以引漢濟渭秦嶺隧洞工程為研究對象,針對工程埋深大、地應力高和地質條件復雜的特點,進行高地應力條件下超長深埋隧洞巖爆的數(shù)值模擬預測研究?；谒矶磭鷰r工程力學性質和原始地應力反演數(shù)據(jù),通過數(shù)值模擬技術,運用離散元法軟件（3dec）,對研究區(qū)域的五個代表性埋深段進行隧洞開挖數(shù)值模擬,分析開挖后圍巖的二次應力、位移變化和破壞情況。選擇五種不同的巖爆判據(jù)對圍巖巖爆等級進行預測,并將綜合評判結果與實際巖爆發(fā)生情況對比。研究表明,基于離散元計算預測巖爆的方法是可行的,預測巖爆等級與實際巖爆發(fā)生情況基本吻合。

tbm通風是隧道開挖時的生命保障線,可進行設備降溫、排污、為隧道作業(yè)人員提供新鮮氧氣等。引漢濟渭嶺北tbm第二階段施工全長(8920+3000)m,前期采用洞內(nèi)采風方式,掘進至5000m時,tbm區(qū)域環(huán)境溫度為38℃,濕度為96%。為了應對后期高巖溫,大埋深施工區(qū)段,對通風系統(tǒng)進行了改造。以引漢濟渭嶺北tbm施工中通風系統(tǒng)改造為實例,研究探索tbm通風改造方法。經(jīng)現(xiàn)場試驗證明,此方法具有低成本、高效率的特點,可為同類tbm施工提供有益借鑒。

通過大壩碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗,檢驗碾壓混凝土的各項力學性能是否滿足設計要求;檢驗碾壓機具等的運行可靠性和配套性;確定碾壓混凝土運輸時間、入倉vc值、攤鋪厚度、碾壓層厚、碾壓速度、碾壓遍數(shù)、水膠比、壓實度檢測等技術參數(shù),用以指導主壩碾壓混凝土的施工,有效地保證了大壩碾壓混凝土的施工質量。

2012年6月1日上午，陜西引漢濟渭工程秦嶺隧洞椒溪河等三項工程合同簽字儀式存西安建國飯店隆重舉行。陜西省引漢濟渭辦公室常務副主任蔣建軍，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。

針對秦嶺輸水隧洞大埋深、高地應力容易引起巖爆、大變形等工程災害的問題,為預防和減輕地應力分布和變化對施工進程和人員設備安全的不利影響,對秦嶺隧洞隧址區(qū)典型位置(越嶺段、嶺南、嶺北)分別進行了水壓致裂法應力測試,并對無斷層段和含斷層段進行了三維地應力場反演分析,研究了秦嶺隧洞初始地應力場特征及規(guī)律。結果表明:秦嶺隧洞地應力表現(xiàn)出較強的水平構造應力作用,嶺南嶺北勘探試驗最大主應力為25.4～27.7mpa,垂直孔測得最大水平主應力方向穩(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力分布,無斷層段隧洞最大主應力多為10～45mpa,最小主應力多為0～15mpa；含斷層段隧洞主軸最大水平主應力值較高,變化范圍為20.46～71.94mpa,最高達71.94mpa。由于斷層破碎帶的存在,附近區(qū)域會出現(xiàn)劇烈的應力變化,斷層帶以內(nèi)應力值顯著減小,而斷層帶兩側出現(xiàn)應力集中,局部應力值升高。

引漢濟渭工程嶺北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、準確探測tbm掘進前方的圍巖情況,為tbm施工提供參考,是本文探討的重點。通過對isp系統(tǒng)的組成、工作原理、安裝調試及應用效果的介紹,闡明國內(nèi)開敞式硬巖掘進機首次使用的isp系統(tǒng)的良好效果,以期對類似工程提供借鑒。

引漢濟渭工程嶺北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、準確探測tbm掘進前方的圍巖情況,為tbm施工提供參考,是本文探討的重點。通過對isp系統(tǒng)的組成、工作原理、安裝調試及應用效果的介紹,闡明國內(nèi)開敞式硬巖掘進機首次使用的isp系統(tǒng)的良好效果,以期對類似工程提供借鑒。

以有效解決深埋長輸水隧洞排水問題為目標,按富水性將隧洞沿線圍巖劃分為中等富水區(qū)、弱富水區(qū)和貧水區(qū),采用數(shù)值方法模擬襯砌周邊滲流場,分析了不同排水設計方案對引漢濟渭工程黃三段深埋長輸水隧洞襯砌外水壓力的影響。結果顯示,對于高外水壓力情況,將排水孔布置于頂拱處僅能降低頂拱附近的外水壓力,無法有效降低作用于底板的外水壓力,而排水孔沿襯砌周邊均勻布置時,可有效降低作用于襯砌上的外水壓力。基于此,討論了各排水方案的適用條件,給出了深埋長輸水隧洞排水設計建議。

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

引漢濟渭工程目前正在實施的秦嶺輸水隧洞(越嶺段)全長81.8km,最大埋深達2012m。其施工安全、施工質量是工程建設管控的首要問題。從安全質量管理體系、管理亮點以及工程安全質量現(xiàn)狀等方面闡述通過全過程的控制,處于受控狀態(tài)的工程安全質量管理的實踐。

引漢濟渭工程難度大、技術復雜,工程的設計、施工均面臨諸多風險。本文針對引漢濟渭秦嶺隧洞深埋超長的技術特點,分析了秦嶺隧洞設計及施工技術中幾個關鍵技術研究難題,提出了設計及施工難點的研究方向。

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

引漢濟渭工程秦嶺隧洞穿越秦嶺嶺脊,延伸長,埋深大,地質條件十分復雜。施工中將遇到各種各樣的工程地質問題。文章詳細闡述了秦嶺隧洞高地應力條件下堅硬巖石發(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題,并進行了分析研究,可供其它隧洞工程參考和借鑒。

一、研究背景1.引漢濟渭工程概況引漢濟渭工程是目前陜西省水利項目中投入最大的,工程涉及黃河和長江兩大流域,行政區(qū)劃涉及整個關中地區(qū)和陜南的漢中、安康市,是陜西省內(nèi)的南水北調骨干工程。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,建設內(nèi)容涉及大型水庫樞紐、大型抽水泵站、超長深埋隧洞等,工程線長點多,范圍廣,工程規(guī)模大,工程構成復雜。

引漢濟渭調水工程是緩解關中地區(qū)缺水,改善渭河生態(tài)的重要措施之一。黃金峽、三河口水庫群、泵站群的調水模式直接決定了工程總調水量和調水效益。以多年平均調水15億m~3為目標,設置"黃金峽水庫先調水三河口水庫補充調水"和"三河口水庫先調水黃金峽水庫補充調水"兩種調水模式。通過長序列計算,對比不同調水模式下總調水量、泵站耗能和電站發(fā)電量等各項評價指標。研究結果表明:在"黃金峽水庫先調水三河口水庫補充調水"的情況下,引漢濟渭工程可調水量15.55億m~3,梯級總發(fā)電量5.53億kw·h,梯級總耗電量4.91億kw·h,凈發(fā)電量為正值;在"三河口水庫先調水黃金峽水庫補充調水"的情況下,引漢濟渭工程可調水量14.45億m~3,梯級總發(fā)電量6.24億kw·h,梯級總耗電量10.86億kw·h,凈發(fā)電量為負值。研究結果對于引漢濟渭工程的調度具有重要參考價值。

以陜西省引漢濟渭工程為背景,以受水區(qū)缺水量最少、經(jīng)濟效益最大和污水排放量最小為目標,建立了陜西省引漢濟渭受水區(qū)水資源優(yōu)化配置模型,通過粒子群優(yōu)化算法對模型進行了求解,得到了受水區(qū)各主要城市及其各用水部門的分配水量,解決了受水區(qū)多目標多水源復雜水資源優(yōu)化配置問題。通過求解模型可以看出陜西省內(nèi)各主要城市生活需水基本得以解決;工業(yè)需水和生態(tài)需水得到很大緩解。

對引漢濟渭工程三河口水庫移民長效補償安置方式進行探討,結合淹沒及規(guī)劃批復的生產(chǎn)安置情況,通過社會效益及財務經(jīng)濟角度進行比對分析,結果認為,三河口水庫移民安置施行長期補償安置具有較好的社會效益,但從財務經(jīng)濟性角度分析,其運行過程中存在較大風險,需要建設單位、地方政府聯(lián)合制定完善的政策措施,避免發(fā)生系統(tǒng)風險。

針對三河口水庫土地資源稀缺、環(huán)境容量限制等制約因素導致的移民生產(chǎn)安置落實存在困難的問題,結合水庫淹沒損失、剩余可利用資源情況及所在區(qū)域的現(xiàn)實情況分析,提出三河口水庫區(qū)移民安置組合方式,其實施后三河口水庫移民的生產(chǎn)安置可以得到落實,對破解當前三河口水庫生產(chǎn)安置存在的困難具有一定的借鑒。

以實際工程為依托,結合該項目長距離施工通風,介紹了秦嶺隧洞輔助坑道的總體布局、長距離施工通風的特點及面臨的困難。通過對前期施工通風研究,結合現(xiàn)有施工通風耗材的性能特點,重點論述了現(xiàn)有施工通風技術存在的問題及解決方法。結合本項目提出了不同的施工通風方案,并對提出的主要方案進行施工通風計算分析,提出了推薦方案并給出了建議。

本文通過對大黃公路右側良心溝滑坡地質條件的總結,確定了滑坡的邊界條件,并采用定性分析和定量計算的方法,對滑坡的穩(wěn)定問題進行了研究,提出了切實可行的工程處理措施。

陜西省關中地區(qū)嚴重缺水的狀況不容忽視,經(jīng)多方論證,實施省內(nèi)調水工程是緩解關中地區(qū)水資源供需矛盾的唯一出路。環(huán)境保護已經(jīng)成為社會關注的焦點,省內(nèi)實施引漢濟渭工程必然會對周邊的環(huán)境有所影響。本文就省內(nèi)\"引漢濟渭\"工程對環(huán)境以及生態(tài)的影響做了分析,進一步闡述了在可持續(xù)發(fā)展的前提下該工程實施的必要性。

為探明枯水年引漢濟渭工程調水能力與發(fā)電能力,建立了并聯(lián)水庫多目標優(yōu)化調度模型,采用非支配排序遺傳算法(nsga-ⅱ)進行求解；構建四維評價指標,采用基于k階p級有效概念的備選方案逐次淘汰法(seabode)對pareto解集優(yōu)選最終方案。結果表明:三個枯水典型年中,偏枯水年總調水量13.62億m3,有3個月調水不足；特枯水年平均調水量10.06億m3,有8～10個月調水破壞,且缺水深度隨來水的減小而加深,最大月缺水量為0.74億m3。研究成果量化了調水不足損失程度,為指導枯水年引漢濟渭工程的水資源高效利用提供了理論依據(jù)。