二滩水电站地下厂房的监测及反馈分析

二滩水电站地下厂房晚国目前已建成的最大的地下厂房，布置上采用三大平行洞室，且整个洞室群位地高地应力区，在设计和施工中对洞室夺的位移和应力进行了监测，并对监测成果进行了反馈分析，文章介绍了厂房地下洞室开挖过程中围变形特征，岩爆等现象，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。     

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。     

水电站地下厂房对洞室围岩地震反应的影响

结合某抽水蓄能电站地下厂房工程,建立全机组段地下厂房与洞室群的耦合地震反应时域数值仿真模型,考虑初始地应力、分部开挖与柔性支护以及岩体的材料弹塑性,分析了厂房混凝土结构的存在对洞室围岩的地震位移、速度、加速度、塑性区等反应特征的影响.结果表明,厂房混凝土结构与围岩的相互作用对洞室围岩的地震反应影响不大,对围岩塑性区的发展起到了一定的约束作用,有利于洞室的安全.     

考虑松动圈的地下洞室群施工期岩体参数反演

结合大岗山水电站地下厂房洞室群施工期分层开挖特点,提出考虑松动圈参数弱化效应的反演基本模型。引入GA-BP算法,基于正交试验设计与FLAC^3D差分程序获得神经网络学习样本及测试样本,建立起围岩力学参数与位移之间的高度非线性映射关系。根据现场实测位移和网络映射位移,建立目标函数,采用遗传算法在岩体参数经验取值范围内,搜索使目标函数取得最优解的参数组合,以获取反演的最优岩体参数。最后利用获取的岩体参数进行正演分析并进行位移的后验差法检验,结论表明了该方法的适用性,其可用于反馈并指导地下工程设计与施工。     

大岗山地下厂房洞群施工开挖围岩稳定性分析

为分析大岗山水电站地下厂房洞室群施工开挖过程中围岩的稳定性状况,采用多元回归分析方法反演了厂区初始地应力场,提出了厂区初始地应力的分布函数;根据建立的地下厂房三维数值计算模型,获得洞室开挖后围岩位移场、应力场和塑性区的变化规律。计算结果表明:大岗山地下厂房洞室群开挖后围岩整体是稳定的,洞周分布的软弱岩脉是影响围岩稳定的关键因素,在地下厂房施工过程中,必须对软弱岩脉和开挖暴露的破碎带进行超前注浆加固处理。计算成果有效指导了工程的设计与施工。     

瀑布沟水电站大型地下厂房施工质量控制

瀑布沟水电站地下厂房开挖初期受停工影响,造成洞室围岩变形、松动范围增大.后期开挖过程中,通过松动圈检测,随时掌握围岩变形状况,并在施工过程中严格按照开挖爆破试验参数进行施工,加强安全监测分析与反馈,保证了工程施工质量,同时也加快了施工进度.     

棉花滩水电站地下厂房开挖施工

棉花滩水电站地下厂房的施工特点是洞室群复杂，且以地下厂房为中心的三大洞室均为大洞室高边坡，不能一次完成开挖支护，故在施工中强调施工观测及施工过程的程序化，针对不同部位洞室的需要，分别采用了与之相适应的开挖方式，地下厂房由上至下Ⅰ－Ⅴ层顶拱、边墙均采用锚支护方式，主要以锚杆挂网喷混凝土为主要支护型式，地下厂房施工观测进行了围岩收敛观测、松动圈测试和多点位移计锚应力观测，总体观测表明，地下厂房围岩安全     

锦屏一级水电站地下厂房开挖支护施工关键技术

锦屏一级水电站地下厂房3大洞室规模大、地应力高、岩体单轴抗压强度低,有3条断层从洞室中穿过,洞室下部岩体质量差,洞室群关联施工难度大。结合工程安全监测分析、三维有限元反馈分析及变形因素敏感性分析、层状大理岩的基本变形特点等方面的研究,对有控制性地释放地应力施工技术、开挖后各种深度支护手段的合理支护时机选择问题、开挖后围岩松驰深度变化规律研究与控制方法、安全监测对地下洞室开挖支护动态设计与施工的作用等关键性施工技术进行探讨,基本把地下厂房的施工关键技术作了分析与初步总结。     

地下洞室位移反分析及其应用

一些大型水电站的地下厂房,在勘测设计阶段,为了获得岩体的物理力学参数,都要开挖试验洞并进行现场观测。洞室开挖后,围岩将发生位移,这是地应力场和岩体内各种因素共同发生作用的结果。在现场量测到的有限的观测数据,实际上隐含着岩体内的各种信息。通过这些观测数据分析出岩体内的各种信息,并及时地反馈到设计和施工中去,这就是位移反分析的目的和任务。下面结合我们最近完成的工作予以简单的介绍。     

长河坝水电站地下厂房围岩变形特征

以施工期变形监测资料为基础,结合地质条件、物探、监测和施工资料,对长河坝水电站地下厂房的围岩变形破坏特征进行了分析。分析结果表明:高应力区大跨度地下洞室群洞室立体交叉,作为一种非连续介质,岩体在施工过程中厂房顶拱累计变形总量小,变形深度大,每次开挖爆破震动使得变形速率呈阶梯状增大。厂房上下游边墙岩锚梁部位累计变形总量相对较大,变形时间长,变形速率随深度的增加逐渐减小;受爆破震动影响,变形曲线呈阶段性上扬。主厂房与洞室平交段变形时间长,累计变形位移量大,其变形速率大、变形深度大与岩体结构面关系不大,变形大主要与地应力较高、交叉洞段开挖卸荷以及爆破开挖后应力重新调整等有关。根据变形特征,提出了一些施工建议。     

位移反分析在地下厂房开挖中的应用

针对官地水电站地下厂房,采用三维快速拉格朗日法(FLAC3D)对开挖及支护过程进行弹塑性有限元模拟,基于开挖过程中地下厂房围岩实测位移,采用BP网络和遗传算法对围岩变形模量进行反演,并采用反演模量值对地下厂房后续开挖过程中的变形进行了预测。研究表明,采用BP网络和遗传算法进行反演,可以提高反分析计算速度。反演得到的岩体变形模量为19.95GPa,在参数建议值范围内。采用反演参数对地下洞室后续开挖过程中的位移进行有限元计算和预测,预测位移与现场监测位移较为符合,说明反演结果是合理的。研究成果可为类似地下工程开挖变形预测提供参考。     

构皮滩水电站地下洞室围岩稳定数值模拟分析

基于弹塑性围岩理论,对构皮滩水电站地下洞室群的开挖进行了有限元数值模拟,对开挖后围岩的位移场、应力场及塑性区特征进行了比较分析。结果表明,构皮滩水电站整个洞室群的围岩基本上是稳定的,但在局部工程部位(洞室群的两洞相交处和岩体节理劈理出露部位等)出现了较大位移和应力集中,因此,施工过程应注意合理支护。     

大型地下洞室群开挖的三维弹塑性有限元分析

基于弹塑性围岩理论，对构皮滩水电站地下洞室群的开挖进行了有限元数值模拟，对开挖后围岩的位移场、应力场及塑性区特征进行了比较分析。结果表明，构皮滩水电站整个洞室群的围岩基本上是稳定的，但在局部工程部位（洞室群的两洞相交处和岩体节理劈理出露部位等）出现了较大位移和应力集中，施工过程应注意合理支护。     

高地应力区大型地下洞室边墙松动圈动态分析研究

松动圈是地下洞室支护成败的关键,松动圈与开挖深度、围岩岩性、时间等因素有关,它实际是一个动态变化过程。首先阐述了声波法在松动圈动态分析中的适用性,并采用声波法对某大型地下厂房上游边墙松动圈进行了测试分析,绘制了开挖深度、岩体波速、时间、空间位置与松动圈的相互关系曲线,通过对上述关系曲线的分析,获得了松动圈的变化分布规律,提出了相应的工程措施。其分析方法为类似工程提供了借鉴及指导意义。     

天然滑坡的位移反分析

 本文提出了天然滑坡应用决定论模型的思想和有限单元法进行位移反分析的新方法。考虑的环境量主要为地下水位和江水位,效应量为钻孔倾斜仪测得的位移。为了使利用线弹性理论成为可能,从位移中挑选出以弹性为主要部分的卸荷回弹位移作为我们研究的对象。在采用直接法求出了滑坡体的等效弹性模量以后,用该弹性模量和有限元法进行了稳定性计算。等效弹性模量与试验值较一致;有限元法计算的稳定性安全系数与用沙尔玛法计算的接近。     

卡拉水电站地下厂房初始应力场反演分析

初始地应力场特征是地下工程稳定分析中最重要的条件,为了评价开挖后地下洞室的围岩稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的初始地应力场进行反演。在对雅砻江卡拉水电站工程区地应力实测值进行分析的基础上,根据世界地应力图和GPS地表监测数据所确定的区域地应力特征,选取地下厂房区域测试可靠、具有代表性、离厂房区域较近的实测点作为初始地应力数值反演分析的回归对象,结合反演分析原理,获得整个地下厂房区域的地应力场分布特征。通过对比数值计算值和实测成果可知：测点地应力的大小和方向拟合程度较好,分布规律大致相同,表明采用数值反演分析方法的合理性。分析成果为地下厂房洞室群的布置、开挖支护设计等提供了依据。     

大型地下硐室群施工期围岩应力变形及稳定分析

猴子岩水电站地下厂房硐室群工程地质条件复杂,岩体节理裂隙发育、受多条断层和挤压破碎带影响,加之布置于中-高地应力区域,施工过程中硐室围岩的变形和破坏较为明显,为确保工程施工安全,须对整个硐室群施工期的应力变形及稳定进行分析。结合相关设计参数和开挖支护实施方案,建立了猴子岩地下厂房硐室群的三维有限差分计算模型,并对其地应力场分布进行了反演,在此基础上对硐室群整个施工过程进行了全程模拟。计算结果表明:随着硐室开挖临空面的扩大,上下游边墙应力松弛现象较为明显,在断层出露带、机坑隔墙底部出现了不同程度的应力集中;开挖过程中围岩位移逐渐增大,在硐室连接处出现了大变形。设计支护方案实施后可以较好地限制围岩变形,减小塑性区面积,工程实践说明该方案较为合理。     

大型地下厂房含蚀变带围岩变形特征与机理分析

大型地下厂房的洞室开挖规模较大,围岩稳定问题突出;而当厂区蚀变带发育时,围岩发生大变形的风险可能骤增。依托丰宁电站主厂房洞室开挖工程,结合地质资料和监测数据,对大型地下厂房含蚀变带围岩的变形特征与机理进行了分析。结果表明:开挖边墙变形普遍较大,多个监测值超过50 mm;开挖规模较大的区域变形更大;受蚀变影响的围岩时效变形明显。分析认为丰宁电站主厂房围岩变形受到蚀变带、大规模开挖和地应力的综合影响:沿结构面广泛分布的蚀变带削弱了岩体质量,成为大变形的内因;大规模开挖造成围岩卸荷损伤,创造了大变形的条件;而与厂房纵轴线大角度相交的地应力大主应力则放大了前两者的不利影响,最终导致大变形发生。     

模拟洞周松弛圈的地下厂房洞室群开挖变形的反馈分析

传统的弹塑性有限元法,不能灵活地模拟洞周松弛圈,难以模拟洞周松弛圈对多点位移计测值的影响。为了克服这一问题,本文引入与开挖面距离和初始地应力有关的单元材料参数松弛系数,对传统有限元方法进行改进,并将其应用于溪洛渡水电站地下厂房开挖与支护的变形监测反馈分析中。将计算所得出的洞室开挖边界附近的位移值与原型观测值进行比较,整体吻合较好,并能够对下级开挖进行良好的预测。