邹议饮水隧洞稳定分析

马建

【摘 要】近年来，在隧洞之内的引水运行的阶段当中，由于水存在有顶托力，同时，存在有一定的渗透性等，所以经常会造成引水的隧洞之内的岩层失去应有的稳定性，从实际的角度出发，深入并且细致的论述了引水隧洞的稳定性设计，针对有压引水隧洞的最小覆盖厚度的确定、引水隧洞流场范围之内的岩层稳定分析等进行全面的探究，力求为相关技术和工作的进步做出积极的贡献。

【关键词】饮水隧洞；稳定分析

1.引言

水利工程在施工和建设的过程当中，常常会由于蓄水发电等情况，而需要重新的针对引水隧洞进行开发以及挖掘等。

而在实际的地质条件允许的前提之下，相关的隧洞经常会不施加相应的衬托，所以，在相关的实践操作当中，还需要全面的了解实际的环境情况，并且针对引水的渗透作用等，进行综合性的分析和研究，以此为基础，来全面的提升施工的质量，保证对所有的影响因素都分析到位，为施工技术的进步做出积极的贡献。

2.引水隧洞施工

2.1首先对隧洞流砂段进行支护和施工。

施工时也应当对流砂断段的地质进行勘探和研究，对于施工的要用到的注浆机以及型钢拱架或者钢格栅等设备要提前准备以及调试好，对于设备的技术人员也应该进行落实并派专人进行管理，对于支护中要运用到的原材料如钢轨、焊管以及水玻璃和水泥等要进行充足准备，另外，在开挖爆破的过程中，要打入超前探眼，在掘进探眼的过程中，如果发现围岩地质松软，可以及时采取防护措施，进行封闭或台阶法施工时，如果出现渗水量太大时也要考虑多打花管，完善排水工程。提前进行支护工作，可以避免施工人员因为无法掌握洞穴流砂位置，造成塌方的后果。

2.2隧洞流砂段开挖和支护

进行开挖工作时，要充分考虑隧洞流砂断的流动性，如果遇到隧洞流砂的流动性太强的情况下，则不应该对隧洞流砂断进行全面开挖工作，在其他所有的施工中也应该尽量减少扰动围岩。开挖方法比较多，以下以台阶法为例进行介绍，对于隧洞流砂段的上半部分应该采用人工的方式进行挖掘，每环的禁止应该控制了50cm以内，同时这一部分的渗水位置不应当进行封堵，而应该打入花管进行排水。可以对于渗漏流砂的位置可以进行封堵。

同时要根据流砂的流动性，以及涌水量和滲水量等数据，对台阶的长度进行控制。在开挖以后，要及时初喷混凝土进行封闭，初喷厚度要提前进行设计研究，施工时也要严格按照设计的要求确定其厚度，运用钢架进行支撑，打设砂浆锚杆进行拱墙挂网工作，确定形成全断面初支闭合环以后，要进行二次衬砌工作。

要加强拱部的横纵向支护工作，横向支护工作对于支撑流砂体的垂直压力以及挤压力有巨大意义，因此必须要加强拱部型钢或者钢格栅的横向支撑，同时挂设钢筋网，收集沉降量和水平位移以及沉降速度和水平位移的速度等资料，必要时架设横支撑；

另外，施工过程中必须打入多环超前管棚，加强纵向支护力度，以免因为拱部的开挖，管棚对流砂和渗水承重不足，造成拱部沉降。考虑到流砂以及其他软弱的围岩承载能力不足的情况，对断面进行二期支护工作的时候，可以考虑进行基底换填的方式，为抵制围岩复杂的挤压力，可以设置横向的浇筑地板，在拱部和边墙地板的支护断面外建成一个完整的封闭圈，避免围岩位移、变形或者沉降，在引水隧洞工程中，拱部横纵向支护工作非常重要，因此相关的施工和管理人员必须严格按照规范进行施工。

进行下部台阶施工时，要着重考虑流砂的自稳能力，在下部施工时要进行短进尺的施工控制工作，加强支护措施，可以分为左右两侧，边挖边护的方法。完成了一侧的施工以及喷射混凝土，打设锚杆等等工序以后，再对下部分的另一侧进行施工。

3.引水隧洞的最小覆盖厚度的相关准则概述

就目前而言，确定出引水隧洞的岩层覆盖实际厚度的方式，主要有三种，即水力劈裂原则法、抗抬原则法以及周围岩层应力场分析法等，下文将针对这几个方面的内容进行详细的分析和研究。

（1）抗抬准则法。此项方式主要是依靠经验的准则，运用的原则，则是需要相关的隧洞之内的洞身部位之上所覆盖有的重量，需要大于作用在洞身之上以及洞身周围的岩石层之上的垂直型的压力。此项方法在实践当中的操作较为广泛，同时效果也较好。

（2）水力劈裂原则法。针对完整的岩层的实际的透水性，进行详细的分析，针对一些较为微弱的透水性的岩层，进行综合性的探究，而对岩层的渗流而言，需要保证其发生在节理或者是裂隙当中。在隧洞开始进行挖掘工作之后，存在一定的节理以及裂隙等，一般的情况之下，存在于隧洞的周边部位，在水的压力作用之下，裂隙的法向力，会逐渐的转变成为拉力，而随着隧洞的逐渐挖掘深入，拉力会逐渐的变大，同时，裂隙会不断的张开变深，此种情况则是水力的劈裂。

（3）周围岩层的应力场分析原则法。此种方式是现今主要的分析和研究的方式。在周围的岩层裂隙产生之时，由于其是随机性的，所以，在相应的成洞的过程当中，不能针对裂隙进行移动以及控制等。

而在实践的操作当中，为了更好的控制裂隙并且防止进一步的出现水力劈裂的情况，需要应用最小应力的准则和相关的方法，在没有内水压力的作用之下，针对周围岩层的试应力以及最小的主应力等，进行分析和表达，同时，还需要全面的考虑到在隧洞在开始挖掘之后的周围岩层的初始的应力场的变化，合理的防止在挖掘的过程当中由于周围的岩层出现拉应力场而造成劈裂甚至是；漏水的情况。

4.引水隧洞之内的最小覆盖厚度的确定

根据上文的详细阐述和分析，可以对目前主要的引水隧洞之内的最小覆盖厚度的基本准则等，有着明晰的了解和掌握。接下来，将针对引水隧洞之内的最小覆盖厚度的实际确定等，进行深入的探析，力求更进一步的加强实践当中的操作和应用。

在隧洞周围的岩层性质以及情况比较良好之时，需要针对隧洞之上的典型的洞段以及洞段上部所覆盖的岩层的厚度进行实际的确定，在一般的情况之下，其上部所覆盖的岩层的表面比较的平坦，而在进行相关的内水压力的作用以及实验之时，还需要针对作用之下的最小的厚度进行实际的确定，同时，运用相关的公式，来详细的计算并且得出最大的内水压力数值，保证结果的正确性，以此为依据，来进一步的确定得出内水压力的水头数值，在各个埋深的情况下，使用20内水的水头，来进行相应的抗抬比较分析，综合各个方面的实际影响因素，运用上抬的准则和方式，针对工程建设的引水隧洞的挖掘深度，进行合理的考虑，进而全面的防止出现周围岩层失去应有的稳定性的情况发生，全方位的保证施工建设的质量和效果。

引水渗流场以及周围岩层的稳定分析

在一般的情况之下，自然界当中的岩层等，不会有完全不透水情况的存在，而在相关的引水隧洞的充水以及运行的阶段之内，相应的引水隧洞会逐渐的由于岩层具有一定的渗透性而向外进行渗流，这样的情况几乎是不可避免的。

而当引水隧洞之内出现一定的渗流情况之时，会由于流体存在有一定的渗透性的作用，周围的岩层以及隧洞等，会进行重新的分布，在实践的操作当中，一般会假设其中的引水隧洞的岩层，是具有化学稳定的性质的，在隧洞以及隧洞之内的岩石在充水之后，不会出现收缩或者是膨胀的情况，并且岩石的物理性质以及化学性质等，也不会改变，此外渗透性也比较的小，存在于隧洞内部的渗流场会满足相关的定论，所以，针对上述的情况，就可以进一步的确定得出隧洞之内的岩层各个组分以及各个部分，会出现一定的渗透性的变化规律，以此为依据来针对渗流场的实际的特性进行综合性的探讨，并且针对引水隧洞的稳定性状态进行实际的分析和研究。

明晰引水隧洞的作用机理，是相关工作当中的重点以及要点，同时也是针对引水隧洞进行稳定分析的关键性环节。在没有衬托作用之时，引水隧洞所受到的实际的压力，效果会由于周围的情况以及具体的环境等，而有所不同，当隧洞施加了一定的衬托作用之时，同时在进行充水的运行过程当中，压力的内水会直接的将衬托的结构进行作用，而在此时，内水的压力会对周围的岩层产生较为明显的效果。

同時，作用在岩层表面之上的内水引力，会由于时间的推移以及作用力的减小，进而在周围的岩层之上形成一种新型的渗流场，对实际的隧洞稳定性形成一定的影响。

另外一个房，相关的岩层的内水头压力的分布状况，也是此项工作当中的一大重点环节，在引水隧洞的运行阶段之内，隧洞的周围岩层还没有形成一种稳定的渗流场之前，水柱会逐渐的向外部进行扩散，同时，扩散至一定的距离之时，将会逐渐的趋向于稳定，并且在岩层之内形成一种稳定的渗流场，而在一般的情况之下，需要针对岩层当中的流体进行详细并且全面的分析，而在等温的情况之下，能量以及水流等，是符合相关的定论的，并且可以以此为依据来得出周围的岩层之内的内水头压力的分布实际状况。

结束语

综上所述，根据对引水隧洞之内的稳定进行详细的分析和研究，从实际的角度出发，针对相关工作当中的重点以及难点等，进行了细致的探析，力求全方位的解决相关工作当中的难点，为技术的提升做出积极的贡献。

参考文献：

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赵威.浅议现代化的引水隧洞建设以及施工当中的重点和难点【J】.隧洞挖掘，2008.6