锦屏二级水电站引水隧洞施工期涌突水数值模拟

锦屏二级水电站引水隧洞工程介绍【内容提要】雅砻江锦屏二级水电站通过长约16.67km的引水隧洞，截弯取直，获得水头约310m。

电站总装机容量4800MW，单机容量600MW。

引水隧洞洞群沿线上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约为2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。

为世界上规模最大的水工隧洞工程。

本文简述了锦屏二级水电站引水隧洞工程概况及主体施工安排和技术方案。

【关键词】锦屏引水隧洞工程介绍1.工程概况1.1 工程简介锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差截弯取直而获得水头。

总装机容量4800MW。

锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，通过长约16.67km的引水隧洞，截弯取直，获得水头约310m。

电站总装机容量4800MW，单机容量600MW。

工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成，为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。

首部拦河闸坝位于雅砻江锦屏大河弯西端的猫猫滩，电站进水口位于闸址上游2.9km处的景峰桥，地下发电厂房位于雅砻江锦屏大河弯东端的大水沟，四条引水隧洞穿过锦屏山连接闸坝与厂区枢纽。

锦屏二级水电站引水系统采用4洞8机布置形式，从进水口至上游调压室的平均洞线长度约为16.67km，中心距60m，洞主轴线方位角为N58°W。

引水隧洞立面为缓坡布置，底坡3.65‰，由进口底板高程1618.00m降至高程1564.70m与上游调压室相接。

引水隧洞洞群沿线上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约为2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。

为世界上规模最大的水工隧洞工程。

中铁十三·北京振冲联合体承建的C5标段主体工程项目为东端3#、4#引水隧洞施工。

3#引水隧洞里程为引（3）2+500～16+633.380，长14133m；4#引水隧洞里程为引（4）4+700～16+618.175，长11918m；3#引水隧洞主要采用直径12.4m 的TBM施工， 4#引水隧洞主要采用钻爆法施工，断面形式为直径13m的类圆形断面。

锦屏二级水电站引水隧洞围岩稳定分析及支护设计摘要：锦屏二级水电站引水隧洞地处高山峡谷地区，埋深大、洞线长，高地应力、高外水压力问题突出。

按照围岩是地下工程中主要的承载结构这一设计思想，应用弹塑性有限元法分析了锦屏二级水电站引水隧洞开挖及支护过程中围岩的变形规律与特征、围岩应力分布及其变化规律、塑性区范围，比较研究了不同渗控方案对隧洞围岩和衬砌的工作状态的影响，得出了一些对高地下水位条件深埋引水隧洞的支护设计有普遍意义的结论。

关键词：水利工程引水隧洞围岩稳定支护设计中图分类号，TV732 文献标识码：A 文章编号1 1000-6915(2005)20-3777-061 引言随着国民经济建设快速发展以及国家西部大开发战略的实施，在交通工程、跨流域调水工程、水电工程中，隧道方案被大量采用并逐渐朝深埋、超长、特大方向发展，这些隧道穿山越岭，穿越不同的地质单元，除具有一般浅埋隧洞的地质问题外，还将遭遇一系列的特殊的地质问题：如高地应力和岩爆、高外水压力和涌水、高地温、有害气体等。

分析这些问题的发生原因、影响因素以及形成规律，并进一步作出科学的评价和预测，进而找寻合适的防治措施成为亟待解决的关键问题。

锦屏二级水电站引水隧洞贯穿锦屏山，具有埋深大、洞线长；洞径大的特点，是锦屏二级水电站枢纽最重要的组成部分。

根据前期的试验探洞资料分析，在引水隧洞施工过程中，可能遇到的工程地质问题有：涌突水、强～剧烈岩爆和其他地质灾害等，其中，高地应力和高地下水是影响引水隧洞围岩稳定性及衬砌结构安全性的主要因素，如何保证围岩稳定及支护结构在“双高”作用下的安全性是锦屏二级水电站引水隧洞能否成立所必须回答的问题，也是隧洞设计参数确定的基本前提。

2 深埋长Il洞结构设计面临的问题锦屏二级水电站工程的关键技术是4条长达16.6km、开挖洞径13m、最大埋深2525m左右深埋长隧洞的设计和施工，在施工开挖过程中将不可避免遇到各种复杂的地质情况，其中主要有地下水问题和高地应力问题。

锦屏二级水电站引水隧洞工程开挖施工组织设计1. 引言锦屏二级水电站引水隧洞工程是为了满足电站发电需求，将水从锦屏河引入水电站的一项关键工程。

该工程的施工组织设计是为了确保工程安全、高效进行。

本文将详细介绍锦屏二级水电站引水隧洞工程开挖施工组织设计的内容。

2. 工程概况锦屏二级水电站位于某省锦屏河上，总装机容量为XXX兆瓦。

引水隧洞工程的总长度为XXX米，设计流量为XXX立方米/秒。

根据工程要求，引水隧洞采用XXX形式，由XXX段组成。

3. 施工组织设计3.1 施工目标本工程的施工目标是保证工程质量、完成工程进度，并确保施工安全。

为实现这些目标，施工组织设计将严格执行相关规范和标准，并制定详细的施工方案和安全措施。

3.2 施工人员根据工程规模和施工要求，本工程将组建一支专业化施工队伍。

施工人员包括工程师、技术人员、机械操作人员、安全员等。

施工队伍的成员将根据各自专业进行分工合作，确保施工任务的顺利进行。

3.3 施工设备为确保施工效率和质量，本工程将使用一系列专业化施工设备。

具体设备包括隧洞开挖机械、运输设备、安全监测设备等。

施工设备的选择将遵循工程技术要求，保证施工过程的顺利进行。

3.4 施工工艺引水隧洞工程的施工工艺将采用先进的隧洞开挖技术。

具体施工过程包括地质勘察、洞口开挖、洞内支护、洞内拌浆施工等。

在施工过程中，将采取合理的工艺措施，确保施工质量。

4. 施工安全措施4.1 安全管理施工过程中，将严格执行施工安全标准和规范。

施工现场将设置专门的安全管理人员，负责监督和指导施工安全工作。

同时，将实施科学的安全培训和教育，提高施工人员的安全意识和技能。

4.2 安全保护为保护施工人员的安全，将在施工现场设置警示标志，并严格控制施工区域的通行。

安全防护措施包括安全网、安全带、安全照明等。

同时，针对施工过程中可能存在的危险因素，制定详细的应急预案，并进行演练。

4.3 施工监测施工过程中，将设置专门的监测设备，对施工过程进行实时监测。

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆预报及防治摘要本文通过锦屏二级引水隧洞岩爆施工经验，主要通过岩爆发生特征、条件、防治思想以及预测预报技术应用，管理流程等，以期为高埋深条件下隧洞开挖提供经验借鉴。

关键词岩爆；防治思想；预测预报1 工程概况锦屏二级水电站采用4洞8机布置形式，4条引水隧洞平均洞线长度16.67km，中心距60m，洞主轴线方位角为N58°W，坡度3.65‰，沿线覆盖岩体一般埋深1 500m~2 000m，最大埋深2 525m，岩性为大理岩，具有岩石坚硬、埋深大、地应力高的特点。

在4条引水隧洞中，2#、4#引水隧洞采用钻爆法施工，开挖断面尺寸13m~13.8m，为马蹄形断面。

沿隧道线高程的最大、最小主应力分别为70MPa、30MPa，以自重应力为主，轻微、中等岩爆为主，局部洞段为强岩爆、极强岩爆。

2 岩爆特征岩爆是指隧洞在掘进施工过程中由于强烈的应力释放导致围岩破裂、弹射或塌方的现象，同时伴有震动和响声。

岩爆发生随机性强，可瞬间发生，也可持续几天或几个月。

根据现场统计，岩爆高发部位距开挖掌子面0m~12m的范围内，高发期是爆破开挖后2h~3h，24小时内最为明显。

少数洞段在持续数月甚至1年多仍有发生，事前一般无明显征兆。

3 岩爆发生一般条件通过隧道的实际埋深、围岩性质、地质构造和地形条件等均有较大关系，但围岩性质主要由以下几方面：1）岩石坚硬、脆性大，多发生在如大理岩、闪长岩、花岗岩、石英岩等岩体中，岩石单轴抗压强度较大，一般在60MPa以上；2）岩体完整，是岩爆的必要条件，因岩体完整可积蓄较大的弹性应变能量；3）根据拉森斯判别系数：σmax/σc＞0.25，强、极强岩爆；0.15≤σmax/σc≤0.25，中等岩爆；σmax/σc＜0.15，无或轻微岩爆。

其中σmax为三维应力中的最大地应力，σc为岩石单轴抗压强度；4）开挖面平整度差，造成局部应力集中，诱发岩爆。

4 岩爆等级划分及特点根据锦屏二级水电站引水隧洞工程设计岩爆等级划分，共分4级，即轻微岩爆（Ⅱb级）、中等岩爆（Ⅲb级）、强烈岩爆（Ⅳb级）、极强岩爆（Ⅴb级），基本特点如下：1）Ⅱb级：围岩表层有爆裂脱落、剥离现象，内部有清脆的噼啪声响，零星间断发生，围岩影响深度小于0.5m；2）Ⅲb级：围岩爆裂脱落、剥离现象较严重，有少量弹射并伴有雷管爆破的清脆爆裂声，有一定的持续时间，围岩影响深度0.5m~1.0m；3）Ⅳb级：围岩有大片爆裂脱落、出现崩塌，伴有爆破的声响，持续时间较长，围岩影响深度1.0m~3.0m；4）Ⅴb级：围岩大片严重爆裂，大块岩片出现崩塌，震动剧烈，有闷雷般声响，持续时间长，围岩开裂、影响深度大于3m，犹如地震。

隧道施工突涌水灾害涌水，指在地下水面以下岩（土）体中采矿、开挖基坑或地下硐室时，地下水不断地流入场地的现象。

围岩空隙中的地下水（孔隙水水源、裂隙水水源、岩溶水水源）、地表水水源，在压力作用下涌出，称为涌水。

量大、势猛，突发的涌水，称为突水。

严格地说，涌水是指隧道施工开挖揭穿水体（岩溶充填水，包括溶洞水、地下暗河水、岩溶管道水、溶缝水）、含水体（地下水储存运移通道，包括节理密集发育破碎岩体含水体、断层破碎带含水体和地下向斜构造含水体），水体及含水体中水向隧道的宣泄；而突水是指由于隧道的开挖，隧道开挖工作面（掌子面、开挖轮廓面）与掌子面前方、开挖轮廓线外存在的水体、含水体间岩土盘厚度过薄，不足以抵抗水体、含水体应力作用，或由于地下水位的上升，水体、含水体作用于隔水岩土盘应力增大导致隧道开挖面与掌子面前方、开挖轮廓线外存在的水体、含水体间岩土盘破坏，水体、含水体中水向隧道的突出。

涌突水的直接危害，表现为对施工隧道、导坑、洞内施工机具设备的淹没，冲毁洞内施工机具、设备、设施、材料，对洞内施工人员造成生命直接威胁，严重者甚至冲毁洞口外工程、堆放材料及临时设施；涌突水的间接危害，是造成隧道上方地表水源的流失乃至枯竭和地面塌陷。

在在建和已建铁路隧道中，80%以上的隧道在施工过程中遭遇过涌水灾害，至今仍有30%的隧道工程处于地下水的威胁中，岩溶隧道更以涌水量大且突然著称。

衡（阳）广（州）复线大瑶山隧道中部穿越向斜构造盆地，由于F8、F9的导水作用，深部岩溶发育，竖井段平导施工开挖在94+213位置揭穿充水岩溶管道，涌水致使平导和竖井被淹长达数月之久；F9断层上盘破碎带94+840～+775位置，施工开挖揭穿充水溶管，掌子面大股涌水曾造成洞内施工设备被淹；94+636正洞施工揭穿充水溶管涌水，涌水量达1 000～2 000m3/d。

渝怀铁路园梁山隧道出口端正洞DK361+764施工揭穿右侧与地表岩溶相通的充水溶缝，造成大规模涌突水，高峰持续时间仅28min，估测水量达11×104m3，涌水水头高达3m。

锦屏二级电站引水洞开挖围岩稳定性研究的开题报告一、选题背景锦屏二级电站坐落于四川省宜宾市江安县，位于大渡河干流上游，是一个以发电、防洪、航运为主的大型水利枢纽工程。

为了保证电站的正常运行，需要建设引水洞道，使水利工程顺利进行。

然而，由于地质条件的不同，引水洞道开挖施工过程中难免会出现一些围岩稳定性问题。

因此，通过研究引水洞开挖围岩稳定性，可以为水利工程的施工提供理论依据和经验指导。

二、研究目的本次研究的目的是对锦屏二级电站引水洞开挖围岩稳定性进行研究，了解围岩的力学性质、稳定性，并为引水洞的开挖施工提供技术支持和建议。

三、研究内容1. 围岩力学特性的分析与测试通过野外实地调查和采集的岩样进行室内试验，分析引水洞开挖围岩的物理、力学性质，包括围岩的强度、变形特性、裂隙特征及分布。

2. 引水洞开挖过程中的围岩稳定性分析通过建立数值模型，分析引水洞开挖过程中产生的变形和应力分布，研究引水洞开挖对围岩稳定性的影响，探讨怎样避免和控制围岩变形和破坏。

3. 引水洞开挖施工技术研究根据引水洞开挖过程中的围岩稳定性分析结果，提出相关的施工技术和措施，以保证引水洞施工的可靠性和安全性。

四、研究方法1. 实地调查采集引水洞开挖区围岩的信息，包括围岩岩石类型，岩体结构、断裂构造、裂隙特征、水文地质条件等。

2. 试验方法利用力学试验仪等手段，对采集的围岩样本进行物理力学试验分析，研究其强度、变形特性、裂隙分布等。

3. 数值模拟利用有限元分析软件等计算工具，对引水洞开挖过程中的围岩变形和应力分布进行数值模拟，研究围岩稳定性问题。

4. 技术研究根据引水洞开挖过程中的围岩稳定性分析结果，提出相关的施工技术和措施，以保证引水洞施工的可靠性和安全性。

五、研究意义通过研究锦屏二级电站引水洞开挖围岩稳定性，可以为工程的建设提供理论指导和技术支持，为引水洞的施工提供保障，促进水利事业的发展。

以上是锦屏二级电站引水洞开挖围岩稳定性研究的开题报告。