锦屏二级水电站深埋引水隧洞群岩爆综合防治技术研究与实践

王继敏

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内容提要
序一
序二
前言
第1章绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外岩爆研究现状
1.2.1 岩爆的概念
1.2.2 岩爆的形成机制
1.2.3 岩爆的分类
1.2.3.1 按岩爆机理进行分类
1.2.3.2 按照岩爆动力源与围岩破坏位置进行分类
1.2.3.3 按照岩爆的破坏规模进行分类
1.2.3.4 按岩爆发生的时间进行分类
1.2.4 岩爆的判据及预测方法
1.2.4.1 岩爆的判据
1.2.4.2 岩爆的预测方法
1.2.5 岩爆的监测
1.2.5.1 施工地质超前宏观观测法
1.2.5.2 钻屑量法
1.2.5.3 微重力法
1.2.5.4 微震监测法
1.2.6 岩爆的防治技术
1.2.6.1 岩爆的被动防治措施
1.2.6.2 岩爆的主动防治措施
1.2.7 岩爆防治工程实例
1.2.7.1 二滩水电站地下工程岩爆防治
1.2.7.2 福堂水电站引水隧洞岩爆防治
1.2.7.3 秦岭公路隧道岩爆防治
1.2.7.4 永乐电站引水隧洞岩爆防治
1.2.7.5 通渝隧道岩爆防治
1.2.7.6 德国煤炭行业的岩爆防治
1.2.7.7 波兰煤矿岩爆防治
1.2.8 存在的问题
1.3 需解决的关键技术难题
1.4 主要研究内容
第2章引水隧洞工程地质条件
2.1 工程概况
2.2 隧址区地质环境背景
2.2.1 地形地貌
2.2.2 地层岩性
2.2.2.1 三叠系下统(T1)
2.2.2.2 杂谷脑组(T2z)
2.2.2.3 三叠系上统(T3)
2.2.2.4 白山组(T2b)
2.2.2.5 盐塘组(T2y)
2.2.3 地质构造
2.2.3.1 褶皱
2.2.3.2 断层
2.2.3.3 裂隙
2.2.4 岩石物理力学性质
2.2.5 岩溶水文地质条件
2.2.5.1 岩溶发育特征
2.2.5.2 工程区岩溶水文地质格局
2.2.5.3 引水隧洞的外水压力
2.2.6 工程区地应力场
2.2.6.1 实测地应力成果
2.2.6.2 引水隧洞地应力
2.2.6.3 典型断面二次应力场特征
2.3 引水隧洞围岩基本地质条件
2.3.1 岩性特征
2.3.1.1 三叠系下统(T1)
2.3.1.2 三叠系中统(T2)
2.3.1.3 三叠系上统(T3)
2.3.2 岩溶水文地质特征
2.3.2.1 岩溶
2.3.2.2 地下水
2.3.3 岩体结构特征
2.4 深埋隧洞围岩分级体系
2.4.1 JPF围岩分级体系
2.4.1.1 高地应力、高外水压力条件下硬岩分级体系
2.4.1.2 高地应力、高外水压力条件下软岩分级体系
2.4.2 深埋隧洞的围岩分级
2.4.2.1 引水隧洞围岩分级
2.4.2.2 辅助洞围岩分级
第3章深埋大理岩岩爆特征与机理
3.1 大理岩岩爆类型
3.1.1 应变型岩爆
3.1.2 断裂型岩爆
3.1.3 岩柱型岩爆
3.2 大理岩隧洞岩爆发生机理和诱发机制
3.2.1 岩爆发生机理的试验研究
3.2.1.1 峰前卸围压卸载速率试验及规律
3.2.1.2 真三轴卸荷试验及规律
3.2.1.3 岩爆倾向性试验及规律
3.2.2 应变型岩爆机理
3.2.2.1 剧烈应变型岩爆机理
3.2.2.2 鼓胀应变型岩爆机理
3.2.2.3 鼓胀扩展应变型岩爆机理
3.2.3 断裂型岩爆机理
3.2.3.1 NWW向尖端断裂型岩爆机理
3.2.3.2 NWW近EW向滑移断裂型岩爆机理
3.2.3.3 NE向断裂诱发型岩爆机理
3.2.4 岩柱型岩爆机理
3.3 大理岩岩爆影响因素
3.3.1 地应力场特征的影响
3.3.1.1 沿线地应力状态与岩爆风险
3.3.1.2 局部地应力场与岩爆风险
3.3.1.3 断面应力比与岩爆风险
3.3.2 岩体力学特征的影响
3.3.2.1 大理岩力学特性与岩爆
3.3.2.2 岩体结构特征的影响
3.3.3 工程因素的影响
3.3.3.1 工程开挖条件的影响
3.3.3.2 工程布置的影响
3.3.3.3 开挖形态的影响
3.3.3.4 开挖尺寸的影响
3.3.3.5 施工方法的影响
3.3.4 其他因素的影响
3.3.4.1 埋深的影响
3.3.4.2 地下水的影响
3.3.4.3 时间效应与滞后岩爆
3.4 大理岩岩爆发生条件
3.4.1 应变型岩爆的发生条件
3.4.2 断裂型岩爆的发生条件
3.4.3 岩柱型岩爆的发生条件
第4章岩爆微震监测预测方法
4.1 微震基本概念
4.1.1 微震和岩爆
4.1.2 微震监测指标
4.1.2.1 震源位置与定位技术
4.1.2.2 震源机制
4.1.2.3 震源参数
4.2 微震监测原理
4.3 微震定位精度影响因素
4.3.1 传感器对事件定位的影响
4.3.2 算法误差
4.3.3 信号干扰因素影响
4.3.4 传感器坐标误差
4.4 微震监测设计
4.4.1 微震监测设计的影响因素
4.4.2 微震监测设计流程和内容
4.5 锦屏微震监测系统设计实例
4.5.1 深埋隧洞钻爆法施工的微震实时监测及传感器移动式布置方案
4.5.2 深埋隧洞TBM施工的微震实时监测及传感器移动式布置方案
4.5.2.1 TBM施工
4.5.2.2 “TBM+导洞”施工
4.5.2.3 “TBM+钻爆法”施工
4.6 锦屏微震监测解译
4.6.1 岩爆风险的微震解译判断
4.6.2 典型岩爆监测与风险规避岩爆案例
4.6.2.1 钻爆法施工案例
4.6.2.2 引水隧洞TBM施工案例
4.6.2.3 排水洞TBM施工案例
第5章应力解除爆破技术
5.1 应力解除爆破技术发展历程及工程经验
5.2 应力解除爆破法的基本原理
5.2.1 掌子面直孔应力解除爆破法
5.2.2 掌子面斜孔应力解除爆破法
5.2.3 轮廓线斜孔应力解除爆破法
5.2.4 围岩内斜孔应力解除爆破法
5.3 基于数值模拟的应力解除爆破法防治效果评价
5.3.1 FLAC3D模拟方法
5.3.2 计算条件和材料参数
5.3.3 计算方案
5.3.4 不同岩爆防治方案开挖后的数值模拟成果
5.3.4.1 方案一：单排斜孔方案（右侧顶拱和左侧边墙底部）
5.3.4.2 方案二：单排斜孔方案（左右侧顶拱和左右侧边墙底部）
5.3.4.3 方案三：双排斜孔方案（右侧顶拱和左侧边墙底部）
5.3.5 岩爆防治效果对比评价
5.3.5.1 不同方案下岩爆防治效果评价
5.3.5.2 应力释放部位的确定
5.4 岩爆灾害工程防治的应力解除爆破试验
5.4.1 应力解除爆破试验方案及参数
5.4.1.1 掌子面直孔应力解除爆破法试验
5.4.1.2 掌子面斜孔应力解除爆破法试验
5.4.1.3 轮廓线斜孔应力解除爆破法试验
5.4.1.4 围岩内斜孔应力解除爆破法试验
5.4.2 试验结果及分析
5.4.2.1 试验结果
5.4.2.2 结果分析
5.4.3 不同应力解除爆破方案的应用效果比较
第6章钻爆法开挖岩爆防治技术
6.1 岩爆防治与控制思路
6.2 岩爆防治的设计方法
6.3 岩爆防治的主动性措施
6.3.1 岩爆主动防治方法
6.3.1.1 优化掌子面形态
6.3.1.2 应力解除爆破法
6.3.1.3 冲水减压法
6.3.1.4 注水减压法
6.3.1.5 应力释放空孔法
6.3.1.6 孔槽卸压法
6.3.2 防治方法比较
6.4 岩爆防治的被动性措施
6.4.1 围岩支护抗岩爆机理
6.4.2 深埋长隧洞开挖支护设计要求
6.4.3 岩爆条件下支护措施
6.4.3.1 岩爆条件下支护基本形式和性能
6.4.3.2 采用的支护措施
6.4.3.3 滞后性围岩破坏（破裂松弛）条件下支护措施
6.4.3.4 防岩爆支护新材料
6.5 钻爆法开挖岩爆综合防治技术
6.5.1 优化开挖程序
6.5.2 改善围岩特性
6.5.3 应力解除爆破技术
6.5.4 合理的支护方案
6.5.5 加强地质预报和岩爆微震监测
6.5.6 其他安全措施
第7章 TBM掘进岩爆防治技术
7.1 深埋长隧洞TBM的选型
7.1.1 TBM的制造及应用现状
7.1.1.1 国际方面
7.1.1.2 国内方面
7.1.2 TBM选型分析
7.1.2.1 TBM适应性
7.1.2.2 TBM的类型和特点
7.1.3 TBM主机类型确定
7.1.4 锦屏二级水电站TBM构造和主要参数
7.2 TBM掘进岩爆防治与控制思路
7.2.1 TBM掘进条件下的岩爆特点
7.2.2 TBM掘进的岩爆防治思路
7.3 一般岩爆风险下TBM掘进岩爆控制方案
7.3.1 TBM技术措施
7.3.1.1 设备防护和改造
7.3.1.2 调整掘进参数
7.3.2 优化支护措施
7.3.2.1 对于洞周轻微(Ⅱb)岩爆洞段
7.3.2.2 对于中等(Ⅲb)岩爆洞段
7.3.2.3 对于强烈（Ⅳb级）岩爆或极强(Ⅴb)岩爆洞段
7.4 极强岩爆风险下TBM掘进的导洞开挖方案
7.4.1 导洞方案设计
7.4.1.1 方案合理性分析
7.4.1.2 方案优化与评价
7.4.2 导洞方案岩爆风险分析
7.4.3 导洞方案风险控制
7.4.3.1 岩柱型岩爆风险控制方案
7.4.3.2 TBM扩挖岩爆风险控制方案
7.4.4 导洞开挖方案实例分析
7.4.4.1 导洞形成后TBM扩挖时结构参数测试
7.4.4.2 有、无导洞，TBM开挖时微震监测
7.4.4.3 导洞开挖、TBM扩挖微震监测
附录锦屏二级水电站隧洞群中等以上岩爆破坏汇总表
参考文献

简介

版权

锦屏二级水电站深埋引水隧洞群岩爆综合防治技术研究与实践