針對(duì)秦嶺輸水隧洞大埋深、高地應(yīng)力容易引起巖爆、大變形等工程災(zāi)害的問(wèn)題,為預(yù)防和減輕地應(yīng)力分布和變化對(duì)施工進(jìn)程和人員設(shè)備安全的不利影響,對(duì)秦嶺隧洞隧址區(qū)典型位置(越嶺段、嶺南、嶺北)分別進(jìn)行了水壓致裂法應(yīng)力測(cè)試,并對(duì)無(wú)斷層段和含斷層段進(jìn)行了三維地應(yīng)力場(chǎng)反演分析,研究了秦嶺隧洞初始地應(yīng)力場(chǎng)特征及規(guī)律。結(jié)果表明:秦嶺隧洞地應(yīng)力表現(xiàn)出較強(qiáng)的水平構(gòu)造應(yīng)力作用,嶺南嶺北勘探試驗(yàn)最大主應(yīng)力為25.4～27.7mpa,垂直孔測(cè)得最大水平主應(yīng)力方向穩(wěn)定在近ew向。數(shù)值模擬可以較好地反演分析秦嶺輸水隧洞的地應(yīng)力分布,無(wú)斷層段隧洞最大主應(yīng)力多為10～45mpa,最小主應(yīng)力多為0～15mpa；含斷層段隧洞主軸最大水平主應(yīng)力值較高,變化范圍為20.46～71.94mpa,最高達(dá)71.94mpa。由于斷層破碎帶的存在,附近區(qū)域會(huì)出現(xiàn)劇烈的應(yīng)力變化,斷層帶以內(nèi)應(yīng)力值顯著減小,而斷層帶兩側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力集中,局部應(yīng)力值升高。

為了分析tbm利用率的主要影響因素,統(tǒng)計(jì)分析引漢濟(jì)渭工程嶺北隧洞連續(xù)掘進(jìn)2100m的圍巖特征和掘進(jìn)記錄,確定了導(dǎo)致tbm非正常停機(jī)的底事件,建立了tbm非正常停機(jī)故障樹(shù)模型,結(jié)果表明出渣系統(tǒng)故障、支護(hù)設(shè)備故障、刀盤刀具故障和電氣故障是導(dǎo)致tbm利用率不高的主要因素。通過(guò)tbm利用率及主要故障與場(chǎng)切深指數(shù)（fieldpenetrationindex,fpi）相關(guān)性分析,表明節(jié)理破碎巖體中tbm利用率與fpi之間不存在明顯相關(guān)性,出渣系統(tǒng)故障、支護(hù)設(shè)備故障、刀盤刀具故障與fpi有較強(qiáng)的相關(guān)性。分析主要故障發(fā)生原因,從設(shè)備管理和現(xiàn)場(chǎng)施工管理2個(gè)方面提出tbm利用率提高措施。

以實(shí)際工程為依托,結(jié)合該項(xiàng)目長(zhǎng)距離施工通風(fēng),介紹了秦嶺隧洞輔助坑道的總體布局、長(zhǎng)距離施工通風(fēng)的特點(diǎn)及面臨的困難。通過(guò)對(duì)前期施工通風(fēng)研究,結(jié)合現(xiàn)有施工通風(fēng)耗材的性能特點(diǎn),重點(diǎn)論述了現(xiàn)有施工通風(fēng)技術(shù)存在的問(wèn)題及解決方法。結(jié)合本項(xiàng)目提出了不同的施工通風(fēng)方案,并對(duì)提出的主要方案進(jìn)行施工通風(fēng)計(jì)算分析,提出了推薦方案并給出了建議。

引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞位于秦嶺西部山區(qū),隧洞自南向北,橫穿秦嶺山脊,巖漿活動(dòng)頻繁,褶皺形態(tài)復(fù)雜,斷裂構(gòu)造發(fā)育。隧洞埋深大,地質(zhì)條件復(fù)雜,工程地質(zhì)問(wèn)題突出,本文著重分析和論述了對(duì)工程有重大影響的幾個(gè)關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題,即高地應(yīng)力與巖爆問(wèn)題、高地溫與熱害問(wèn)題、放射性問(wèn)題、圍巖穩(wěn)定問(wèn)題、隧洞施工涌(突)水、涌泥問(wèn)題、軟巖變形問(wèn)題等問(wèn)題。

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞全長(zhǎng)98．3km，隧洞最大埋深2012m。結(jié)合工程特點(diǎn)，選擇了施工用電、通風(fēng)、用水以及會(huì)車洞等輔助施工措施；提出以開(kāi)挖工法、減少軟巖塌方措施、大變形處理以及涌水處理為核心的不良地質(zhì)條件下的快速施工技術(shù)；針對(duì)隧洞污水提出專門的處理方法。通過(guò)輔助工法的比選以及快速施工方法，可在取得良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)確保隧洞正常施工。

以引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞工程為研究對(duì)象,針對(duì)工程埋深大、地應(yīng)力高和地質(zhì)條件復(fù)雜的特點(diǎn),進(jìn)行高地應(yīng)力條件下超長(zhǎng)深埋隧洞巖爆的數(shù)值模擬預(yù)測(cè)研究?；谒矶磭鷰r工程力學(xué)性質(zhì)和原始地應(yīng)力反演數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù),運(yùn)用離散元法軟件（3dec）,對(duì)研究區(qū)域的五個(gè)代表性埋深段進(jìn)行隧洞開(kāi)挖數(shù)值模擬,分析開(kāi)挖后圍巖的二次應(yīng)力、位移變化和破壞情況。選擇五種不同的巖爆判據(jù)對(duì)圍巖巖爆等級(jí)進(jìn)行預(yù)測(cè),并將綜合評(píng)判結(jié)果與實(shí)際巖爆發(fā)生情況對(duì)比。研究表明,基于離散元計(jì)算預(yù)測(cè)巖爆的方法是可行的,預(yù)測(cè)巖爆等級(jí)與實(shí)際巖爆發(fā)生情況基本吻合。

tbm通風(fēng)是隧道開(kāi)挖時(shí)的生命保障線,可進(jìn)行設(shè)備降溫、排污、為隧道作業(yè)人員提供新鮮氧氣等。引漢濟(jì)渭嶺北tbm第二階段施工全長(zhǎng)(8920+3000)m,前期采用洞內(nèi)采風(fēng)方式,掘進(jìn)至5000m時(shí),tbm區(qū)域環(huán)境溫度為38℃,濕度為96%。為了應(yīng)對(duì)后期高巖溫,大埋深施工區(qū)段,對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。以引漢濟(jì)渭嶺北tbm施工中通風(fēng)系統(tǒng)改造為實(shí)例,研究探索tbm通風(fēng)改造方法。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,此方法具有低成本、高效率的特點(diǎn),可為同類tbm施工提供有益借鑒。

2012年6月1日上午，陜西引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞椒溪河等三項(xiàng)工程合同簽字儀式存西安建國(guó)飯店隆重舉行。陜西省引漢濟(jì)渭辦公室常務(wù)副主任蔣建軍，副主任杜小洲，主任助理雷雁斌、王壽茂，水電十五局副總經(jīng)理張勝利及參建單位代表出席了簽字儀式。

一、研究背景1.引漢濟(jì)渭工程概況引漢濟(jì)渭工程是目前陜西省水利項(xiàng)目中投入最大的,工程涉及黃河和長(zhǎng)江兩大流域,行政區(qū)劃涉及整個(gè)關(guān)中地區(qū)和陜南的漢中、安康市,是陜西省內(nèi)的南水北調(diào)骨干工程。工程由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分組成,建設(shè)內(nèi)容涉及大型水庫(kù)樞紐、大型抽水泵站、超長(zhǎng)深埋隧洞等,工程線長(zhǎng)點(diǎn)多,范圍廣,工程規(guī)模大,工程構(gòu)成復(fù)雜。

引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞穿越秦嶺嶺脊,延伸長(zhǎng),埋深大,地質(zhì)條件十分復(fù)雜。施工中將遇到各種各樣的工程地質(zhì)問(wèn)題。文章詳細(xì)闡述了秦嶺隧洞高地應(yīng)力條件下堅(jiān)硬巖石發(fā)生巖爆的可能、高地溫及熱害、放射性及有害氣體、圍巖失穩(wěn)、突水涌泥、軟巖變形等一系列問(wèn)題,并進(jìn)行了分析研究,可供其它隧洞工程參考和借鑒。

黨的十七大提出建設(shè)生態(tài)文明的重大戰(zhàn)略任務(wù)以來(lái),生態(tài)環(huán)境建設(shè)得到了省委省政府的高度重視和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。水作為生態(tài)環(huán)境的控制性因素,水環(huán)境的治理和保護(hù)也已經(jīng)成為水利工作必須要考慮的重大問(wèn)題。尤其是在渭河的水環(huán)境建設(shè)上,在

引漢濟(jì)渭工程目前正在實(shí)施的秦嶺輸水隧洞(越嶺段)全長(zhǎng)81.8km,最大埋深達(dá)2012m。其施工安全、施工質(zhì)量是工程建設(shè)管控的首要問(wèn)題。從安全質(zhì)量管理體系、管理亮點(diǎn)以及工程安全質(zhì)量現(xiàn)狀等方面闡述通過(guò)全過(guò)程的控制,處于受控狀態(tài)的工程安全質(zhì)量管理的實(shí)踐。

引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞最大埋深約2000m,根據(jù)資料分析,秦嶺隧洞地應(yīng)力高、埋深大具備發(fā)生巖爆的條件。本文擬對(duì)引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞越嶺段嶺南tbm施工段(k27+643.006~k46+360.000)18.717km地段圍巖巖爆機(jī)理進(jìn)行分析、研究,提出tbm法施工通過(guò)巖爆地段的施工預(yù)防措施。

對(duì)引漢濟(jì)渭工程三河口水庫(kù)移民長(zhǎng)效補(bǔ)償安置方式進(jìn)行探討,結(jié)合淹沒(méi)及規(guī)劃批復(fù)的生產(chǎn)安置情況,通過(guò)社會(huì)效益及財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)果認(rèn)為,三河口水庫(kù)移民安置施行長(zhǎng)期補(bǔ)償安置具有較好的社會(huì)效益,但從財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)性角度分析,其運(yùn)行過(guò)程中存在較大風(fēng)險(xiǎn),需要建設(shè)單位、地方政府聯(lián)合制定完善的政策措施,避免發(fā)生系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)三河口水庫(kù)土地資源稀缺、環(huán)境容量限制等制約因素導(dǎo)致的移民生產(chǎn)安置落實(shí)存在困難的問(wèn)題,結(jié)合水庫(kù)淹沒(méi)損失、剩余可利用資源情況及所在區(qū)域的現(xiàn)實(shí)情況分析,提出三河口水庫(kù)區(qū)移民安置組合方式,其實(shí)施后三河口水庫(kù)移民的生產(chǎn)安置可以得到落實(shí),對(duì)破解當(dāng)前三河口水庫(kù)生產(chǎn)安置存在的困難具有一定的借鑒。

引漢濟(jì)渭工程嶺北tbm施工需穿越14條斷層破碎帶和大段落的富水區(qū),如何在不影響tbm施工效率情況下,及時(shí)、準(zhǔn)確探測(cè)tbm掘進(jìn)前方的圍巖情況,為tbm施工提供參考,是本文探討的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)isp系統(tǒng)的組成、工作原理、安裝調(diào)試及應(yīng)用效果的介紹,闡明國(guó)內(nèi)開(kāi)敞式硬巖掘進(jìn)機(jī)首次使用的isp系統(tǒng)的良好效果,以期對(duì)類似工程提供借鑒。

引漢濟(jì)渭工程嶺北tbm施工需穿越14條斷層破碎帶和大段落的富水區(qū),如何在不影響tbm施工效率情況下,及時(shí)、準(zhǔn)確探測(cè)tbm掘進(jìn)前方的圍巖情況,為tbm施工提供參考,是本文探討的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)isp系統(tǒng)的組成、工作原理、安裝調(diào)試及應(yīng)用效果的介紹,闡明國(guó)內(nèi)開(kāi)敞式硬巖掘進(jìn)機(jī)首次使用的isp系統(tǒng)的良好效果,以期對(duì)類似工程提供借鑒。

本文通過(guò)對(duì)大黃公路右側(cè)良心溝滑坡地質(zhì)條件的總結(jié),確定了滑坡的邊界條件,并采用定性分析和定量計(jì)算的方法,對(duì)滑坡的穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了切實(shí)可行的工程處理措施。

采用定性和定量的方法,根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(gb50287—99)附錄p,對(duì)張峰水庫(kù)老馬嶺輸水隧洞圍巖進(jìn)行了工程地質(zhì)分類,對(duì)輸水隧洞涌水、圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià),并提出了相應(yīng)的處理措施。

tbm施工過(guò)程中,為防止軟巖變形導(dǎo)致卡機(jī)事故的發(fā)生,需要對(duì)圍巖變形進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。以巴基斯坦n-j水電站為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)圍巖變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反演分析,得到其蠕變參數(shù),并采用反演得到的蠕變參數(shù)對(duì)大埋深洞段的圍巖變形進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,tbm在軟巖段掘進(jìn)過(guò)程中,圍巖除了產(chǎn)生明顯的彈塑性變形外還會(huì)出現(xiàn)明顯的蠕變變形,且蠕變變形在tbm在開(kāi)挖后的幾小時(shí)內(nèi)會(huì)迅速增加,增大了tbm卡機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。建議tbm在軟巖段掘進(jìn)過(guò)程中,在保證安全的前提下盡可能快速通過(guò)。

結(jié)合工程實(shí)例,通過(guò)對(duì)財(cái)神梁隧道全斷面法和臺(tái)階法兩種不同開(kāi)挖方法下典型斷面的圍巖變形監(jiān)測(cè),研究了其穩(wěn)定性狀況,并對(duì)圍巖變形曲線進(jìn)行了回歸分析,從而優(yōu)化開(kāi)挖方法和指導(dǎo)施工。

變形是圍巖穩(wěn)定性狀態(tài)的主要表現(xiàn)形式,圍巖穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)以位移變化過(guò)程曲線、分布特征為基本資料,以解讀變形量變化過(guò)程、變化趨勢(shì)和分布規(guī)律為主要。在圍巖穩(wěn)定控制過(guò)程中,變形變化過(guò)程控制理論、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用理論是圍巖監(jiān)測(cè)的主要理論依據(jù)。隧洞開(kāi)挖后,圍巖會(huì)經(jīng)受環(huán)境作用的變化,并根據(jù)環(huán)境的變化作出不