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。     

白鹤滩水电站左岸地下厂房大跨度顶拱开挖支护技术分析

白鹤滩水电站左岸地下厂房顶拱跨度大,地质条件复杂且地应力水平较高,为了确保大跨度顶拱围岩稳定安全,根据其规模及基本地质条件,参照类似工程经验,辅助岩体力学数值分析,广泛征求专家意见,确定了白鹤滩水电站左岸地下厂房顶拱的系统支护参数,并研究选择了合适的开挖支护施工方案。施工期根据现场围岩变形破坏特征及监测反馈动态分析,及时采取了针对性的加强支护措施,确保了围岩稳定和施工安全。     

广州蓄能电站地下厂房喷锚支护施工

广州蓄能电站地下厂房施工遵循新奥法的基本原则，充分利用围岩自身的承载能力，在围岩发生有害变形之前即进行喷锚支护。通过锚筋、挂网和喷混凝土所形成的喷层紧贴围岩，具一定柔性，共同变形，承载能力高，安全可靠，施工方便、速度快。选用喷层厚１５ｃｍ，分三次喷完。根据实测围岩松动圈厚度、参照法国和瑞典地质专家的建议和鲁布革电站的经验，综合选定系统锚杆长度。随机锚杆则根据地质结构面切割所形成的失稳岩体经计算确定。锚杆造孔采用瑞典ＡＴＬＡＳ公司的三臂液压凿岩台车进行，以挪威ＬＯＢＯＣＯＮ喷浆机喷浆，上海和挪威产注浆机注浆，平台车配合人工插锚杆。原型观测成果表明，顶拱先具下沉、后抬升的规律，证明已形成新的平衡拱...     

广州蓄能电站地下厂房喷锚支护施工

广州蓄能电站地下厂房施工遵循新奥法的基本原则，充分利用围岩自身的承载能力，在围岩发生有害变形之前即进行喷锚支护。通过锚筋，挂网和喷混凝土所形成的喷层紧贴围岩，具一定柔性，共同变形，承载能力高，安全可靠，施工方便，速度快。选用喷层厚１５ｃｍ，分三次喷完，根据实测围岩松动圈厚度，参照法国和瑞典地质专家的建议和鲁布革电站的经验，综合选定系统锚杆长度。随机锚杆则根据地质结构面切割所形成的失稳岩体经计算确定     

某电站尾调室顶拱喷层平行轴向裂缝原因分析

文章根据实际开挖揭露的地质情况,对尾调室工程地质条件及尾调室顶拱喷层裂缝的概况进行了介绍。对此从施工因素、地质因素、地应力因素、喷护接缝、受力不均等因素进行了分析探讨。认为顶拱平行轴向开裂缝原因由结构面因素、地应力因素所致。     

某水电站引水隧洞局部洞段围岩变形失稳机理分析

本文从围岩工程地质条件和岩体物理力学特征对某水电站引水隧洞4个局部洞段围岩的变形特征、变形破坏原因及支护方式进行了分析和探讨,指出了引起该洞段围岩变形的不良、不利工程地质性状因素,以及施工方式和理念等方面的因素,并对隧洞施工方式提出了建议。     

白鹤滩水电站左岸地下厂房施工期围岩稳定安全监测分析

白鹤滩水电站地下洞室群规模巨大,地质条件复杂,地应力高,洞室开挖期间安全风险大,需要监测围岩稳定情况。通过分析左岸地下厂房第Ⅰ至第 Ⅳ 层开挖安全监测资料,揭示围岩变形规律、特性和原因,并给出了为稳定围岩采取的工程措施。成果表明:洞室施工期围岩变形是地质条件、地应力和开挖等因素共同作用的结果;错动带、裂隙和断层等地质构造影响洞段的顶拱围岩变形总量和变形深度均相对较大,一般洞段下游拱脚围岩变形相对大;顶拱中心和上游拱脚围岩变形大部分在深度6.5 m以内,下游拱脚部分桩号深度超过11 m的区域有一定变形,上下游岩台围岩变形深度大于顶拱;支护锚杆应力、锚索荷载在厂房内的空间分布规律和变化规律与围岩变形一致;一般洞段顶拱的锚杆和锚索受力仍有较好的余度,岩台层采取的针对性处理措施有效地提升了开挖成型效果。研究成果可为后续开挖期间围岩稳定的控制提供参考。     

蟠龙抽水蓄能电站地下厂房顶拱软岩分布与支护影响分析

支护是地下结构中不可或缺的部分,能提高围岩的稳定性,保证施工、运行的安全。针对蟠龙抽水蓄能电站地下厂房顶拱存在的软岩层,建立三维有限元模型,计算不同软岩厚度和地质缺陷的影响,分析顶拱围岩稳定性和支护效果。结果表明:地质条件越差时,顶拱位移越大,塑性区发育程度越大;支护作用下位移减小,塑性区发育程度降低,且地质条件越差时,支护效果越显著。     

基于块体理论的地下工程支护优化

目前岩体地下工程的支护设计基本是在考虑围岩等级基础之上进行的,缺乏对围岩中结构面产状和力学性状的充分考虑。基于块体理论的支护优化分析,充分考虑了围岩中断层、岩脉、节理产状和力学性状,通过块体分析软件综合评价定位、半定位和随机块体的几何特征、滑动机理和稳定性状。进一步根据围岩顶拱内施工过程中揭露断层和岩脉的空间分布,对地下厂房进行分区段、多方案的支护计算分析,根据各区段内的块体种类和支护安全度,优选出适合不同块体的支护方案,在此基础上合理地调整锚杆布置,以达到安全经济的效果。     

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、...     

复杂地质条件下大型地下厂房顶拱施工技术研究

溧阳抽水蓄能电站地下厂房围岩地质条件复杂、地下水丰富,确保地下洞室围岩,特别是厂房顶拱的安全稳定是开挖支护的难点.通过超前降低地下水、顶拱预固结灌浆和超前地质勘探,提高围岩的自稳能力.开挖中严格执行“短进尺、弱爆破、勤支护”的施工程序,按照顶拱锚索钻孔、顶拱多点位移计安装、两侧导洞开挖支护、中墩开挖支护、系统锚索安装和拱脚预应力锚杆安装的工序进行.安全监测成果表明,施工中围岩变形得到了有效抑制,顶拱安全处于受控状态.厂房顶拱开挖提前2个月完成,取得了在不良地质条件下厂房开挖的良好成绩.     

拉哇水电站地下厂房围岩稳定分析

大型地下洞室群结构及地质条件复杂,其围岩稳定性受施工方法、支护方式及围岩自身等多方面因素影响。以拉哇水电站地下厂房为研究对象,采用三维非线性有限元法进行数值模拟分析,研究其在开挖过程中围岩位移、应力及塑性区的变形规律,分析其围岩稳定性能,为工程开挖及支护提供科学依据。结果表明:拉哇水电站围岩变形最大位移达74. 44 mm,拉、压应力最大值分别达1. 06 MPa和23. 14 MPa,主厂房顶拱、边墙及洞室交叉部位区域稳定性较低,在实际施工中,应加强监控并适当调整支护方案。     

隧洞主支洞交叉段围岩及二衬支护有限元分析

目前国内外长隧洞、超长隧洞发展迅猛,在设计与施工中常增设支洞以增加工作面及其它作用。主支洞交叉段结构型式复杂、断面较大,常规的计算方法难以准确、全面地得到其受力变形状态。利用通用有限元软件Abaqus,建立主支洞交叉段三维模型,对其施加荷载并计算得到应力分布与变形分布状态云图以及几处特殊位置断面云图。计算结果表明:隧洞交叉段交叉口位置围岩应力集中现象明显,边墙、底板应力较大,顶拱位移明显,此区域为隧洞交叉段最不利位置。建议此区域在开挖过程中应高度重视,且加强地板、边墙外层钢筋,加强顶拱初期柔性支护,二次衬砌刚性支护。可根据围岩变形阶段与稳定情况预留适当的围岩变形量,以便更大地发挥围岩自稳能力。     

漫湾水电站二期工程地下厂房顶拱快速开挖支护施工技术

针对漫湾二期工程地下厂房顶拱开挖跨度较大，地质条件差，施工工期紧的特点，简要介绍了地下厂房采取预留保护层，中导洞领先，两侧扩挖跟进的方式开挖施工。初喷和锚杆支护及时跟进开挖面，减少围岩变形，确保施工安全。左、右侧扩挖相继滞后20～25m跟进开挖初喷和锚杆支护，锚索、挂网、复喷跟进右侧最后开挖工作面，形成三臂台车、手风钻开挖、初喷、砂浆锚杆、锚索、钢筋拱、锚杆、复喷、预应力锚索多工序同时作业的局面。     

不良地质引水隧洞开挖支护应力变形数值模拟研究

选取围岩强度低、变形量大的不良地质段为代表断面进行计算分析,建立了FLAC3D模型,研究隧洞开挖支护围岩的变应力变形情况。结果表明:隧洞的开挖破坏了围岩的原始应力场,隧洞径向轴力释放,切向应力集中,隧洞顶拱位置形成了比较明显的开挖松动圈。隧洞支护后,支护措施承受部分围岩压力,围岩应力得到改善,隧洞围岩变形明显减小,开挖断面变形整体趋于均匀,隧洞周边塑性区有所改善,因此支护措施对围岩变形起明显的限制作用。     

考虑渗透作用的复杂地质下地下洞室围岩稳定性分析

基于钻孔压水试验,考虑渗流场对应力场的力学效应,建立渗透系数随岩性均匀分布的均质三维稳定应力渗流计算模型,并考虑复杂断层穿过主要洞室,对比分析有无渗流场对洞室围岩稳定的影响,研究复杂地质条件下洞室顶拱部位的变形特征。结果表明,考虑渗透作用时,围岩应力和位移均不同程度增大,塑性区分布范围扩大,锚杆锚索承载作用明显;顶拱区域受复杂断层分布影响大,断层倾角越大围岩稳定性越好,应注意加强断层附近围岩的排水并采取支护措施。     

基于滑动测微计的地下厂房围岩变形分析

以溪洛渡水电站右岸地下厂房施工期滑动测微计监测成果为基础,结合地质和施工信息,分析了围岩的变形特征。分析结果表明:1围岩变形主要与局部地质缺陷有关,包括层间错动带、层内错动带和陡倾角裂隙等;2围岩的变形特征非常复杂,除存在局部压缩变形外,施工过程中单点变形亦存在增加、减小和维持不变的现象;3围岩的扰动深度较大,后期开挖(第V层以后)对顶拱的扰动作用仍很显著,扰动程度与距离开挖面的距离成反比,即距离开挖面越近,扰动越大,反之亦然。     

及时支护隧洞变形规律研究及稳定性评价

针对软岩及土质隧洞围岩强度低、稳定性差及现有隧洞围岩稳定性评价方法对及时支护隧洞的不适用性,通过数学模型试验系统研究了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、埋深、洞径和侧压力系数等与需及时支护隧洞拱顶围岩变形和喷层受力的相互关系,并据此探讨了以支护结构安全性为标准的隧洞围岩稳定性评价新理念。该理论在新疆库尉输水工程的成功应用表明其具有较好的可靠性。数值试验结果显示各因素对拱顶围岩变形和喷层应力影响显著,且对大主应力的影响尤为明显,随变形的发展喷层拱顶处应力主轴对调,大、小主应力名称互换。喷层大主应力随弹性参数的增大而增大,随强度参数的增大而减小。该研究成果能为软岩隧洞工程的设计和施工提供理论指导。     

白山抽水蓄能泵站进厂交通洞交叉段施工

白山抽水蓄能泵站进厂交通洞交叉段的围岩为细粒闪长花岗岩,交叉段上下洞室岩石层厚11m,不足洞室跨径的1.5倍,且有F1断层与一次生断层在顶拱形成不利的屋脊形组合。工期紧、情况复杂,采取了超前支护、下导先行、控制爆破、围岩量测、喷锚支护紧跟等施工措施,安全顺利通过交叉段,保证了交通洞工程的工期。     

蚀变岩体隧洞围岩变形响应模拟研究

蚀变岩体是影响隧洞围岩稳定和变形的重要因素,为分析蚀变岩体对围岩变形的影响,在有限元理论的基础上,选择最常见的城门洞形隧洞为研究对象,对围岩变形进行模拟,对比分析了正常微风化岩和3种蚀变岩隧洞洞室顶拱和侧壁的位移,结果表明:蚀变程度不同,无论是顶拱还是侧壁围岩的位移不同,蚀变越严重围岩位移越大;岩体一旦蚀变后,一定范围内顶拱和侧壁围岩位移变化具有相同的趋势,蚀变越严重,位移量越大;隧洞不同部位对蚀变影响的敏感程度不同,顶拱位移比洞室上下游侧壁的大,是变形观测和围岩支护的关键部位。