动让压支护体系和使围岩约束平稳过渡的措施可以推动应力拱圈形成,能承担高地应力环境下的压应力。

构皮滩水电站尾水隧洞特大断面软岩开挖支护

构皮滩水电站尾水隧洞软岩不良地质洞段占尾水隧洞全长的70%以上,确保软岩洞段的安全快速开挖是尾水隧洞施工的关键,尤其一次支护的强度对洞室稳定影响极大。为此,施工中根据软岩的地质特点及尾水隧洞开挖的断面尺寸,采取分层开挖和超前锚杆的施工方式和型钢拱架进行一次支护。根据监测结果,围岩变形很小,一次支护效果良好,表明构皮滩水电站尾水隧洞大断面软岩采取的开挖方式和一次支护方式是成功的。

小断面浅埋软岩隧洞悬臂掘进机施工成本管理

四川省向家坝灌区北总干渠一期一步工程内江供水管道工程自贡段石塔村隧洞为小断面浅埋软岩长引水隧洞,采用悬臂掘进机进行开挖施工,通过提高设备完好率、合理确定运转时间、合理配备出渣设备、不同围堰类别洞段采取不同时段进行锚喷支护、优化临时设施、降低消耗等精细化管理措施,在进度、断面控制、对围岩的扰动、降低通风排烟等方面取得了一定成效,达到了缩短工期、降低成本的目的,可供类似隧洞开挖借鉴。

上软下硬地层富水浅埋隧洞破岩技术与初期支护沉降控制

在上软下硬地层富水浅埋暗挖小断面隧洞中,因中、下台阶破岩困难,且上台阶拱脚未坐落于基岩上,初期支护未能及时封闭成环易导致上台阶初期支护发生整体下沉。针对此问题,以龙泉隧洞出口段为工程背景,通过设置开挖试验段,以破岩效率为主要指标,对比分析改装炮机破岩、液压劈裂、CO_(2)相变致裂、膨胀剂致裂4种破岩技术的适用性,并对采用改装炮机破岩技术后隧洞的水平收敛及地表沉降规律进行分析。结果表明:1)CO_(2)相变致裂破岩效率约为6 m^(3)/h,效率最高;改装炮机次之,约为4 m^(3)/h;液压劈裂和膨胀剂致裂的破岩效率最低,分别为2 m^(3)/h和1.1 m^(3)/h。2)改装炮机破岩技术的地层适应性好、振动可控、易修边,采用改装炮机破岩后,地表沉降和拱顶沉降均大幅减小。

软岩隧洞的开挖、支护、塌方处理的经验探讨

总干渠、白山嘴隧洞、博特玛依隧洞、围岩均为第三系的砂岩、泥岩等,属极软岩。本文根据对软岩隧洞的开挖、支护、塌方的处理总结了一些经验,供今后软岩隧洞施工时参考,也可避免一些不必要的塌方、冒顶事故。

黄土围岩输水隧洞开挖支护变形分析

文章以岱海生态补水项目1#隧洞的开挖支护为例,介绍该地区黄土围岩洞段的地质特点、支护原则,采用Midas GTS软件进行建模分析,采用荷载结构法,分别模拟黄土围岩类别的洞段采用超前支护与不采用超前支护的情况下,分析围岩开挖变形和支护结构受力的情况。从分析结果中可知:不采用超前支护的情况下,黄土围岩的变形超过了规范允许值,因此提出施加超前小导管等超前支护的措施,以及相关施工要求,以控制洞室开挖卸荷后的变形,可为类似工程提供参考和借鉴。