引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

针对秦岭输水隧洞大埋深、高地应力容易引起岩爆、大变形等工程灾害的问题,为预防和减轻地应力分布和变化对施工进程和人员设备安全的不利影响,对秦岭隧洞隧址区典型位置(越岭段、岭南、岭北)分别进行了水压致裂法应力测试,并对无断层段和含断层段进行了三维地应力场反演分析,研究了秦岭隧洞初始地应力场特征及规律。结果表明:秦岭隧洞地应力表现出较强的水平构造应力作用,岭南岭北勘探试验最大主应力为25.4～27.7mpa,垂直孔测得最大水平主应力方向稳定在近ew向。数值模拟可以较好地反演分析秦岭输水隧洞的地应力分布,无断层段隧洞最大主应力多为10～45mpa,最小主应力多为0～15mpa；含断层段隧洞主轴最大水平主应力值较高,变化范围为20.46～71.94mpa,最高达71.94mpa。由于断层破碎带的存在,附近区域会出现剧烈的应力变化,断层带以内应力值显著减小,而断层带两侧出现应力集中,局部应力值升高。

为了分析tbm利用率的主要影响因素,统计分析引汉济渭工程岭北隧洞连续掘进2100m的围岩特征和掘进记录,确定了导致tbm非正常停机的底事件,建立了tbm非正常停机故障树模型,结果表明出渣系统故障、支护设备故障、刀盘刀具故障和电气故障是导致tbm利用率不高的主要因素。通过tbm利用率及主要故障与场切深指数（fieldpenetrationindex,fpi）相关性分析,表明节理破碎岩体中tbm利用率与fpi之间不存在明显相关性,出渣系统故障、支护设备故障、刀盘刀具故障与fpi有较强的相关性。分析主要故障发生原因,从设备管理和现场施工管理2个方面提出tbm利用率提高措施。

以实际工程为依托,结合该项目长距离施工通风,介绍了秦岭隧洞辅助坑道的总体布局、长距离施工通风的特点及面临的困难。通过对前期施工通风研究,结合现有施工通风耗材的性能特点,重点论述了现有施工通风技术存在的问题及解决方法。结合本项目提出了不同的施工通风方案,并对提出的主要方案进行施工通风计算分析,提出了推荐方案并给出了建议。

引汉济渭秦岭隧洞位于秦岭西部山区,隧洞自南向北,横穿秦岭山脊,岩浆活动频繁,褶皱形态复杂,断裂构造发育。隧洞埋深大,地质条件复杂,工程地质问题突出,本文着重分析和论述了对工程有重大影响的几个关键地质问题,即高地应力与岩爆问题、高地温与热害问题、放射性问题、围岩稳定问题、隧洞施工涌(突)水、涌泥问题、软岩变形问题等问题。

引汉济渭工程秦岭隧洞全长98．3km，隧洞最大埋深2012m。结合工程特点，选择了施工用电、通风、用水以及会车洞等辅助施工措施；提出以开挖工法、减少软岩塌方措施、大变形处理以及涌水处理为核心的不良地质条件下的快速施工技术；针对隧洞污水提出专门的处理方法。通过辅助工法的比选以及快速施工方法，可在取得良好的经济效益的同时确保隧洞正常施工。

以引汉济渭秦岭隧洞工程为研究对象,针对工程埋深大、地应力高和地质条件复杂的特点,进行高地应力条件下超长深埋隧洞岩爆的数值模拟预测研究。基于隧洞围岩工程力学性质和原始地应力反演数据,通过数值模拟技术,运用离散元法软件（3dec）,对研究区域的五个代表性埋深段进行隧洞开挖数值模拟,分析开挖后围岩的二次应力、位移变化和破坏情况。选择五种不同的岩爆判据对围岩岩爆等级进行预测,并将综合评判结果与实际岩爆发生情况对比。研究表明,基于离散元计算预测岩爆的方法是可行的,预测岩爆等级与实际岩爆发生情况基本吻合。

tbm通风是隧道开挖时的生命保障线,可进行设备降温、排污、为隧道作业人员提供新鲜氧气等。引汉济渭岭北tbm第二阶段施工全长(8920+3000)m,前期采用洞内采风方式,掘进至5000m时,tbm区域环境温度为38℃,湿度为96%。为了应对后期高岩温,大埋深施工区段,对通风系统进行了改造。以引汉济渭岭北tbm施工中通风系统改造为实例,研究探索tbm通风改造方法。经现场试验证明,此方法具有低成本、高效率的特点,可为同类tbm施工提供有益借鉴。

2012年6月1日上午，陕西引汉济渭工程秦岭隧洞椒溪河等三项工程合同签字仪式存西安建国饭店隆重举行。陕西省引汉济渭办公室常务副主任蒋建军，副主任杜小洲，主任助理雷雁斌、王寿茂，水电十五局副总经理张胜利及参建单位代表出席了签字仪式。

一、研究背景1.引汉济渭工程概况引汉济渭工程是目前陕西省水利项目中投入最大的,工程涉及黄河和长江两大流域,行政区划涉及整个关中地区和陕南的汉中、安康市,是陕西省内的南水北调骨干工程。工程由黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和秦岭输水隧洞三部分组成,建设内容涉及大型水库枢纽、大型抽水泵站、超长深埋隧洞等,工程线长点多,范围广,工程规模大,工程构成复杂。

引汉济渭工程秦岭隧洞穿越秦岭岭脊,延伸长,埋深大,地质条件十分复杂。施工中将遇到各种各样的工程地质问题。文章详细阐述了秦岭隧洞高地应力条件下坚硬岩石发生岩爆的可能、高地温及热害、放射性及有害气体、围岩失稳、突水涌泥、软岩变形等一系列问题,并进行了分析研究,可供其它隧洞工程参考和借鉴。

党的十七大提出建设生态文明的重大战略任务以来,生态环境建设得到了省委省政府的高度重视和社会各界的广泛关注。水作为生态环境的控制性因素,水环境的治理和保护也已经成为水利工作必须要考虑的重大问题。尤其是在渭河的水环境建设上,在

引汉济渭工程目前正在实施的秦岭输水隧洞(越岭段)全长81.8km,最大埋深达2012m。其施工安全、施工质量是工程建设管控的首要问题。从安全质量管理体系、管理亮点以及工程安全质量现状等方面阐述通过全过程的控制,处于受控状态的工程安全质量管理的实践。

引汉济渭秦岭隧洞最大埋深约2000m,根据资料分析,秦岭隧洞地应力高、埋深大具备发生岩爆的条件。本文拟对引汉济渭秦岭隧洞越岭段岭南tbm施工段(k27+643.006~k46+360.000)18.717km地段围岩岩爆机理进行分析、研究,提出tbm法施工通过岩爆地段的施工预防措施。

对引汉济渭工程三河口水库移民长效补偿安置方式进行探讨,结合淹没及规划批复的生产安置情况,通过社会效益及财务经济角度进行比对分析,结果认为,三河口水库移民安置施行长期补偿安置具有较好的社会效益,但从财务经济性角度分析,其运行过程中存在较大风险,需要建设单位、地方政府联合制定完善的政策措施,避免发生系统风险。

针对三河口水库土地资源稀缺、环境容量限制等制约因素导致的移民生产安置落实存在困难的问题,结合水库淹没损失、剩余可利用资源情况及所在区域的现实情况分析,提出三河口水库区移民安置组合方式,其实施后三河口水库移民的生产安置可以得到落实,对破解当前三河口水库生产安置存在的困难具有一定的借鉴。

引汉济渭工程岭北tbm施工需穿越14条断层破碎带和大段落的富水区,如何在不影响tbm施工效率情况下,及时、准确探测tbm掘进前方的围岩情况,为tbm施工提供参考,是本文探讨的重点。通过对isp系统的组成、工作原理、安装调试及应用效果的介绍,阐明国内开敞式硬岩掘进机首次使用的isp系统的良好效果,以期对类似工程提供借鉴。

引汉济渭工程岭北tbm施工需穿越14条断层破碎带和大段落的富水区,如何在不影响tbm施工效率情况下,及时、准确探测tbm掘进前方的围岩情况,为tbm施工提供参考,是本文探讨的重点。通过对isp系统的组成、工作原理、安装调试及应用效果的介绍,阐明国内开敞式硬岩掘进机首次使用的isp系统的良好效果,以期对类似工程提供借鉴。

本文通过对大黄公路右侧良心沟滑坡地质条件的总结,确定了滑坡的边界条件,并采用定性分析和定量计算的方法,对滑坡的稳定问题进行了研究,提出了切实可行的工程处理措施。

采用定性和定量的方法,根据《水利水电工程地质勘察规范》(gb50287—99)附录p,对张峰水库老马岭输水隧洞围岩进行了工程地质分类,对输水隧洞涌水、围岩稳定性进行了评价,并提出了相应的处理措施。

tbm施工过程中,为防止软岩变形导致卡机事故的发生,需要对围岩变形进行准确的预测。以巴基斯坦n-j水电站为研究对象,通过对围岩变形监测数据的反演分析,得到其蠕变参数,并采用反演得到的蠕变参数对大埋深洞段的围岩变形进行预测。结果表明,tbm在软岩段掘进过程中,围岩除了产生明显的弹塑性变形外还会出现明显的蠕变变形,且蠕变变形在tbm在开挖后的几小时内会迅速增加,增大了tbm卡机风险。建议tbm在软岩段掘进过程中,在保证安全的前提下尽可能快速通过。

结合工程实例,通过对财神梁隧道全断面法和台阶法两种不同开挖方法下典型断面的围岩变形监测,研究了其稳定性状况,并对围岩变形曲线进行了回归分析,从而优化开挖方法和指导施工。

变形是围岩稳定性状态的主要表现形式,围岩稳定性分析与评价以位移变化过程曲线、分布特征为基本资料,以解读变形量变化过程、变化趋势和分布规律为主要。在围岩稳定控制过程中,变形变化过程控制理论、围岩与支护结构的相互作用理论是围岩监测的主要理论依据。隧洞开挖后,围岩会经受环境作用的变化,并根据环境的变化作出不