水电站高地应力地下洞室群施工期围岩变形破坏研究

针对猴子岩水电站地下洞室群施工期岩体破坏现象,研究了其围岩变形破坏模式,利用应力莫尔圆和复合强度判据对高地应力情况下的应力驱动型变形破坏进行了成因机理分析,并提出了有效的工程应对措施。研究成果有利于进一步认识高地应力地下洞室群围岩变形的稳定性,可供类似地下厂房洞室群的设计与施工借鉴。     

高地应力洞室围岩变形破坏规律研究

锦屏一级水电站右岸地下厂房地质条件复杂,地应力高,对围岩稳定造成较大不利影响。统计分析了厂区地下洞室群施工期的围岩变形破坏现象,归纳出高地应力条件下地应力方向、洞室轴线方向对围岩变形破坏的影响规律。研究表明,高应力条件下洞室群围岩破坏程度除了受最大主应力控制,还与洞室规模密切相关;而且高地应力引起的围岩破坏在时间上有滞后性,需研究实施支护的合适时机。上述结论为地下洞室后续合理施工及支护提供了理论依据,也可为高地应力区洞室轴线布置和围岩变形破坏预防提供参考。     

基于工程类比的高地应力地下洞室高边墙围岩支护强度评价

高地应力地下厂房高边墙围岩支护强度的评价对于保证大型地下工程围岩稳定性具有重要意义。猴子岩水电站地下厂房地应力高、强度应力比低,施工开挖中出现喷混凝土开裂、岩锚梁错位、岩体开裂、锚墩内陷等典型的围岩变形破坏现象,对洞室安全造成严重威胁。通过多点位移计、锚杆和锚索的应力监测数据分析,将猴子岩和锦屏Ⅰ级水电站地下厂房进行比较,提出了预应力锚索和锚杆的单位面积预应力支护强度计算方法,并根据评价结果对局部洞段进行针对性的围岩补强支护设计。结果表明:猴子岩地下厂房围岩变形整体上比同期的锦屏Ⅰ级围岩变形大,而锚索应力水平比锦屏Ⅰ级小,锚杆应力水平整体相当;猴子岩地下厂房下游边墙的支护强度大于锦屏Ⅰ级下游边墙的支护强度,上游边墙的支护强度小于锦屏Ⅰ级下游边墙相应部位支护强度,猴子岩地下厂房上游边墙补强支护后的围岩变形得到有效控制,表明了补强措施的有效性。研究可为类似高地应力地下洞室围岩支护设计和支护强度评价提供参考和借鉴。     

基于岩石强度应力比的35～50m跨度硬岩洞室围岩稳定性评价

为了研究35～50 m跨度的大型硬岩地下洞室围岩稳定性,分析了34例18～35 m跨度硬岩洞室的工程资料,就不同岩石强度应力比对不同跨度、不同高度下35～50 m跨度硬岩洞室围岩稳定性的影响进行数值模拟。结果表明：(1)岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度曲线可分为基本不变、缓变、陡变三个阶段,基本不变与缓变阶段的界限值为7.4～7.8,缓变与陡变阶段的界限值为4.3～4.8,随着洞室尺寸的增大,敏感度曲线界限值有所增加;(2)34例大跨度硬岩洞室的岩石强度应力比均处于基本不变或缓变阶段,敏感度曲线的三阶段划分与工程实践吻合度较高,能较好地评价硬岩洞室设计的可行性;(3)工程类比下硬岩洞室(跨度大于35 m)在岩石强度应力比大于5.0～5.7时围岩变形和塑性区深度与金沙江某硬岩洞室基本一致,具有较好的围岩稳定性。相关研究思路和成果可为大跨度硬岩洞室设计与施工提供参考。     

高地应力下大型地下洞室开挖期硬岩片帮机理分析

片帮是高地应力下地下洞室硬岩开挖中的常见破坏现象,严重影响施工安全.双江口地下厂房洞室围岩在开挖施工初期发生了较为严重的片帮.本文基于该工程的现场调查和室内试验数据,对高地应力下大型地下洞室开挖期的片帮特征进行了分析,结果表明:开挖后沿洞周切向分布的大主应力形成压致拉裂作用,可诱发片帮;高地应力下的完整硬岩更易发生片帮...     

“锦屏一级地下厂房洞室群围岩破裂扩展机理与长期稳定控制关键技术”科技项目成果通过鉴定

<正>2017年4月6日,"锦屏一级地下厂房洞室群围岩破裂扩展机理与长期稳定控制关键技术"科技项目成果通过中国岩石力学与工程学会组织的鉴定。经钱七虎、王思敬、陈祖煜等国内7名权威专家鉴定认为:研究成果在高地应力大型地下洞室群围岩长期稳定性控制技术领域达到国际领先水平,社会经济效益显著,促进了行业技术进步,具有广泛的市场推广应用前景。锦屏一级水电站地下厂房洞室群规模大,地质条件复杂,地应力水平高,围岩强度应力比低,卸荷松弛强烈,破坏范围与     

澜沧江某地下洞室高地应力特征及围岩稳定预测研究

近年来，西南地区建成了白鹤滩、溪洛渡、锦屏一级、官地等大型水电工程，在地下工程施工中大多遇到了高地应力问题，围岩产生了片帮、剥落，甚至是岩爆等。拟建工程位于青藏高原核心部位，大量的勘察资料显示，工程区存在高地应力，在对勘探工程揭示的高地应力现象及地应力测试成果分析基础上，结合工程类比预测了地下洞室围岩破坏的主要形式为片帮、剥落掉块、弯折内鼓，大规模岩爆的可能性小。并结合数值计算分析了围岩应力调整特征及变形，认为高边墙的潜在变形是施工期重点关注的工程问题。     

杨房沟水电站地下洞室关键岩石力学问题及工程对策研究

杨房沟水电站地下洞室群规模宏大、地质条件复杂,施工期围岩稳定问题突出。为解决洞室开挖过程中普遍揭露的脆性岩体高应力破坏、缓倾结构面导致的顶拱变形破坏、喷层开裂脱落等岩石力学问题,结合施工地质、监测成果和数值模拟开展动态反馈分析,对洞群围岩稳定性进行了系统地分析和预测。结果表明,在洞室群开挖过程中,上游侧拱肩位置存在应力集中,是导致脆性硬岩发生片帮破坏的主要原因,而及时、有效的系统支护对抑制围岩应力型破坏至关重要;缓倾结构面对顶拱围岩变形与稳定起着控制性作用,主要表现为断层下盘岩体坍塌破坏和深层变形问题;在中高地应力条件下,受不利地质构造和施工质量等因素控制,洞室顶拱混凝土喷层容易发生开裂、脱落问题。通过开展施工期围岩监测反馈分析,不仅能够解释围岩变形破坏机制,而且能够为支护设计优化和信息化施工提供科学依据。     

高应力下大型硬岩地下洞室群稳定性设计优化的裂化–抑制法及其应用

<正>针对高应力下大型硬岩地下洞室群突出的围岩灾害性破坏问题,在多个深部/高应力地下洞室群开挖方案与支护参数优化研究及实践基础上,提出高应力下大型硬岩地下洞室群稳定性优化的裂化–抑制设计方法新理念及其基本原理、关键技术和实施流程。该方法认为高应力下地下洞室硬岩大变形与灾害性破坏本质上是其内部破裂发展和开裂的外在表现形式,为此建立以抑制硬岩内部破裂发展为关键切入点的理念,以     

浅析瀑布沟水电站地下厂房系统洞室群围岩变形

瀑布沟水电站地下厂房系统洞室群由于地应力高,开挖时围岩变形大,施工中曾多次发生岩爆,对围岩稳定造成了不利影响。通过对施工期围岩变形监测进行分析研究,为地下洞室的开挖、支护及稳定性评价提供了一些可借鉴的经验。     

大型地下硐室围岩支护动态设计方法的研究

随着水电建设的发展,地下发电硐室规模越来越大,地质条件也越来越复杂,单一分析方法已不能满足地下硐室围岩锚固稳定分析,需要建立综合性的围岩锚固分析系统。结合拉西瓦水电站的大型地下硐室围岩支护设计过程,提出大型地下硐室围岩支护动态调整法。此方法成功地应用于该工程的围岩支护设计中,收到了良好的经济和社会效益。这种综合性的围岩锚固分析体系可以很好解决大型地下硐室围岩锚固设计。     

澜沧江某水电站地下厂房围岩稳定性分析

通过对澜沧江某水电站厂房区地下洞室的工程地质条件分析,评价了该电站地下厂房围岩的稳定性。在此基础上,利用三维有限元法对其围岩岩体变形进行分析计算,为洞室位置的选定及支护形式设计提供地质依据。     

溪洛渡电站左岸地下厂房洞室群围岩稳定性研究

利用预布大规模随机裂隙生成网格技术,采用非线性弹塑性有限元法,对溪洛渡左岸地下厂房洞室群加固前后进行了模拟,获得了洞周围压变形特征、应力分布状态,给出了洞周不稳定块体的部位及破坏形式及支护结构中的内力变化情况,通过对比、分析,得出一些结论,为溪洛渡左岸地下厂房洞室群的支护设计提供了科学依据和技术指导。     

地下水封石洞油库锚喷支护结构承载特性分析

洞库锚喷支护体系的应力分析及围岩与喷射混凝土的联合承载是地下水封石油洞库开挖支护的重点关注对象。基于ANSYS有限元计算软件模拟了地下洞室的开挖,研究了洞室的变形稳定和支护体系的受力状况,并引入薄层单元考虑洞室围岩与喷射混凝土的粘结强度,探讨了喷射混凝土与围岩的工作状态。研究表明:由于洞库围岩完整性好、强度高,地下洞室围岩变形较小,且以线弹性变形为主,为安全考虑宜及时完成支护,防止局部受节理裂隙面影响出现掉块现象。敏感性分析表明,在水幕压力作用下,当粘结强度＜0.6 MPa时,在边墙部位开始出现喷射混凝土脱离,当粘结强度＜0.5 MPa时,大部分出现脱离现象,因此需要注意喷射混凝土施工质量,加大现场粘结强度试验检测。     

乌东德水电站右岸地下厂房施工期围岩稳定分析

安全监测是地下洞室围岩稳定安全评价的重要手段。乌东德水电站右岸地下厂房规模巨大,主厂房、主变洞、调压室三大洞室平行布置。为确保施工期围岩的安全稳定,通过使用多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计、锚杆测力计、测缝计等监测仪器,对围岩表面和深部的变形进行监测,分析了地下厂房三大洞室第Ⅰ—第Ⅲ层开挖的位移特性与变形规律。监测结果表明:开挖引起的上层围岩变形较小,且主要集中在浅表层;三大洞室岩锚梁高程以上最大变形为16.43 mm,主厂房顶拱、上游侧岩锚梁和尾水调压室上游边墙围岩变形较大;爆破开挖扰动、开挖引起的空间效应以及较差的地质条件是围岩变形增长较快的主要影响因素;通过采用加强支护等措施,能有效控制围岩变形的发展。     

瀑布沟水电站地下洞室围岩分类探讨

为加快水电工程开发,对水电工程中地下洞室群围岩分类研究甚为重要.为此目的,本文结合瀑布沟水电站地下洞室围岩特点,详细研究了地下洞室围岩的分类,并进行了围岩的工程地质综合评定。     

地下水封石洞油库喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法

地下水封石洞油库采用只锚喷而不衬砌的洞室支护形式,是目前公认最好的油品存储形式。喷射混凝土通过其与岩面的粘结强度传递应力,保证喷射混凝土和围岩的共同工作。粘结强度是分析评价地下水封石洞油库洞室结构稳定性及施工质量的重要指标。针对某地下水封石洞油库工程的主洞室,采用多种试验方法开展喷射混凝土与围岩粘结强度的研究。研究结果表明:直径50 mm隔离试件不适用于地下水封石洞油库的喷射混凝土与围岩粘结强度的试验,采用直径100 mm隔离试件可较大提高试件隔离成功率,钻芯隔离试件拉拔试验强度值可作为粘结强度下限值;喷大板切割岩块试件可反映喷射混凝土与岩块的粘结强度,室内拉力试验成果可作为粘结强度上限值。对于地下水封石洞油库喷射混凝土与围岩粘结强度,建议采用直径100 mm钻芯隔离试件现场拉拔和喷大板切割试件拉力试验进行测试,利用上、下限值综合评价粘结强度。试验成果为地下水封石洞油库洞室结构稳定及施工质量评价提供了重要应用参考。     

断层破碎带与洞室间距对地下水封洞库洞室稳定性的影响研究

地下水封洞库通常在花岗岩等硬质岩体中开挖形成,其库区地质构造多发育有断裂构造、节理裂隙等不良地质结构。为了探究断层破碎带对地下水封洞库洞室稳定性的影响,依据湛江地下水封洞库库址区地质构造及地应力实测资料,基于FLAC^3D有限差分软件,分析了断层破碎带距洞室不同距离时的围岩位移及模型断面典型位置的位移。结果表明:①断层破碎带位置对洞室近边墙围岩稳定性影响较大,对远边墙围岩稳定性影响较小;②当断层破碎带距离近边墙的距离超过1/2洞室跨度时,断层破碎带对洞室围岩稳定性影响可忽略。研究成果对于类似洞库工程选址及安全距离的选择具有良好的指导作用。