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TBM和钻爆开挖条件下隧洞围岩损伤特性研究 被引量:32
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作者 严鹏 卢文波 +1 位作者 陈明 周创兵 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第11期121-128,共8页
采用理论计算的方法分析圆形隧洞TBM开挖和钻爆开挖时边界上初始地应力的卸荷效应,并比较二者的破坏范围。分析结果表明,TBM开挖时开挖边界上的地应力经过一个平稳缓慢的调整过程到达二次应力状态,而钻爆开挖时,地应力则经过一个高速动... 采用理论计算的方法分析圆形隧洞TBM开挖和钻爆开挖时边界上初始地应力的卸荷效应,并比较二者的破坏范围。分析结果表明,TBM开挖时开挖边界上的地应力经过一个平稳缓慢的调整过程到达二次应力状态,而钻爆开挖时,地应力则经过一个高速动态调整过程而到达二次应力状态,这一过程将在掌子面附近的岩体中激起动态卸载应力波,波阵面经过处径向应力表现为卸载回弹,切向出现动应力集中,表现为加载,扰动使得隧洞围岩中的动态剪应力增大,促使岩体中微裂纹扩展。因此,初始应力动态卸荷(钻爆开挖)在岩体中所产生的损伤范围比准静态卸荷(TBM开挖)所产生的损伤范围要大;在中高地应力条件下,初始地应力瞬态卸荷所引起的围岩损伤是总体开挖EDZ的重要组成部分。爆破荷载所引起的损伤或开挖卸荷诱发的损伤均可能成为EDZ的主要贡献因素,这主要依赖于地应力水平的高低。 展开更多
关键词 TBM开挖 钻爆开挖 初始应力 动态卸载 准静态卸载 损伤范围
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地下巷道钻爆开挖过程中炮烟扩散及通风 被引量:17
2
作者 苏利军 卢文波 《爆破》 CSCD 2000年第1期1-6,共6页
地下工程钻爆开挖过程中 ,通风排烟是重要的一环。本文以费克定律为基础 ,得出了炮烟扩散过程中有毒气体浓度的时空分布表达式。并针对吸出式通风 。
关键词 地下巷道 通风排烟 钻爆开挖 炮烟扩散理论
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高速铁路隧道钻爆开挖设备配置优化及研究 被引量:34
3
作者 周荣 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2016年第12期82-87,共6页
研究目的:近年来我国高铁隧道数量日益增加,但基本上仍以人工手持风钻配多功能台架等进行“人海战术+手工作坊”式钻爆法开挖,存在劳动强度大、作业环境差、投入人员多、能量消耗高等缺点。随着施工机械化的发展及按照铁路总公司建... 研究目的:近年来我国高铁隧道数量日益增加,但基本上仍以人工手持风钻配多功能台架等进行“人海战术+手工作坊”式钻爆法开挖,存在劳动强度大、作业环境差、投入人员多、能量消耗高等缺点。随着施工机械化的发展及按照铁路总公司建设管理要求,对于Ⅱ、Ⅲ围岩占比较多的长大隧道,必须以凿岩台车等大型机械为代表进行机械化配套施工,以保证高铁隧道施工质量与安全。研究结论:(1)针对200km/h速度及以上的高铁隧道,由于单凿岩台车配置方案钻爆开挖速度与仰拱、二衬施工速度(180-200m/月)相匹配,且能满足“铁总”有关施工步距要求,为最佳、最合理施工工效机械配置方案;(2)随着国内人口红利减少及凿岩台车国产化进程加快,使得人工钻爆成本上升,而凿岩台车使用成本呈下降趋势,在不久的将来,单凿岩台车的开挖成本一定会低于人工钻爆开挖成本;(3)凿岩台车由于自身结构的原因而产生大量超挖,但施工现场通过加强技改,可以降低推进梁顶盘架及扶钎器高度,减少钻臂外插角,使之日渐适应我国隧道施工超欠挖要求,为其推广使用创造条件;(4)凿岩台车的使用能帮助项目实现自管理人员到管理机械操作的结构性改革,能减少人为差错,提高工程质量,减少工作面人员数量,改善现场作业环境,降低隧道施工安全事故发生的概率;(5)该研究成果可用于高速铁路隧道钻爆开挖设备机械化配置。 展开更多
关键词 铁路隧道 钻爆开挖 凿岩台车 工效 优化
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张河湾上水库缓倾边坡钻爆开挖实践与研究
4
作者 王立军 白喜江 张学清 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2005年第3期205-208,共4页
根据现场声波检测试验,张河湾上水库砂岩1∶1.75缓倾角边坡开挖,若采用常规的预裂爆破方法形成竖直的预裂面,只有预留较厚的保护层才能有效保护围岩,这将大大增加手风钻的造孔工作量,难以保证开挖工期.为此,采用大直径倾斜炮孔进行预裂... 根据现场声波检测试验,张河湾上水库砂岩1∶1.75缓倾角边坡开挖,若采用常规的预裂爆破方法形成竖直的预裂面,只有预留较厚的保护层才能有效保护围岩,这将大大增加手风钻的造孔工作量,难以保证开挖工期.为此,采用大直径倾斜炮孔进行预裂爆破以形成与设计边坡平行的预裂面,仅预留3m厚的保护层即成功地保护了围岩,因而大大地减少了保护层的厚度和手风钻的造孔工作量,显著地加快了施工进度,解决了爆破质量要求与施工进度要求之间的矛盾,既保证了施工工期,又明显地降低了钻爆成本. 展开更多
关键词 张河湾上水库 缓倾边坡 钻爆开挖工艺 施工进度 成本
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高原长隧的钻爆和TBM联合开挖进度仿真模型
5
作者 张涛 梁志强 +2 位作者 王飞 刘全 杨凯 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第1期209-214,共6页
长距离隧洞常用于穿越复杂地形,利用钻爆和TBM开挖方法联合开挖高原长隧可以充分发挥钻爆法的灵活性和TBM法的高效性,但是增加了工程进度管理的复杂度。考虑高原长隧常面临开挖工期长、地层复杂,气压低、气温低等不利条件,在钻爆法和TB... 长距离隧洞常用于穿越复杂地形,利用钻爆和TBM开挖方法联合开挖高原长隧可以充分发挥钻爆法的灵活性和TBM法的高效性,但是增加了工程进度管理的复杂度。考虑高原长隧常面临开挖工期长、地层复杂,气压低、气温低等不利条件,在钻爆法和TBM开挖进度仿真模型研究的基础上,研究开挖工艺切换的工期及其影响,建立钻爆和TBM联合开挖的高原长隧开挖进度仿真模型,并以工期函数和控制流程的形式表达。实例分析结果表明,本模型可以适用长隧施工的支洞和主洞多工作面同时开挖、以及钻爆和TBM联合开挖等复杂施工边界条件。可为高原区引水、公路、铁路等长距离隧洞的开挖进度管理提供支持。 展开更多
关键词 长距离隧洞 钻爆开挖 TBM掘进 开挖仿真 工期评价
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不同开挖方式下深埋大理岩岩爆发生范围预测 被引量:4
6
作者 谢良涛 严鹏 +2 位作者 卢文波 陈明 王高辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期31-39,共9页
针对锦屏二级深埋大理岩在钻爆法和TBM开挖下围岩中能量变化进行了数值模拟,讨论了岩爆潜在发生范围与围岩力学特性的联系,并研究了岩体脆性、岩体强度特征对岩爆发生范围的影响。同时,结合锦屏二级引水隧洞岩爆实测数据加以验证。研究... 针对锦屏二级深埋大理岩在钻爆法和TBM开挖下围岩中能量变化进行了数值模拟,讨论了岩爆潜在发生范围与围岩力学特性的联系,并研究了岩体脆性、岩体强度特征对岩爆发生范围的影响。同时,结合锦屏二级引水隧洞岩爆实测数据加以验证。研究发现:TBM开挖对围岩的扰动较小,开挖面附近用于诱发岩爆的储能较高,但由于脆性特征的岩层厚度较薄,岩爆发生等级一般较小,岩爆爆坑度深度在0~1.0 m,且小于0.5 m的低等级岩爆居多;钻爆法开挖下,围岩中应变能瞬态释放,降低了岩爆潜在发生的能量源,而脆性特征的岩层厚度却较大,岩爆爆坑一般为2.0 m,高等级岩爆较多。 展开更多
关键词 岩石力学 储能极限 钻爆开挖 TBM开挖 等级
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宝泉抽水蓄能电站上山公路高边坡爆破开挖施工技术
7
作者 刘祥恒 朱多一 温成国 《爆破》 CSCD 2006年第2期47-49,共3页
宝泉抽水蓄电站上山公路穿越的地层地质条件复杂多变,针对几种地形地质条件,采用了不同的高边坡路堑开挖爆破方案,获得了良好效果。给出了典型路段钻爆参数。
关键词 钻爆开挖 预裂 网路
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深圳市东部供水工程输水隧洞施工钻爆设计的探讨 被引量:3
8
作者 钟伟华 《中国农村水利水电》 北大核心 2002年第11期50-52,共3页
深圳市东部供水工程整条输水线路中 ,其中隧洞占 60 % ,输水隧洞均采用钻爆法开挖 ,由于钻爆设计施工等因素的影响 ,开挖实际进度大多数落后于计划进度 ,部分承包商为减少开挖投入不愿采用光面爆破 ,产生超欠挖或局部顺层塌方掉块 ,造... 深圳市东部供水工程整条输水线路中 ,其中隧洞占 60 % ,输水隧洞均采用钻爆法开挖 ,由于钻爆设计施工等因素的影响 ,开挖实际进度大多数落后于计划进度 ,部分承包商为减少开挖投入不愿采用光面爆破 ,产生超欠挖或局部顺层塌方掉块 ,造成模注衬砌时增加大量工时处理欠挖或超坍混凝土 ,延长了施工工期 ,增加了工程投入 ,从而影响全线按时通水的目标。为改善隧洞开挖钻爆中存在的问题 ,现对隧洞钻爆开挖设计进行总结提高 。 展开更多
关键词 深圳市 供水工程 输水隧洞 施工 设计 光面 钻爆开挖
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深埋高温硐室围岩开挖损伤规律研究
9
作者 周训乾 刘建锋 +4 位作者 姜海波 谢良甫 李洪涛 周家文 鲁功达 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第3期124-135,共12页
深部工程的高地应力与高地温问题将对地下资源开采和空间利用构成严峻挑战。通过建立深埋高温硐室爆破–卸荷–降温全过程的数值模型,并嵌入率相关岩石本构关系反映钻爆开挖和通风降温过程中的岩体动静态力学响应,分析了不同地应力条件... 深部工程的高地应力与高地温问题将对地下资源开采和空间利用构成严峻挑战。通过建立深埋高温硐室爆破–卸荷–降温全过程的数值模型,并嵌入率相关岩石本构关系反映钻爆开挖和通风降温过程中的岩体动静态力学响应,分析了不同地应力条件下围岩开挖损伤的时空演化规律。计算结果表明:围岩在动态开挖过程中会由于爆破、卸荷或两者的共同作用产生初始动力损伤,而硐室通风冷却过程所诱发的热应力将在保留岩体中造成额外的热力损伤。在静水应力条件下,围岩动力损伤随地应力量级的提高表现出先减弱后增强的演化趋势,降温损伤则随地应力的上升而单调增大。在非静水应力条件下,硐室拱顶和拱腰附近岩体的动力损伤将随侧压力系数的增大而分别表现出先减小后增大和单调增大的演化趋势;在通风冷却阶段,应力水平较低的拱腰附近未产生显著的热力损伤,而拱顶围岩的热力损伤则随侧压力系数的提升而逐渐增强。 展开更多
关键词 钻爆开挖 瞬态卸荷 开挖损伤 数值模拟 原岩温度 通风降温
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地铁车站开挖爆破地震波衰减特性监测分析 被引量:1
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作者 任仕国 《工程爆破》 2017年第5期44-48,66,共6页
为了控制下穿于建筑密集、交通流量大的重庆市主干道洪湖东路地铁车站,爆破开挖产生的爆破振动对围岩和施工周边环境的影响。对其产生的爆破振动进行了监测,并应用线性回归分析法对围岩质点振动速度峰值进行了统计分析,总结了该围岩中... 为了控制下穿于建筑密集、交通流量大的重庆市主干道洪湖东路地铁车站,爆破开挖产生的爆破振动对围岩和施工周边环境的影响。对其产生的爆破振动进行了监测,并应用线性回归分析法对围岩质点振动速度峰值进行了统计分析,总结了该围岩中爆破地震波的衰减规律。根据开挖区域允许的爆破振动速度,计算其爆破施工安全许可的单段最大起爆药量为1.8kg,从而为车站开挖爆破设计和施工提供了理论指导。监测结果表明,在车站开挖爆破近区围岩中,垂直方向质点振动速度较大,随着比例距离的增加,垂直方向振动速度与水平方向振动速度趋于接近。 展开更多
关键词 地铁车站 钻爆开挖 振动监测 回归分析 衰减特性 破地震波
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隧洞开挖过程初始地应力动态卸载效应研究 被引量:18
11
作者 严鹏 卢文波 +1 位作者 陈明 周创兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1888-1894,共7页
采用理论计算、数值模拟和工程实测资料验证相结合的方法分析了圆形隧洞钻爆开挖时开挖边界上初始应力场动态卸荷效应,并计算了其破坏范围。计算结果表明在高地应力条件下进行爆破开挖时,初始应力动态卸荷在岩体中所产生的损伤范围比准... 采用理论计算、数值模拟和工程实测资料验证相结合的方法分析了圆形隧洞钻爆开挖时开挖边界上初始应力场动态卸荷效应,并计算了其破坏范围。计算结果表明在高地应力条件下进行爆破开挖时,初始应力动态卸荷在岩体中所产生的损伤范围比准静态卸荷所产生的损伤范围要大;侧压力系数λ和极角θ是影响初始应力动态卸载应力场的两个主要因素;在一定的卸载速率条件下,侧压力系数λ越大,动态卸载效应越显著,其所产生的损伤范围也相应较大。工程实例证明了该结论的合理性。 展开更多
关键词 钻爆开挖 初始应力 动态卸载 准静态卸载 损伤范围
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不同开挖方式下深部岩体应变能的释放机制 被引量:7
12
作者 严鹏 谢良涛 +3 位作者 范勇 卢文波 陈明 周创兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期60-68,共9页
深部岩体开挖过程中,围岩应变能的释放是岩体破坏的诱因之一,而不同开挖方式下应变能的释放机制存在较大差异。通过理论分析,探讨了钻爆法和TBM开挖条件下应变能释放规律,并结合锦屏二级水电站实测深埋隧洞开挖引起的围岩振动的组成分析... 深部岩体开挖过程中,围岩应变能的释放是岩体破坏的诱因之一,而不同开挖方式下应变能的释放机制存在较大差异。通过理论分析,探讨了钻爆法和TBM开挖条件下应变能释放规律,并结合锦屏二级水电站实测深埋隧洞开挖引起的围岩振动的组成分析,讨论了不同开挖方式下的应变能释放机制。研究表明:高地应力下爆破开挖过程岩体所储存的应变能伴随爆破破岩过程高速释放,诱发围岩振动,此时实测振动由爆炸荷载诱发振动和应变能瞬态释放诱发振动二者组成;而TBM开挖条件下,岩体内应变能缓慢释放,不会引起围岩动力响应,实测振动主要是滚刀在机械力作用下破岩或液压加载装置的振动引起的。而应变能不同的释放机制将导致岩体出现不同形式和程度的破坏,且现场对两种方式下围岩损伤及应变型岩爆的监测也证实这个结论。 展开更多
关键词 能量释放 钻爆开挖 TBM开挖 振动
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基于动力学机理的施工期岩爆主动防治初探 被引量:2
13
作者 严鹏 李天斌 +2 位作者 卢文波 陈明 周创兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1057-1062,共6页
采用Laplace变换方法得到了静水应力场中爆破开挖时初始地应力动态卸载所诱发的围岩振动,并和爆炸荷载所诱发的围岩振动进行了比较.结果表明,初始地应力动态卸载扰动是整个开挖扰动的重要组成部分,在一定的地应力水平下甚至有可能超过... 采用Laplace变换方法得到了静水应力场中爆破开挖时初始地应力动态卸载所诱发的围岩振动,并和爆炸荷载所诱发的围岩振动进行了比较.结果表明,初始地应力动态卸载扰动是整个开挖扰动的重要组成部分,在一定的地应力水平下甚至有可能超过爆破扰动成为开挖扰动的主要成分.基于此,提出了以优化钻爆网络和起爆顺序为核心的爆破开挖扰动控制方法,该方法可以同时减小爆炸荷载引起的扰动和地应力高速卸载所引起的振动,可从一定程度上实现对岩爆的主动控制.二滩水电站和瀑布沟水电站地下厂房的开挖实例证明了此方法的有效性和实用性. 展开更多
关键词 高地应力 钻爆开挖 动态卸载
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准直孔掏槽技术在大断面隧道开挖中的应用 被引量:3
14
作者 黄宝龙 《爆破》 CSCD 北大核心 2014年第1期65-68,共4页
为了加快大断面隧道开挖速度,应用准直孔掏槽技术为分水岭隧道设计了新的爆破方案。该方案的显著特点是:主掏槽孔为8个准直孔,位于槽腔外围,与自由面的夹角为81°,装药量为掏槽药量的绝大部分,1段起爆;辅助掏槽孔为3个直孔,位于槽... 为了加快大断面隧道开挖速度,应用准直孔掏槽技术为分水岭隧道设计了新的爆破方案。该方案的显著特点是:主掏槽孔为8个准直孔,位于槽腔外围,与自由面的夹角为81°,装药量为掏槽药量的绝大部分,1段起爆;辅助掏槽孔为3个直孔,位于槽腔中心,孔底装少量炸药,3段起爆;准直孔先起爆,利用了直孔上部的空孔作用;直孔后爆,起到净腔作用。现场爆破效果超过了预期设想,爆破效率得到大幅提高,各项经济技术指标得到明显优化,成功实现了准直孔掏槽爆破,为隧道开挖速度的提高提供了有力的技术支持。 展开更多
关键词 大断面隧道 开挖 准直孔掏槽
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株树桥电站导流洞爆破施工
15
作者 李名章 《爆破》 CSCD 1991年第1期59-60,共2页
1 前言湖南浏阳县株树桥电站工程,包括一座坝高为78米的面板堆石坝,总库容为2.78亿M^3的大型水库枢纽工程和装机2.4万 KW 的电站。整个土建工程由我公司施工。导流洞位于大坝右岸,长396.4米(包括发电岔洞42米),圆形断面,开挖直径为6.6米... 1 前言湖南浏阳县株树桥电站工程,包括一座坝高为78米的面板堆石坝,总库容为2.78亿M^3的大型水库枢纽工程和装机2.4万 KW 的电站。整个土建工程由我公司施工。导流洞位于大坝右岸,长396.4米(包括发电岔洞42米),圆形断面,开挖直径为6.6米,衬砌后直径为5.2米。设计开挖断面积34.2m^2,衬砌后的断面为21.23m^2。 展开更多
关键词 导流 钻爆开挖 电站 隧洞 导流洞
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斜节理发育铁路隧道全断面爆破开挖技术
16
作者 王帅帅 高轩 +2 位作者 张万志 尹训江 徐帮树 《工程爆破》 2025年第4期66-73,共8页
由于川藏地区地质条件复杂,隧道频繁穿越断层破碎带、节理显著发育等地层,导致隧道全断面钻爆开挖的质量难以控制。依托某隧道工程,通过分析斜节理发育全断面隧道钻爆开挖的制约条件和较差的爆破开挖质量,通过现场试验、超欠挖测量和经... 由于川藏地区地质条件复杂,隧道频繁穿越断层破碎带、节理显著发育等地层,导致隧道全断面钻爆开挖的质量难以控制。依托某隧道工程,通过分析斜节理发育全断面隧道钻爆开挖的制约条件和较差的爆破开挖质量,通过现场试验、超欠挖测量和经验公式等方法,提出了该全断面隧道(含仰拱)爆破开挖的炮孔与装药参数优化方法。优化方法包括:全断面分为掏槽区、压炮区、抬炮区和周边区,提出复式楔形掏槽设计、周边长孔与短孔设计和三排抬炮孔与压炮孔设计,减小循环开挖一次进尺长度,依据节理及岩体非均质性条件调整炮孔装药参数等。结果表明:采用优化的爆破方案,隧道全断面轮廓成形较好、爆堆分布合理;即,长孔与短孔设计、周边孔间隔装药可有效控制围岩损伤,减小超挖,复式楔形掏槽可有效控制破碎块石大小,合理的抬炮孔布设可完成仰拱的一次开挖。对比分析发现,优化后最大线性超挖与全断面平均超挖面积减小13.2 cm、1.15 m^(2),减小占比30.6%和35.1%,有利于隧道形成高效的循环开挖进度。研究成果可为类似斜节理发育隧道全断面爆破开挖质量控制提供一定的技术支持。 展开更多
关键词 倾斜节理 铁路隧道 全断面 钻爆开挖 超欠挖
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深部岩体地应力瞬态卸载诱发振动效应的影响因素 被引量:6
17
作者 严鹏 赵振国 +2 位作者 卢文波 陈明 周创兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期545-553,共9页
针对深埋隧洞爆破开挖振动控制,以瀑布沟水电站2~#引水隧洞爆破开挖为工程背景,讨论了地应力瞬态卸荷诱发振动特征及影响因素,并结合实测数据采用数值模拟的方法进行了验证分析。研究发现:中、高地应力条件下开挖面初始应力的瞬间释放... 针对深埋隧洞爆破开挖振动控制,以瀑布沟水电站2~#引水隧洞爆破开挖为工程背景,讨论了地应力瞬态卸荷诱发振动特征及影响因素,并结合实测数据采用数值模拟的方法进行了验证分析。研究发现:中、高地应力条件下开挖面初始应力的瞬间释放诱发的振动是爆破开挖诱发振动的重要组成部分;当波阻抗一定时,开挖面初始应力动态卸荷诱发振动由地应力水平、开挖面初始应力、开挖面面积和振动衰减指数共同决定,动态卸荷诱发振动最强段发生在开挖面的初始应力和开挖面面积综合效应最大的位置;深埋隧洞爆破开挖振动的强度是由爆炸荷载和开挖面初始应力动态卸荷效应共同决定的,减小炮孔排距和进尺、采用较小洞径和分部开挖能有效降低地应力瞬态卸荷效应强度,控制深埋隧洞的爆破振动强度。 展开更多
关键词 深部岩体 钻爆开挖 高地应力 瞬态卸荷 振动
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首座国家大型地下水封石洞油库工程施工创新技术 被引量:3
18
作者 张文辉 赵晓 +3 位作者 高志华 吴新霞 李鹏 陈彦生 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2014年第1期92-97,109,共7页
黄岛工程是我国首座大型地下水封石洞储油库(简称"地下水封洞库"),为我国战略石油储库大型地下工程建设开辟了先河。在水封条件下的围岩分级和现场实测地应力基础上,论述了该工程的人工水幕施工技术、钻爆法精细施工开挖与支... 黄岛工程是我国首座大型地下水封石洞储油库(简称"地下水封洞库"),为我国战略石油储库大型地下工程建设开辟了先河。在水封条件下的围岩分级和现场实测地应力基础上,论述了该工程的人工水幕施工技术、钻爆法精细施工开挖与支护集成技术、施工通风技术及安全风险评估与应急预案、抢险救援等5大创新技术,并进行了相应的试验和数值模拟等效果验证。 展开更多
关键词 国家石油储备 大型地下水封洞库 水幕系统 开挖 应急预案
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