枸皮滩水利枢纽地下厂房区地应力场分析

第23卷第23期岩石力学与工程学报23(23)：4006～4011 2004年12月chinesejournalofrockmechanicsandengineeringdec.，2004 2004年3月29日收到初稿，2004年5月26日收到修改稿。 *国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002cb412708)及中国科学院武汉岩土力学研究所前沿领域基金(q000216)资助课题。 作者梅松华简介：男，29岁，2001年于长沙矿冶研究院获采矿工程专业硕士学位，现为河北大学讲师、中国科学院武汉岩土力学研究所在职博士 研究生，主要从事岩石力学数值计算方面的研究工作。e-mail：msh_mail@sina.com。 龙滩水电站左岸地下厂房区 三维地应力场反演分析* 梅松华1 ，2 盛谦

在龙滩地下厂房区工程地质和试验洞变形监测结果综合分析的基础上,建立地质概化和试验洞施工开挖模型;采用地应力场随埋深变化呈线性分布的假设,并根据地应力测试成果,确定地应力场的分布区间。在此基础上,采用均匀设计方法和三维显式有限差分法,通过模拟试验洞的开挖变形,对龙滩水电站厂房区岩体地应力场进行了三维变形反演分析。对比计算位移和监测位移,计算各方案的位移目标函数,获得了岩体地应力场沿深度的分布规律。比较监测与计算位移,两者在量值上相当,在变形趋势上也基本相同,而且实测与计算所得的地应力值较吻合,表明所获得的岩体地应力场是基本合理的,同时说明此反演方法简便、有效。

根据百色水利枢纽坝址地质条件与升压配电设备选型比较情况,结合工程布置概况,着重分析了地下洞室主变不进洞和主变进洞2个方案,最后得出地下洞室布置的最佳方案。

百色水利枢纽地下厂房岩壁梁开挖技术——百色水利枢纽地下厂房辉绿岩地质构造细微隐性节理发育、完整性较差，为保护岩壁梁开挖成型，施工中在传统开挖方法的基础上将岩壁梁的保护层和岩台区分为二次开挖，取得了良好的效果，为不良地质条件下的岩壁梁开挖闯出了...

百色水利枢纽地下厂房辉绿岩地质构造细微隐性节理发育、完整性较差,为保护岩壁梁开挖成型,施工中在传统开挖方法的基础上将岩壁梁的保护层和岩台区分为二次开挖,取得了良好的效果,为不良地质条件下的岩壁梁开挖闯出了一条新路子。

百色地下厂房洞室群渗控采用\"厂外堵排为主、厂内排水为辅\"为原则的独立防渗排水系统。该渗控方案坝基下灌浆帷幕与厂区灌浆帷幕之间是不连续的,留有很大的天窗,是否可行需进行分析评价。在该课题渗流场的有限单元法求解中,采用了固定网格求解有自由面渗流问题的结点虚流量法和排水孔排水子结构技术,在算法上较精确地确定和模拟所有地下洞室周壁面和计算域地表面中的可能渗流逸出面的真实大小和渗流状态,并由于采用仿真排水孔的孔径、孔距和孔深等几何参数,因此能较真实地反映出排水孔的三维渗流特性。该工程的渗控设施现已经历了两年运行考验,观测数据与计算分析成果基本一致。说明该渗流数值分析方法符合实际,设计所采用的渗控方案可行,值得在同类工程中推广应用。

结合糯扎渡水电站地下厂房区域地形地质条件,考虑了自重和地质构造作用两个主要因素对初始地应力场的影响,利用有限几个测点的实测应力资料对地下厂房区域内的地应力场进行三维有限元回归分析,揭示了该地质区域内的初始地应力场分布规律,为地下厂房的位置选择和围岩稳定性分析提供了依据。

岩体初始地应力场是影响岩体变形与稳定的主要力源,也是岩土工程设计和施工中考虑的主要因素之一,尤其是在大型地下工程建设中显得尤为重要。根据某水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,运用有限元数值分析方法,对坝址区初始应力场进行了回归反演分析,通过多方案筛选,取得了较为客观合理的初始地应力场,为地下厂房的设计和施工提供了可靠依据,其方法可供类似工程参考。

针对本工程独特的水文地质条件,论述厂区洞室的渗控设计,采取在厂外设置一道排水孔幕并在其外侧设置防渗帷幕的渗控措施。经厂区渗流场计算分析,结果显示所采取的渗控措施有良好的效果

结合某水电站地下厂房区工程地质与水文地质条件以及实测地应力资料,分析影响区域初始地应力的因素;以ansys作为有限元计算工具,计算各影响因素下厂区地应力值;在实测点勘察获得的地应力值与计算得到的地应力值之间建立多元回归模型,求出回归系数,从而获取厂区初始地应力场分布规律,为地下厂房设计与开挖施工提供了合理的三维初始地应力场.

大岗山水电站地下厂房区三维地应力场反演分析——初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据，通常工程区实测地应力点较少，必须在有限的地应力资料基础上，采用反演分析方法获得整个工程区地应力场。结合大岗山水电站地形地貌条件和地质结构特征，...

初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据,通常工程区实测地应力点较少,必须在有限的地应力资料基础上,采用反演分析方法获得整个工程区地应力场。结合大岗山水电站地形地貌条件和地质结构特征,基于地下厂房区地应力实测资料,研究了地下厂房区地应力场分布特征;在此基础上,采用有限元数学模型多元回归方法,进行了大岗山水电站地下厂房地应力场三维反演分析研究,获得了地下厂房区域地应力分布规律和影响因素的认识。结果表明,大岗山工程区地应力场分布受构造应力、地质构造和地形地貌的综合影响,岩性对地应力影响较小,岩脉与断层影响显著;在地下厂房区最大水平主应力σh、最小水平主应力σv、铅直向应力σh关系为σh>σv>σh,地应力量值中等,侧压力系数垂直厂房轴线方向为0.5～0.6,轴线方向为1.1～1.3。

本文分析了小浪底水利枢纽地下厂房区裂隙的成生地质环境,并重点从裂隙的分布规律、裂隙的延续性、切割深度、裂隙面的特征等几方面来分析裂隙的发育规律,据此采用巴顿q系统分类、比尼威斯基rmr分类和昆明院分类对地下厂房的围岩进行分类研究,为地下厂房的设计和施工提供依据。本文对此裂隙系统统计资料和围岩分类已被黄委设计院采纳。

针对水布坯水利枢纽工程地下式电站厂房，以岩块的力学性质试验为基础，对围岩体的基本力学属性进行了系统研究，对重要的变形及强度试验成果进行了对比试验，并就某些测试技术提出了有益的建议。

黄河大柳树水利枢纽坝区岩体大范围发生了松动,确定其渗透特性指标并进行渗流场与应力场耦合分析具有重要的现实意义。首先,根据坝区两岸平硐内测量的优势节理裂隙组资料和左岸固结灌浆试验资料,综合确定坝区岩体初始渗透系数张量;然后,应用多重裂隙网络模型,进行3个重要断面的渗流场与应力场耦合分析。可以看出,坝区工程范围内岩体渗透性很强,初始渗透系数张量量级达10~(-5)～10~(-4)m/s;绕坝渗流的两个断面(a-a,b-b)主要是渗流损失问题,通过坝基渗流的断面(c-c)在坝踵处出现了应力集中现象。

对乐昌峡水利枢纽地下厂房工程地质情况进行整理与研究,分析其地质条件,并对围岩进行分类,进而论证地下厂房的围岩稳定性,对厂房的工程地质条件进行综述,并对围岩稳定问题作出分析评价。

介绍了小浪底水利枢纽地下厂房岩体力学行为数值分析的过程和方法,包括采用的屈服准则、三维几何模型、岩体力学参数、地应力场、开挖过程模拟和支护结构模拟方法。给出了1.0和0.8两种侧压力系数下,无支护结构、无预应力锚索有锚杆有衬砌、有预应力锚索有锚杆有衬砌3种情况的计算结果,研究结果表明:(1)支护结构对限制围岩位移和塑性区开展作用不大,但对于固定松动破碎岩块、防止洞周局部崩塌脱落有不可缺少的作用;(2)开挖过程对预应力锚索拉力影响不大;(3)开挖过程引起混凝土衬砌较大拉应力,围岩表面的钢筋网,对于限制衬砌开裂和防止其脱落,有重要作用。

1工程概况乐昌峡水利枢纽岩壁吊车梁位于主厂房第ⅱ层上下游边墙,长均为93.76m,桩号为厂横0+000.00~厂横0+093.76,梁高2.45m,立面高程为110.45~112.90m,顶宽1.85m。

岩壁吊车梁是一项新技术，目前尚无规范可循，需要在实践中不断总结、优化。主要叙述了百色水利枢纽地下厂房岩壁吊车梁的设计过程及一些问题的探讨。

对百色水利枢纽地下厂房的渗控方案,提出了加深大坝防渗帷幕至相对隔水层方案和厂前设置独立的防渗排水系统2个方案。通过渗流场三维渗流数学模型有限元分析,论证了设置独立的防渗排水系统的可行性,对其可能出现的风险进行了评估,并提出了当出现渗流异常时防止对左岸坝后的山体稳定以及地下厂房带来不利影响的预防措施和补救措施。该渗控方案已经历了2年高水位运行,监测成果与分析计算成果基本一致,说明设计所采用的渗控方案是成功的。

百色水利枢纽地下厂房的布置存在厂房上游边墙距上游蚀变带很近,且主变洞与主机洞之间岩柱厚度小,主变尾上覆岩体厚度不足,辉绿岩裂隙发育,洞室轴线走向与岩层走向一致,与地应力方向正交,厂前地下水凹槽对洞室上游边墙形成较大的渗透压力等问题。介绍了地下厂房总体布置方案,大跨度、浅埋深、小间距洞室群围岩稳定性,地下厂房围岩块体稳定性,地下厂房岩锚梁方案,地下厂房渗控方案及"四合一"尾水系统等关键技术研究的主要成果。

江垭地下厂房工程主厂房、主变洞、尾调室三大洞室中,尾调室因下游洪水位高,建成后为三大洞中最高洞室,又长期处于水下不利运行条件,另高尾水位涉及厂房防洪问题。为确保洞室围岩稳定和厂房防洪安全,采用二维及三维有限元计算分析洞室围岩稳定性,进行水电站过渡过程分析满足水电站的调保要求和防洪安全,又通过水工模型试验验证优化设计方案。设计上选择阻抗式尾调室,规定电站运行规程等措施降低尾调室涌浪水位从而达到降低洞高的目的,获得洞室围岩稳定及厂房防洪安全,又节省工程量的整体最优效益。