高地应力区地下厂房开挖中微震活动性分析

猴子岩水电站地下厂房埋深大、地应力高,厂区地质条件复杂,发育多组结构面和次级断层。为研究地下厂房围岩在开挖过程中的稳定性,采用加拿大ESG微震监测系统进行了实时动态监测。监测数据显示,地下厂房围岩开挖过程中微震事件数量偏多,主要聚集在1号与3号母线洞之间及其上部围岩;同时,结合施工情况和地质条件分析,该区域为识别和圈定的潜在失稳破坏区域。在已有微震资料基础上,借助常规监测数据,解释了围岩变形与微震空间分布之间的内在联系。研究结果可以为地下厂房支护措施提供参考,也为更好地理解和探索高应力岩体损伤变形机制予以借鉴。     

两河口水电站地下厂房母线洞开挖过程微震信号特征及围岩稳定性研究

两河口水电站地下厂区位于高地应力区,受工程开挖影响,易发生围岩失稳、甚至岩爆等一系列工程安全问题。基于两河口水电站地下厂房的微震监测系统,分析开挖过程中工程岩体破裂微震信号特征的变化规律,并结合锚杆应力计的应力监测数据,为工程岩体失稳及时提供预警。研究结果表明:(1)微震事件活动特征与工程开挖密切相关,3、4号母线洞开挖引发了大量微震事件,微震事件数目的突增可以作为围岩变形预警的前兆;(2)在岩体发生变形的过程中,微震信号的中心频率呈现先下降后上升的特征,预示了岩体内部微裂隙的产生与不断发展,逐渐形成大裂纹的过程,该特征可作为岩体破坏预警的重要指标。研究结果可为水电站地下洞室开挖与支护提供新思路。     

地下洞室群开挖卸荷过程微震活动特征研究

猴子岩水电站地下厂房开挖跨度大,其上覆岩体构造和受力条件复杂,开挖卸荷过程围岩稳定一直都是贯穿工程始终的重点和难点问题。目前常规监测手段难以对地下厂房围岩内部可能存在的微破裂进行有效监测和揭示,为实时分析开挖过程地下洞室群围岩变形和稳定性,2013年4月在猴子岩水电站地下厂房安装了高精度微震监测系统,实现了开挖卸荷过程地下工程深部围岩微破裂实时定位和分析。监测结果表明:微震活动性时空演化规律可以很好地揭示地下厂房岩体内部微破裂萌生、发育、扩展、相互作用和贯通直至宏观变形机制;同时,微震监测可以随厂房开挖工况动态识别和圈定围岩微破裂集中区域及其潜在变形失稳风险区域。最后,借助物探检测声波测试成果,建立微震活动性与岩体质量之间的联系。研究结果可供猴子岩水电站地下厂房下阶段开挖与支护参考和借鉴,也为类似深埋地下工程围岩稳定性预测和评价开辟了一条新的思路。     

高第二主应力条件下大跨度洞室围岩变形破坏特征分析及支护措施

猴子岩地下厂房区域地质构造复杂,洞室群埋深大,位于以水平构造应力为主的高—极高地应力区。与一般高地应力情况不同的是,猴子岩厂区第一、第二主应力均较高,分别达到36.43 MPa和29.82 MPa,使得高地应力对洞室高边墙的不利影响不能通过调整厂房轴线来规避,这为洞室施工和支护设计带来较大挑战。从工程施工过程中出现的变形破坏现象以及位移、支护应力监测资料、声波检测资料入手,归纳高第二主应力下大跨度地下洞室群的变形破坏特征为:1岩爆现象普遍;2围岩变形量及破坏深度大;3锚固支护结构负荷水平高。对围岩变形破坏机理作初步探讨,并根据支护效果总结了高第二主应力下支护设计和支护措施的经验,可为高第二主应力条件下大跨度洞室围岩的稳定分析提供参考。     

高地应力硬岩大型洞室群围岩变形破坏与岩石强度应力比关系研究

岩石强度应力比是表征围岩稳定性的重要指标之一。研究围岩变形破坏与强度应力比的关系,揭示二者间的规律性联系,对高地应力硬岩大型地下洞室群围岩稳定性控制具有重要意义。以具典型高地应力特点的锦屏一级水电站和猴子岩水电站2个硬岩大型洞室群为研究对象,首先系统梳理了2个工程的围岩岩性、岩石强度和初始地应力等工程地质条件,并详细统计了洞室群施工期围岩破坏类型和数量;通过对地下洞室群围岩的岩石强度应力比进行分区,并结合围岩140多个破坏现象和发生部位,建立了高地应力硬岩大型洞室群围岩变形破坏与岩石强度应力比之间的联系;采用不同的初始地应力分级标准,并结合洞室群围岩破坏特征,验证了基于强度应力比修正的地应力分级标准对高地应力硬岩洞室群的适用性,揭示了围岩应力诱导型破坏随岩石强度应力比的变化规律。研究成果有助于今后高地应力条件下硬岩大型地下洞室群施工期围岩破坏类型预测,并为提出具有针对性的施工期围岩稳定控制措施提供参考。     

大岗山电站地下厂房围岩微震监测研究

大岗山水电站地下厂房处于高地应力区,且有两条断层穿过,需要建立微震监测系统对厂房围岩深处进行监测和稳定性分析。介绍了微震信号分析和震源机理,建立了ISS微震系统,对大岗山水电站塌空区域深层岩体稳定性进行监测和判定。监测数据表明,微震事件次数在厂房拱顶塌方区最多,其他高程区域相对较少。微震事件的产生与工程爆破、施工进程、断层分布以及支护时间有很大关系。随着支护结构对围岩的逐步加强,围岩浅层应力传递到深处。将微震监测分析与工程施工、地质环境结合起来分析,可以很好地对工程岩体稳定性进行判别。     

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。     

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。     

某水电站地下厂房开挖初期监测成果分析

地下厂房的洞室变形和应力监测基本能够较全面地反映围岩变形情况、支护锚杆及锚索的工作状况.围岩应力、锚索荷载在地下厂房洞室开挖和支护初期的增加间接验证了围岩变形监测成果,在时间和空间上具有较好的关联性.地下洞室的首层开挖对顶拱变形较大,第一、二层的开挖对拱脚和边墙的变形影响较大,位移增量区域均存在向低高程(开挖面)下移、...     

阿海水电站导流洞围岩稳定性预测及反馈研究

阿海水电站工程区主要为砂板岩互层状岩体，导流洞部分洞段围岩为相对较软的板岩及具有各项异性的砂板岩互层状岩体。洞室开挖后由于二次应力的分布有可能产生围岩变形，因此对导流洞的围岩稳定性的预测分析对工程具有重要的指导意义。本文利用围岩应变率及围岩单轴抗压强度两种围岩稳定性评价方法，以及对导流洞围岩应力及变形进行有限元模拟分析，并结合施工后导流洞变形监测结果，对整个洞室围岩稳定性进行综合分析评价。     

地下厂房监测系统设计及围岩稳定性研究

西龙池抽水蓄能电站地下洞室群围岩呈缓倾角互层状结构,层理发育,岩性复杂,洞室开挖过程中,各种地质因素交互作用,洞室间相互影响。对复杂地质环境下的主厂房围岩进行了各种因素作用下的综合稳定分析,并依据多种测试手段,对开挖后围岩的稳定性和变形进行实时监测,掌握了洞室层状围岩变形破坏特征。研究了围岩的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论,对施工开挖方案的优化具有重要参考价值。     

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。     

大断面隧洞微震监测研究与实践

建立大断面水工隧洞岩爆微震监测系统,通过微破裂信息数据连续采集,实现对水工隧洞岩爆灾害实时在线监测,并进行数据整合,获取洞室围岩渐进破裂诱发失稳过程中微震活动的数字化信息,建立完善的"地下隧洞岩爆动力灾害预测虚拟现实系统",实现围岩损伤发生频率、位置以及密度的可视化,从而实现有效地利用所掌握的信息预测隧洞开挖强卸荷扰动诱发的围岩变形灾害,使其成为能够直观地帮助人们做出有效决策的灾害预测和风险评估方法。     

溪洛渡水电站左岸地下洞室群安全监测与分析

利用溪洛渡水电站左岸地下洞室施工期埋设的多点位移计、锚索测力计、锚杆应力计等仪器的监测资料,对溪洛渡左岸地下主要洞室开挖施工期间围岩的变形及应力进行了综合分析与评价,并与目前国内较大的水电工程地下厂房围岩变形进行了比较分析。结果表明,围岩变形受施工开挖爆破、跟进支护速度和地质条件的影响较大;锚杆应力值不大,并在开挖结束后趋于稳定;锚索锚固效果良好。施工开挖期间,溪洛渡地下洞室各项监测成果均能准确反映出洞室围岩在开挖施工过程中的变形规律。     

大型地下洞室塑性松动区围岩变形破坏特征及测试估算方法研究

塑性松动区的形成与扩展是地下工程围岩稳定的关注热点。结合弹塑性理论、工程物探和监测资料，探讨了大型地下洞室塑性区围岩的应力状态和变形破坏特征，并提出了基于多点位移计监测结果的塑性松动区估算方法。研究结果表明，多点位移计变形量沿孔深的分布主要累积于塑性区，可应用孔深-位移曲线估算围岩塑性松动区界限点的深度及位移量，估算结果与弹塑性理论计算结果基本一致，说明本研究具有一定的参考价值。     

二滩水电站地下厂房洞室群围岩变形机理研究

二滩水电站地下厂房是我国目前已建成的最大的地下厂房，采用三大洞平行布置，且整个洞室群处于高地应力区，在设计上布置了对洞室围岩的位移和支护应力监测，并在施工中得以实施。在土建施工过程中及完工后对监测成果进行了反馈分析，弄清了围岩产生大变形的机理。本文主要介绍地下厂房洞室群开挖过程中围岩的变形、支护应力变化特征以及岩爆现象，并探讨其原因。本成果可为高地应力区洞室开挖的监测和反馈分析的信息化设计提供参考。     

丰宁抽水蓄能电站二期地下厂房施工期围岩安全监测分析

丰宁抽水蓄能电站二期地下厂房洞室群开挖尺寸大、围岩岩性复杂、区域结构面丰富,使其围岩稳定性变得复杂;对丰宁电站二期地下厂房洞室群围岩位移和支护受力情况进行监测并分析能实时掌握水电站地下厂房洞室群的整体稳定性状况。故在丰宁抽蓄电站二期主厂房和主变室中布置了大量监测仪器,对地下厂房洞室群围岩施工期的位移和支护受力情况进行了实时监测。通过对监测数据分析发现,与岩性、围岩分类、埋深和开挖规模相近的水电站地下厂房工程相比,丰宁抽蓄电站主厂房和主变室的围岩变形量值偏大,这与围岩中丰富的不连续结构面、围岩的蚀变性和地下厂房开挖扰动相关。此外,在支护受力上,主厂房和主变室的锚杆应力量值总体正常,锚索也对主厂房围岩起到了较好的加固效果。     

万安水电站地下厂房围岩稳定监测分析

为研究复杂地质条件下水电站地下厂房洞室围岩在各种因素作用后的综合稳定性,以江西万安水电站为例,基于洞室开挖过程制定出包括地下厂房围岩稳定性、围岩变形、锚固受力等在内的监测设计方案,并对原型断面位移监测、围岩变形、预应力锚固受力及锚杆受力等监测成果进行了分析探讨。分析结果可为同类型水利水电工程地下厂房洞室开挖围岩变形力学特征、变形破坏规律、松动范围等的研究及支护提供借鉴参考。     

滑动测微计在地下洞室围岩稳定中的应用研究

应用滑动测微计对施工期地下洞室围岩表面和深度变形进行监测,近20个月监测资料表明,围岩表面变形较大值发生在地下洞室第5、6层开挖过程中。围岩深度变形主要由岩体结构面张开引起,配合多点位移计进行校核验证,可以判断围岩结构面张开位置。地下洞室在监测期间处于稳定状态,通过开挖过程中的变形监测,实时指导施工,优化设计,保证地下洞室开挖安全。     

高地应力区洞室围岩开裂问题研究进展

综述了近年来国内外高地应力下地下洞室围岩开裂问题的研究进展,重点分析了围岩开裂机理、应力和应变开裂判据,总结了围岩开裂影响因素及工程实际中常用的微震监测、声发射监测等监测与监控手段和常用的数值模拟软件,并指出了当前研究中存在的主要不足之处,包括爆破开挖、邻洞开挖和中间主应力对围岩开裂的影响等,认为爆炸荷载与地应力动态卸荷耦合分析、连续与非连续耦合数值模拟及地下洞室动态设计等将是今后的研究重点和突破方向。