水利工程深埋长隧洞主要地质问题的分析与评价

析与评价

摘要：随着我国基础设施建设高速发展，深部施工成为发展趋势，为我国基础设施建设的不断完善贡献力量。随着人类的认知和技术水平的不断提升,深埋长隧洞在水利水电、铁路、公路等各类大型工程中迅速发展,而在隧洞实施过程中常伴随发生岩体塌方、围岩变形、突涌水、岩爆、高地温及放射性等各类地质灾害。

关键词：水利工程;深埋长隧洞;主要地质问题 引言

科学技术的快速发展推动我国提前进入现代化发展阶段，给予了我国各行业新的发展空间和发展机遇。在水利工程建设中，深埋长隧洞通常为整个项目的关键工程,难度大、投资高、工期长,它的贯通也事关整个项目的顺利实施。

1深埋长隧洞主要地质问题分析

1.洞室挤压变形，深埋隧洞开挖前应力处于平衡状态,开挖后,初始应力平衡状态被打破,应力重分布,岩石向洞室空间挤压变形,直至再平衡,若挤压变形超过了围岩本身所能承受的能力,便会产生破坏。不同强度的岩石,围岩破坏形式存在一定的差异,硬质岩多为结构面组合形成不利的掉块、坍塌、塌落等;软质岩围岩可能产生较大塑性变形或破坏,在高地应力下,有可能产生大变形和长期流变,地质问题难处理。2.岩爆，岩爆是高地应力环境下地下工程开挖过程中容易产生的一种突发性地质灾害。在新鲜、完整、坚硬的岩体深部开挖洞室时,围岩以剥落、弹射方式突然飞出和剧烈破坏,并伴随声响,这种现象称为岩爆。岩爆的发生受到岩性、构造、地下水、围岩类别、岩体结构、洞室跨度等条件控制,主要发生在岩体完整性好、无地下水、较干燥、岩质坚硬致密的围岩中。3.突涌水，地下工程围岩涌水是影响施工进度和造成工程事故的主要工程地质问题。当地下洞室或

隧洞穿过地下水富水层、汇水构造、强透水带、与地表溪沟及库塘有水力联系的透水层、断层破碎带、岩溶通道或采空区等部位时,大量地下水突然涌进洞室。大多情况下,地下水的大量涌出,造成断层带物质、岩溶充填的泥及碎石等一起涌进洞室,导致灾害发生及给施工带来困难。

2水利工程深埋长隧洞主要地质措施 2.1正断层错动下的输水隧洞动力响应

1.隧洞衬砌拱顶和拱底竖向位移在断层错动施加下,不同断层错动量、断层宽度和断层粘聚力对隧洞衬砌拱顶和拱底竖向位移影响基本相同。断层破碎带部分衬砌竖向位移发生突变,上盘部分衬砌竖向位移变化缓慢,下盘部分衬砌位移较小,几乎未变形。2.衬砌受压和受拉损伤能直接反映结构体系的破坏程度。衬砌极易在断层破碎带部位及其与上、下盘接触部位出现损伤,且衬砌的拱肩和拱腰为衬砌结构的薄弱部位,极易出现张拉裂缝导致衬砌整体功能失效。3.在不同断层错动量、断层宽度及断层粘聚力下随正断层错动,衬砌在断层破碎带部位出现DS3严重破坏行为,极个别部位出现DS4完全损伤破坏,在同类隧洞工程的施工管理运行中要引起重视。

2.2技术要求

例如某工程喷射混凝土前，应用水或高压风将套拱模板的粉尘及杂物冲洗干净。喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷面已蒙上粉尘时，应用高压风或水清洗干净。岩面有较大凹洼时，应结合初喷予以找平。喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1.0-2.0m设1根，作为喷射厚度控制标志。突然断水或断料时，喷头应迅速移离喷射面，严禁用高压风、水冲击尚未终凝的混凝土。作业完成后，喷射机和输浆管内积料应及时清除干净。喷射混凝土用混合料应随拌随喷，回弹物不得再次作为喷射混凝土用料。一次喷射厚度为50mm，首次喷射混凝土着重填平补齐，将坡面喷平顺，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后施工。喷射混凝土终凝2h后，应做好养护工作。混凝土满足设计强度后，方可开始管棚钻孔、进洞开挖、支护等后续施工。

2.3穿越围岩破碎带水工隧洞加固方案设计

选择科学合理的开挖和加固工程方式，对保证地下洞室工程的施工安全具有重要意义。例如以某工程为背景，利用数值模拟的方法对不同施工加固方案进行分析评价。根据计算结果，建议在工程设计和施工中综合采用超前帷幕注浆、超前小导管和砂浆锚杆加固措施，可以获得一定的安全系数冗余量，能够保证工程施工的顺利进行。与施工中的监测数据对比显示，模拟计算结果具有良好的精度，可以为相关类似研究提供一定的支持和借鉴。当然，此次研究没有就其他施工工法对隧洞稳定性的影响展开研究，在今后需要在该领域做进一步的深入探索，以便为富水破碎岩地下洞室工程施工提供有力的支撑。

2.4地质监控量测

在水利隧洞围岩初期支护中，地质监控量是现代化隧洞喷锚施工的主要内容，更是新奥法复合式衬砌支护的核心技术，通过监控量测，既能实时掌握围岩的动态，保证施工的安全性，还能获得围岩动态支护状态信息，为修正初期支护参数，调整施工方案等提供真实有效的数据，以保证水利隧洞围岩支护工作能够高效、安全、的开展。

2.5地质雷达与激光扫描的隧道检测

1.静定式三维激光扫描，静定式三维激光扫描仪通过水平面和竖直面的扫描实现360°隧道全方位扫描，而隧道大部分都是线状结构，要完成整个隧道的测量需要进行多个站点的布测。测点间距会影响扫描精度，当测点间距过大时，在测点边缘处的激光入射角将过大，点云密度将过低，这既不利于后期隧道建模，也不利于各测点间的点云配准；当测点之间距离过小时，虽然能保证点云的密度和扫描的精度，但是增加了测量时间和数据体量。因此，合理设计各测点的间距对后期数据处理及隧道病害识别至关重要。测点间距与隧道的最大直径及激光入射角有关，建议将测点之间的间距设置为隧道最大直径。由于当入射角大于65°的时候，激光扫描的误差急剧增大，所以建议根据隧道的具体情况将测点间距设置为1-2倍的隧道直径。2.移动式三维激光扫描，移动式三维激光扫描技术是近些年发展起来的一种新的综合测量技术。它是一种集多种技术为一体的综合检测

系统，在隧道结构检测领域具有很好的应用前景，尤其是在竣工后的隧道空间结构检测领域。在用移动式三维激光扫描仪扫描时，激光在移动的小车上在竖直平面上进行旋转，在水平面上保持不动，随着小车的前移，其点云轨迹呈螺旋状，该扫描实质上是一种线性扫描。移动式三维激光扫描仪原则上不需要进行点云配准，但是测量过程中误差的累计会造成长隧道点云建模的轴线偏离实际隧道轴线，因此，在隧道检测过程中，常常设置标靶进行累计误差的修正。移动式三维激光扫描仪在测量时布置标靶的主要目的为：1）解决隧道内部定位系统信号差造成扫描仪位置不准确，进而影响后期数据处理的问题。2）对于狭长线状结构的隧道，可以对整个隧道测量的累计误差进行修正。

结语

深埋长隧洞涉及的工程地质问题分析评价以预测为主，开展水利工程深埋长隧洞主要地质问题的分析与评价论证是十分必要的。

参考文献

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