›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (10): 3111-3118.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

深埋隧洞极强岩爆段隧道掘进机半导洞掘进岩爆风险研究

肖亚勋1,冯夏庭1,陈炳瑞1,丰光亮1,张照太2,明华军1   

  1. 1.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071;2.北京振冲工程股份有限公司,北京 100024
  • 收稿日期:2010-04-22 出版日期:2011-10-10 发布日期:2011-10-13
  • 作者简介:肖亚勋,男,1985年生,博士研究生,主要从事深部地下岩土工程围岩稳定性监测、分析及控制方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家973项目资助(No. 2010CB732006);国家自然科学基金项目资助(No. 50909092);湖北省自然科学基金项目资助(No. 2009CDB120)

Rockburst risk of tunnel boring machine part-pilot excavation in very strong rockburst section of deep hard tunnel

XIAO Ya-xun1, FENG Xia-ting1, CHEN Bing-rui1, FENG Guang-liang1, ZHANG Zhao-tai2, MING Hua-jun1   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. Beijing Vibroflotation Engineering Co. Ltd., Beijing 100024, China
  • Received:2010-04-22 Online:2011-10-10 Published:2011-10-13

摘要: 深埋隧洞TBM(隧道掘进机)全断面掘进时,在局部超高应力集中的完整硬脆性岩体洞段将直面极强岩爆的风险,设备和人员的安全将遭受极大的威胁。在锦屏II水电站3#引水隧洞极强岩爆段实施了“先半导洞+TBM联合掘进”实验,结合微震实时监测信息对TBM半导洞掘进的岩爆风险开展了研究。监测结果表明,(1)TBM半导洞掘进期间,日平均微震事件数、日平均辐射微震能、微震大事件数及实际岩爆发生次数和强度均远远低于TBM全断面掘进;(2)能量指数对数值和累积视体积的时域演化表明,TBM半导洞掘进强烈岩爆发生的风险远低于TBM全断面掘进,现场实际开挖也证明了这一点;(3)半导洞洞段微震事件的空间集结程度、总数、震级大小与能量辐射均远小于全断面洞段。因此,TBM半导洞掘进的岩爆风险远远低于TBM全断面掘进,在具有施工条件的情况下采用先半导洞预处理,然后TBM半断面掘进极强岩爆段,以期控制岩爆风险的方案是可行的。

关键词: 深埋隧洞, 隧道掘进机(TBM), 半导洞, 极强岩爆, 微震监测, 锦屏II水电站

Abstract: Tunnel boring machine(TBM) should face the risk of very strong rockburst directly in intact and brittle rock mass section with ultrahigh stress concentration for full-face excavation in deep tunnel; then safety of equipment and personnel will be under great threat. The excavation test through “part-pilot heading + TBM” is carried out in the diversion tunnel #3 of the Jinping II hydropower station and the rockburst risk of TBM part-pilot excavation is researched via real-time microsesimic monitoring. The results show that: (1) The daily number of microseismic events, the daily accumulative radiated seismic energy, number of big events and frequency and strength of rockburst in the field during part-pilot excavation are far lower than in the period of full-face advance. (2) The time domain evolution of logarithm of energy index and accumulative apparent volume indicates that the risk of strong rockburst in part-pilot section is smaller; and the excavation in field also proved this. (3) In comparison to full-face advance, the degree of concentration, number, magnitude and radiated energy of microseismic events in space in section of part-pilot are far lower. Therefore, the rockburst risk of TBM for part-pilot driving is more less than for full-face advance. In very strong rockburst section, when construction condition is indispensable, the part-pilot can be excavated in advance and then TBM pass, the risk of rockburst can be controlled availably.

Key words: deep tunnel, tunnel boring machine, part-pilot, very strong rockburst, microseismic monitoring, Jinping II hydropower station

中图分类号: 

  • O 319.56
[1] 陈炳瑞, 吴昊, 池秀文, 刘辉, 伍梦蝶, 晏俊伟, . 基于STA/LTA岩石破裂微震信号实时识 别算法及工程应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3689-3696.
[2] 李桐, 冯夏庭, 王睿, 肖亚勋, 王勇, 丰光亮, 姚志宾, 牛文静, . 深埋隧道岩爆位置偏转及其微震活动特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2847-2854.
[3] 刘鹤, 刘泉声, 唐旭海, 罗慈友, 万文恺, 陈磊, 潘玉丛, . TBM护盾−围岩相互作用荷载识别方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4946-4954.
[4] 王剑锋, 李天斌, 马春驰, 张航, 韩瑀萱, 周雄华, 姜宇鹏, . 基于引力搜索法的隧道围岩微震定位研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4421-4428.
[5] 蒋 雄, 徐奴文, 周 钟, 侯东奇, 李 昂, 张 敏, . 两河口水电站母线洞开挖过程围岩破坏机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 305-314.
[6] 赵金帅,冯夏庭,王鹏飞,江 权,陈炳瑞,周扬一,裴书锋, . 爆破开挖诱发的地下交叉洞室微震特性及破裂机制分析[J]. , 2018, 39(7): 2563-2573.
[7] 张传庆,高 阳,刘 宁,周 辉,冯夏庭, . 深埋隧洞力学响应监测与测试设计的思考[J]. , 2018, 39(7): 2626-2631.
[8] 翟淑芳,周小平,毕 靖, . TBM滚刀破岩的广义粒子动力学数值模拟[J]. , 2018, 39(7): 2699-2707.
[9] 杨 莹,徐奴文,李 韬,戴 峰,樊义林,徐 剑,李 彪,. 基于RFPA3D和微震监测的白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析[J]. , 2018, 39(6): 2193-2202.
[10] 刘泉声,赵怡凡,张晓平,孔晓璇. 灰岩隧道掘进机隧道点荷载试验评价岩石强度方法的研究与探讨[J]. , 2018, 39(3): 977-984.
[11] 马春驰,李天斌,张 航,王剑锋, . 基于EMS微震参数的岩爆预警方法及探讨[J]. , 2018, 39(2): 765-774.
[12] 胡中华,徐奴文,戴 峰,顾功开,李 昂,杨 莹,. 乌东德水电站地下厂房层状岩体稳定性及变形机制[J]. , 2018, 39(10): 3794-3802.
[13] 陈卫忠,马池帅,田洪铭,杨建平,. TBM隧道施工期岩爆预测方法探讨[J]. , 2017, 38(S2): 241-249.
[14] 马池帅,陈卫忠,田洪铭,杨建平,. 基于TBM掘进参数的岩石强度估算方法探讨[J]. , 2017, 38(S2): 295-303.
[15] 孙运江,左建平,李玉宝,刘存辉,李彦红,史 月,. 邢东矿深部带压开采导水裂隙带微震监测及突水机制分析[J]. , 2017, 38(8): 2335-2342.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 唐明明,王芝银,马兰平,曾志华,张之沛. 油气管道穿越黄土冲沟的管线设计参数研究[J]. , 2010, 31(4): 1314 -1318 .
[2] 林 杭,曹 平,李江腾,江学良,何忠明. 基于Hoek-Brown准则的三维边坡变形稳定性分析[J]. , 2010, 31(11): 3656 -3660 .
[3] 李俊才,纪广强,宋桂华,张 琼,王志亮,严小敏. 高层建筑疏桩筏板基础现场实测与分析[J]. , 2009, 30(4): 1018 -1022 .
[4] 魏 宁,李小春,王 燕,谷志孟. 城市垃圾填埋场甲烷资源量与利用前景[J]. , 2009, 30(6): 1687 -1692 .
[5] 牛文杰,叶为民,刘绍刚,禹海涛. 考虑饱和-非饱和渗流的土坡极限分析[J]. , 2009, 30(8): 2477 -2482 .
[6] 尹宏磊,徐千军,李仲奎. 膨胀变形对膨胀土边坡稳定性的影响[J]. , 2009, 30(8): 2506 -2510 .
[7] 王可良,刘 玲,隋同波,徐运海, 胡廷正. 坝体岩基-橡胶粉改性混凝土现场抗剪(断)试验研究[J]. , 2011, 32(3): 753 -756 .
[8] 林达明,尚彦军,孙福军,孙元春,吴锋波,刘志强. 岩体强度估算方法研究及应用[J]. , 2011, 32(3): 837 -842 .
[9] 吴 剑,冯少孔,李宏阶. 钻孔成像中结构面自动判读技术研究[J]. , 2011, 32(3): 951 -957 .
[10] 李 辉 ,晏鄂川 ,杨建国 ,吕 坤 . 库水条件下滑坡体与挡墙相互作用研究[J]. , 2012, 33(5): 1593 -1600 .