锦屏一级水电站地下厂房系统锚索监测分析

锦屏一级水电站是我国在建的世界级的大型水电工程,是雅砻江干流下游河段规划的五个梯级电站的龙头电站。本文对该水电站地下厂房系统主厂房支护措施中的监测锚索进行了描述,选取了厂纵0＋031．70m和厂纵0＋126．80m两个断面的监测数据并对其进行分析,反映出相应部位锚素锚固力的变化规律,进而推导主厂房洞室开挖过程中边坡的变形趋势,为优化设计提供依据。     

锦屏一级水电站地下厂房围岩开裂变形机制研究

针对锦屏一级水电站地下厂房高应力、低强度应力比条件下开挖施工引起的围岩变形开裂及相关力学问题,从全空间赤平投影解析、平面投影应力特征等多角度全方位研究地下厂房区地应力场分布特征及规律;并结合力学定性分析和三维数值模拟等手段对地下洞室群围岩变形开裂机制进行深入分析,研究洞室群围岩开挖损伤演化规律。研究表明,锦屏一级地下厂房区域出现的围岩、喷层较大变形乃至破坏现象本质上是由高地应力和相对较低的岩体强度形成的不利组合所造成的,在主厂房、主变室的拱腰、拱座和边墙以及母线洞侧墙等部位出现的开裂破坏,属于典型的高应力、低强度应力比条件下围岩的卸荷变形与破坏。提出锦屏地下厂房围岩变形开裂概化模型,为地应力场反演和施工过程的数值仿真分析提供重要参考和定性依据;最后针对开挖维护围岩稳定性问题提出相应的建议,为锦屏一级地下厂房的开挖施工及动态支护设计提供技术支持。     

水电站地下厂房开挖过程弹塑性数值分析

采用三维弹塑性有限元计算,对某水电站地下厂房开挖过程进行了数值模拟,分析了开挖过程中毛洞周边围岩位移和应力的变化规律,分析结果表明厂房由于洞室围岩比较破碎,围岩开挖变形量较大,洞室的稳定性较差,开挖后要及时施工支护结构。     

锦屏一级水电站地下厂房围岩变形与破坏特征分析

 结合地质、监测、物探及施工资料,对地下厂房施工期围岩的变形与破坏特征进行分析。分析结果表明,高地应力和低强度应力比条件下,围岩的变形不再主要由地质结构面的张开变形构成,由岩块破坏产生的变形所占比重增加。围岩的变形量级和松弛深度相对较大,边墙的主要松弛深度为12～15 m,部分大于15 m。围岩变形量级与松弛深度成正比,而松弛深度呈现出渐进扩展的趋势,因此变形的时效性应理解为围岩破坏的渐进扩展过程,与常规的流变概念存在差别。主厂房及主变室下游拱腰部位混凝土喷层鼓胀性裂缝是层状岩体在高应力条件下的卸荷劈裂和向临空面的屈曲破坏的结果,这种破坏导致下游拱脚部位位移测值的增大。主变室上游边墙混凝土喷层裂缝表现为张性开裂,主要原因是母线洞开挖后岩体应力集中导致的岩体压裂破坏。在高地应力条件下,地下洞室群开挖是否可采用“先墙后洞”的施工方案是一个值得探讨的问题。     

杨房沟水电站地下厂房围岩稳定分析

杨房沟水电站地下厂房是典型的大跨度、高边墙地下洞室群,工程区地质条件较复杂,高边墙及洞室间岩柱的稳定性是洞室设计的关键。根据地应力测试数据,采用边界位移条件回归方法,构造出厂区初始地应力场。采用FLAC3D软件对洞室群围岩稳定进行计算分析,获得洞周围岩变形与应力特征、塑性区分布及支护结构的受力状态,对地下厂房洞室群围岩稳定性做出评价,为洞室设计提供了科学依据与技术指导。     

江口水电站地下厂房围岩稳定性研究

重庆市芙蓉江江口水电站采用引水式地下厂房,是由许多建筑物组成复杂的地下空间结构,主厂房布置于左岸山体内,因此地下洞室稳定是整修工程建设的关键技术问题之一.电站地下洞室围岩以厚层灰岩、白云岩为主,夹少量页岩.洞室地应力以构造应力为主,其最大主应力方向与厂房轴线方向近垂直.根据地应力及山体地形地质条件,采用三维弹塑性有限元分析方法进行分析,拟合回归出计算模型所需的三维初始应力场,并模拟开挖及支护方案,计算得出洞室周边塑性变形区、应力分布及位移.并进行了稳定分析,采用支护措施后地下洞室塑性变形开裂范围和位移及洞周应力均有减少,使室洞围岩稳定是有保证的.     

地下厂房顶拱预应力锚索监测成果分析

本文对小浪底工程地下主厂房顶拱安装的锚索测力计在开挖期间监测的资料进行了初步分析,就后张锚索张力的孔道摩擦损失进行了初步计算。两者分析的吻合说明,这一阶段的监测资料所反映的锚索张力增加并不是表明厂房顶拱岩体因开挖而发生了下沉变形，而是锚索锁定后自身应力调整的结果，但这期间厂房的开挖爆破对锚索张力变化有瞬时影响。     

白鹤滩水电站地下厂房开挖过程微震特征分析

 白鹤滩水电站左岸地下厂房规模巨大,开挖卸荷导致局部围岩破坏问题突出。为研究开挖扰动下围岩破坏演化机制及变形机制,通过构建微震监测系统,开展地下厂房开挖卸荷过程微震实时监测。监测结果表明：(1) 微震活动与爆破开挖密切相关,地下厂房第一层开挖过程中,形成3个潜在失稳区域：主厂房4#与5#机组之间下游侧拱肩、主厂房6#与7#机组之间上游侧拱肩和主厂房8#机组顶拱至主变室顶拱的条带状区域。(2) 开挖强度以及断层构造主导下聚集的微震事件矩震级、Es/Ep等参数特征有所差异,由此引起的围岩潜在破坏形式不同,微震活动特征可为微震聚集区围岩提供针对性施工参考。(3) 局部围岩外观变形前的数日内,微震事件在该区域迅速聚集,同时视应力显着增加,累积视体积基本稳定。研究结果可为白鹤滩水电站左岸地下洞室群后期开挖和支护提供重要参考。     

锦屏一级水电站地下厂房下游拱腰喷层裂缝成因分析

雅砻江锦屏一级水电站地下厂房的监测结果显示,下游拱腰处混凝土喷层开始出现鼓出开裂现象,随后裂缝持续扩展,喷层大量剥落;同时,下游拱腰处围岩位移和锚杆应力也显著增加.经过详细的现场地质调查,并结合厂房的受力情况进行数值计算,分析厂房下游拱腰处围岩变形破坏及混凝土喷层开裂剥落的原因.研究结果表明:高地应力和偏压作用在下游拱腰部位形成高强度的应力集中是导致该部位混凝土喷层开裂剥落的主要原因,主变室的开挖和围岩中第四组结构面的普遍发育加剧混凝土喷层的开裂和剥落.     

水电站地下厂房洞室的关键块体分析

本文运用块体理论,包括最新的节理形迹展示理论,对某大型水电站地下厂房的洞室群进行关键块体分析。本文展现出了块体理论在实际工程的运用步骤、图形表达、稳定分析和评价.对工程人员了解块体理论和工程应用有参考价值.     

地下厂房顶拱围岩变形机制分析

针对水电站地下厂房开挖过程中顶拱出现局部坍塌和变形持续发展的现象,结合地质资料、监测成果和施工过程,对变形产生的原因从表面宏观变形表现和深部位移特征2个角度作定性和定量的分析。分析结果表明,在地下洞室开挖过程中产生的坍塌和垮塌现象,主要是受开挖后应力重分布,以及爆破作业的影响,形成的小型不稳定块体,断层及裂隙结构面的存在是主要地质因素,支护滞后是造成局部坍塌的主要施工因素。因此,考虑岩体的非连续性,施工期采取有力的支护措施对确保顶拱围岩稳定十分重要。平行施工在一定程度上可以加快施工进度,但对围岩位移会造成一定影响。对于顶拱围岩而言虽然施工作业面已远离,但由于施工强度大、爆破频繁,对顶拱部位围岩位移发展仍具有一定的控制作用,因此在复杂地质条件下施工过程中应尽量避免平行施工。     

旭龙水电站地下厂房围岩稳定问题研究

旭龙水电站地下厂房三大洞室主要为主厂房、主变室、尾调室,平行布置于花岗岩及混合岩中,少量位于斜长角闪岩脉体中,具有大跨度、高边墙、断层小角度相交、中高地应力等工程特点。主要工程地质问题主要有三类：局部高地应力,断层与洞室小角度相交,洞室顶拱分布半定位块体。文中分析了各类工程地质问题影响围岩稳定的模式和机理,为提出针对性设计方案提供坚实的地质依据;对地下厂房洞室群围岩整体稳定性数值进行计算,为洞室支护方案和参数提供有力支持。     

澳大利亚Kiston水电站地下厂房围岩稳定分析

基于澳大利亚Kiston水电站地下洞室的地质勘查及设计资料,利用FLAC3D数值分析软件,对地下厂房进行开挖支护模拟,分析了在无支护和系统支护工况下,开挖完成后围岩的位移场、应力场、塑性区等的分布特征和演化规律,为地下厂房的开挖支护设计提供依据。     

BP模型在地下厂房顶拱裂缝开度预测中的应用

应用BP人工神经网络模型．采用输入层包括前一个月的裂缝观测值和当月的温度值2个神经单元．一个隐层(2个神经单元)．一个输出神经单元(本月裂缝值)的简单结构，对四川省映秀湾电站地下厂房顶拱裂缝的观测进行了预测分析。对7条测缝各47个月份的实测裂缝开度资料．将40组裂缝观测值用于权值学习．并用其余7组进行了预测检验．结果表明．应用这种方法预测厂房顶拱裂缝精度较高，方法简单、可行。     

AOSVR在地下厂房围岩变形预测中的应用

针对目前广泛使用的模糊系统和神经网络预测方法在地下结构围岩变形预测中的缺陷,提出一种精确在线支持向量机(AOSVR)并将其应用到水电站地下厂房开挖过程中顶拱围岩的变形预测.通过与其他预测方法的比较,可以发现精确在线支持向量机有很强的学习能力和很高的预测精度.     

深切河谷区水电站厂址初始应力场规律研究及对地下厂房布置的思考

针对深切河谷高地应力区水电站厂址区域初始地应力张量空间分布特征及其与洞室群布置相对关系识别问题,结合河谷历史发展过程分析、应力张量空间解析法和多核并行计算技术等,将复杂地质环境下三维地应力场模型与洞室群精细开挖计算模型相耦合,提出考虑河谷演化规律的厂址区域地应力场量化精细数值模型的建立方法和分析思路,识别锦屏一级水电站厂址区初始应力场分布规律并进行现场验证,结果表明：锦屏一级地下厂房洞室群位于深切河谷附近应力变化较大且应力水平相对较高的应力过渡区,由此形成初始高地应力环境,且主应力比为1.9～2.5,岩石强度应力比为1.5～3.0;在这种高地应力-低强度应力比且高主应力比共同作用下,地下厂房洞室群施工期围岩出现的变形破坏规律及卸荷松弛深度超过同等规模的地下厂房工程,而现场围岩应力诱导型变形破坏的发生位置和分布规律,则佐证了所获得的厂址初始应力场的合理性,同时也验证了地应力场量化模型建立方法的科学性和可行性。在此基础上,建立一种考虑三维地应力、岩石强度应力比和岩体结构特征的高地应力区地下厂房洞室群结构布置设计方法,其本质上体现洞室荷载特征(三维地应力,包括最大主应力量值和方位,而且还考虑地应力场分布、主应力比等)、围岩结构特征及承载能力(岩石强度)等因素的协同耦合作用,并从定性角度建议确定主洞室位置、纵轴线、间距和洞型等一些原则和思路。     

大岗山水电站地下厂房洞室群围岩开挖损伤区研究

 以大岗山水电站地下厂房洞室为研究对象,通过施工阶段的围岩力学性状测试、开挖变形长期监测研究地下洞室开挖损伤区的分布范围和损伤劣化特征。以围岩变形和损伤区实测成果为基础,建立基于正交设计–支持向量机–粒子群算法的反演分析方法。通过对地下厂房洞室开挖损伤区的测试与监测、反演分析表明,损伤区分布范围约为临空面向岩体内部3～7 m范围,其中,围岩类别不同,其损伤区分布范围不同,损伤劣化程度也不同,具体表现为围岩质量越好,其损伤范围越小,但是损伤区岩体损伤劣化程度越高。相关认识是初步的,对类似重大工程的设计施工有一定的参考价值,但还需要进一步开展理论与工程实践研究。     

白鹤滩水电站大跨度地下厂房吊顶拱梁结构计算分析

对白鹤滩水电站地下厂房吊顶拱梁结构进行计算分析,选取施工期考虑吊顶锚杆作用、施工期不考虑吊顶锚杆作用以及运行期不考虑吊顶锚杆作用等工况对吊顶拱梁结构的承载力进行较为全面详细的计算分析,分析结果可供同类型地下厂房吊顶拱梁结构计算作参考。