TSP地質超前預報在楊房溝水電站上壩交通洞中的應用

在對國內(nèi)水電項目epc模式應用現(xiàn)狀的調(diào)研以及對傳統(tǒng)dbb模式的優(yōu)勢劣勢、水電開發(fā)新形勢的研究的基礎上,雅礱江流域水電開發(fā)有限公司結合國內(nèi)水電開發(fā)建設實際和楊房溝水電項目特點,在楊房溝水電站這個百萬千瓦裝機規(guī)模的項目上采用epc模式進行建設管理,并相應開展了epc項目管理的一系列策劃與實施,取得了一定成效。同時,基于該項目epc模式的實踐情況,對包括設計管理、設備管理、制度規(guī)范、epc模式推廣等方面提出了相關建議。

2015年7月13日,四川省人民政府在成都舉行大渡河雙江口水電站、雅礱江楊房溝水電站集中幵工儀式。雅礱江楊房溝水電站位于雅礱江中游,電站裝機容量150萬千瓦,計劃2021年11月投產(chǎn)發(fā)電。

楊房溝水電站壩址河谷狹窄,洪峰流量大,樞紐最大泄洪功率為10960mw,在國內(nèi)拱壩中處于較高水平。水電站泄洪消能采用\"壩身表、中孔泄洪+壩下水墊塘\"布置型式。文中通過方案比較,泄洪建筑物采用3個表孔和4個中孔的壩身集中泄洪方案,下游消能建筑物采用水墊塘+二道壩方案。表孔出口采用收縮型式、中孔出口采用收縮型式的寬尾墩。結合泄洪霧化分析,對水墊塘兩岸邊坡采用混凝土護坡、噴錨支護和排水孔等措施。

截流成功楊房溝建設翻開新篇章2016年11月11日上上午，四川涼山彝族自治州木里縣境內(nèi)，雅礱江中游河段楊房溝水電站大壩圍堰截流現(xiàn)場，雅礱江流域水電開發(fā)有限公司在這里舉行雅礱江楊房溝水電站大江截流儀式暨勞動競賽表彰大會。

闡述了tsp系統(tǒng)的探測原理,著重講解了tsp在巖溶隧道中探測溶洞、斷層等地質災害的應用,結果表明,tsp超前地質預報技術在長大巖溶隧道建設中發(fā)揮著舉足輕重的作用,對安全信息化施工具有重要意義。

tsp是一種新型的隧道地震探測儀器,通過高靈敏度的檢波器記錄的反射信號,判別隧道洞身圍巖類別、完整性及保水性,主要用于隧道超前地質預報。介紹了該系統(tǒng)的工作原理、數(shù)據(jù)理論基礎及成果判釋,以及該系統(tǒng)目前存在的優(yōu)點及缺點,并介紹了該系統(tǒng)在實際工程中的應用。

隨著試驗技術的發(fā)展,地質力學模型試驗已成為研究高拱壩整體穩(wěn)定性和安全度的重要方法。依據(jù)相似理論,按照1∶200比例建立楊房溝水電站整體三維地質力學模型,模擬拱壩-基礎及兩岸主要的斷層、節(jié)理裂隙及風化卸荷等地質條件,采用水壓超載法進行破壞試驗研究,分析拱壩、基礎及兩岸壩肩抗力體的應力、變形和穩(wěn)定安全度,研究拱壩-基礎整體穩(wěn)定性、失穩(wěn)破壞過程及超載能力,并與國內(nèi)同類高拱壩研究成果進行對比分析,綜合評價楊房溝拱壩-基礎整體穩(wěn)定安全度。研究結果表明,拱壩起裂安全度k1=2.5~3.0,非線性開始安全度k2=4.0~6.0,整體穩(wěn)定極限安全度k3=11.0?？梢?楊房溝水電站拱壩-基礎整體穩(wěn)定性較高。

本文以tsp-203為例,對tsp系統(tǒng)的基本原理、主要組成、技術特點、儀器參數(shù)以及數(shù)據(jù)的處理方法進行了介紹,并列舉了工程實例對tsp的評價方法進行了說明,最后對tsp的應用進行了總結。

針對湖北大廣高速公路建設中紫荊山高巖溶隧道工程,利用tsp超前地質預報技術,并結合隧道工程地質情況,通過準確預報工作,闡述了tsp超前地質預報的基本原理和方法,探討了該技術在紫荊山隧道施工過程中的應用效果,并將預報結果與實際工程進行對比,驗證了該技術的可靠性。

隨著我國鐵路的建設，鐵路隧道施工數(shù)量越來越多。由于隧道地表勘察不能完全掌控隧道掌子面前方的地質情況，為保證隧道施工的安全，必須對隧道前方的地質變化情況進行準確實時的超前地質預報工作。tsp（tunnelseismicprediction）是一種預報精度較高、效率快、采集處理智能化的方法，它能夠預報隧道掌子面前方100～150m圍巖地質體的性質、位置和規(guī)模，并可以計算巖石的物理學參數(shù)。

由于隧道地質的復雜性、多變性和不確定性,地質預報準確率較低,這是國內(nèi)外隧道施工地質界尚未攻克的技術難題。本文簡要介紹了tsp系統(tǒng)的原理及工作方法,并結合東塘溝隧道施工,從測線布置、獲得較好的地震波及起爆系統(tǒng)的選擇等方面研究如何提高tsp的探測精度和距離。

2012年3月20日，由四川省涼山州移民工作局主持的楊房溝水電站（木里縣）建設征地實物指標調(diào)查成果認定會在西昌召開。會議聽取了中國水電顧問集團華東勘測研究院對實物指標調(diào)查成果的匯報．對各項實物指標調(diào)查成果進行討論。會議充分肯定了華東院的工作后認為．華東院開展的此次實物調(diào)查成果全面、真實、可靠、符合實際，可作為開展移民安置規(guī)劃大綱及規(guī)劃設計報告編制的依據(jù)．會議各方代表對實物指標成果進行簽字認定。該成果順利獲得州縣兩級政府的認定，為下階段工作的開展奠定了良好基礎。

在水工隧洞施工的過程中,地面勘察和掌握的地質資料難以完全揭示隧洞掌子面前方的地質狀況,為了確保施工安全,必須在施工前開展有效的超前地質預報工作。tsp超前地質預報具有精度高、距離長、效率高、效果好的優(yōu)點,對地質斷層、破碎帶、軟弱夾層和巖溶等預報效果突出,在國內(nèi)隧洞施工中發(fā)揮著重要作用。結合工程實例闡述tsp超前地質預報的基本原理、特點、測線布置方式和預報判讀依據(jù),并對tsp超前地質預報在水工隧洞施工中應用的優(yōu)、缺點進行分析。

簡單介紹了tsp地質超前預報的原理和檢測方法及組成、優(yōu)點,針對柞水隧道地段地質條件復雜的特點,具體闡述了采用tsp技術對其進行超前預報的步驟,根據(jù)探測結果得出結論,并提出相應建議,對類似工程具有指導意義。

雅礱江楊房溝及卡拉水電站上鋪子溝砂石加工系統(tǒng)采用濕法生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)過程中需對各級骨料用水沖洗,耗水量大,廢水濃度嚴重超標。結合該工程特點,采用了“機械預處理＋輻流沉淀池＋機械壓濾脫水”工藝進行處理。介紹了工藝流程、所需主要設備及各處理車間的生產(chǎn)技術參數(shù)。工程實踐表明,該廢水處理工藝效果顯著,污泥含水量及體積均有明顯降低。

將地質雷達和tsp法結合起來,可在隧道超前地質預報中取得較好的效果。以敘大鐵路b標段中壩隧道進口平導的超前地質預報為例,介紹了地質雷達和tsp法在隧道超前地質預報中的綜合應用。介紹了兩者的基本原理,并對兩者的數(shù)據(jù)采集、分析、處理及預測結論進行了比較。兩種方法的綜合應用可以彌補使用一種方法的不足,使得預測結果更加準確。

城市軌道交通隧道施工期間,tsp超前地質預報可作為地勘資料的補充指導施工.通過分析大量tsp實測數(shù)據(jù),對各種可能產(chǎn)生異常信號的原因以及避免產(chǎn)生和接收到異常信號的措施進行了研究.并且論述了一個tsp技術在城市軌道交通暗挖隧道中的應用實例,經(jīng)后期開挖驗證,tsp技術在城市軌道交通中取得了較好的效果,對施工過程中即將出現(xiàn)的地質危害起到了提前預警的作用,值得進一步推廣.

在充分認識楊房溝壩址地形、地質條件和工程特點,吸收前階段研究成果和歷次審查咨詢會議意見的基礎上,在總承包合同相關條款的約束下,采用多種計算分析手段和方法,對楊房溝拱壩建基面及體形開展了多目標優(yōu)化設計研究工作。在優(yōu)化設計工作中,從安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等三方面進行了定量和定性綜合分析評價。分析結果表明:優(yōu)化方案能充分利用壩基巖體條件,減小拱壩所承受的水推力,充分發(fā)揮混凝土優(yōu)良的抗壓性能,減小主要工況高拉應力值及其分布范圍,進一步提高了拱壩-基礎整體安全度、壩肩抗滑穩(wěn)定性和抗震安全性,達到安全、經(jīng)濟、施工和運行方便的目的。相關優(yōu)化方法與成果可為后續(xù)高拱壩體形多目標優(yōu)化設計提供借鑒。

介紹了楊房溝高拱壩的建基面設計,利用浙江大學adao程序進行了拱壩體形優(yōu)化以及拱梁分載法應力變形分析,并采用三維線彈性有限元法進行了壩體應力變形復核。最后對壩基綜合變形模量及封拱溫度進行敏感性分析,研究壩基模量及封拱溫度變化對大壩應力的影響,論證了楊房溝拱壩的設計體形對壩址及封拱溫度具有較強的適應性。

上鋪子溝位于楊房溝水電站壩址下游約2.6km,為溝谷降雨型低頻大型黏性泥石流溝。溝水及泥石流發(fā)育規(guī)模均較大,溝內(nèi)布置有棄渣場,總量達1150萬m3,該溝的泥石流防治對電站的建設運行有重要影響。根據(jù)該工程地形地質及泥石流特點,確定“以排為主,攔粗排細”的設計理念,采用溝水截排處理和泥石流防護相結合的防護方案,布設格柵攔擋壩、擋水壩以及排導槽等設施,簡化了施工難度,確保了上鋪子溝棄渣場在施工期及運行期的安全。

準確地進行隧道超前預報,能有效降低施工風險,確保施工安全和進度,減少工程事故的發(fā)生。該文闡述了tsp法勘探的基本原理和方法,探討該技術在隧道超前預報中的應用效果。

tsp-203是專門為隧道超前地質預報所設計,目前廣泛應用。介紹了tsp203型超前地質預報系統(tǒng)的組成、性能以及工作原理與野外數(shù)據(jù)采集方法,數(shù)據(jù)處理的步驟等,并結合工程實例分析說明其應用效果。