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、...     

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。     

拱肋间距对喷混凝土拱肋加固效应的影响研究

喷混凝土拱肋是加固软弱围岩的一种有效支护形式,其间距主要根据经验确定,可能偏大或偏小。为了揭示拱肋间距对加筋拱肋加固效应的影响,采用基于有限差分法的FLAC3D软件对施工期某地下厂房交通洞软弱围岩在拱肋间距分别在1.0―5.0m之间变化情况下变形、应力和屈服区等分布规律进行了对比仿真模拟。仿真结果表明:拱肋间距越大,围岩变形、顶拱最大主压应力和塑性屈服区越大,拱肋承受荷载越大;且拱肋间距介于2.0―3.0m时,能充分发挥围岩自承作用和拱肋支护潜力,围岩变形稳定满足要求,支护成本最低。本文的研究成果为确定喷混凝土拱肋合理间距提供了重要参考。     

深埋隧道软弱围岩管棚处理效果研究

管棚注浆法是软弱围岩开挖通常采用的一种超前支护技术。以某隧道深埋段塌方为例,通过 ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳＮＸ模拟了采用管棚注浆预加固和不采用预加固时围岩的变形情况。定量分析了管棚注浆 法的加固效果,说明采用管棚注浆法能有效减少初期支护的变形,改善围岩失稳情况,因此管棚在处理 深埋大塌方及在软弱围岩施工中有显著作用。     

张河湾抽水蓄能电站地下厂房系统开挖监测分析

张河湾抽水蓄能电站装机4台,单机容量250MW。地下厂房系统由主副厂房、主变及开关室、母线洞等组成。厂房系统开挖后,监测到围岩位移迅速增大,空间位移表现明显,围岩位移和应力一般在支护后变化逐渐趋缓;围岩位移和锚杆应力曲线呈台阶式分布,从围岩位移变化、锚杆和锚索应力变化来看,厂房与主变室的交叉洞口处,变形较大,厂房上游拱座处受力较为复杂,变形也较大。说明开挖对围岩的位移影响很大,施工中支护必须及时跟进。     

紫坪铺工程导流洞复杂地质条件下围岩加固处理施工技术

紫坪铺水利枢纽两条导流洞均跨越地质条件极其恶劣的F3断层，上半洞开挖过程中不断遇到塌方，探硐及旧煤洞，出口段外覆岩体单薄，临时衬砌后沉陷，收敛变形较大，运用新奥法施工原理，对塌方体采用大管棚超前预支护施工技术，对上半洞拱脚采用自钻式锁脚锚杆，洞身施加径向自钻式悬挂锚杆，围岩进行灌浆加固处理，对拱座软弱基础施加钢管桩，对导流洞出口段强卸荷区施加锚筋束进行加固处理，在以煤质页岩，泥质粉砂岩及塌方松散体为特征的条件下对围岩支护进行了有益的尝试，基本实现了对不良地质段的加固，确保了隧洞开挖过程中的稳定。     

不同厚度拱肋支护下软弱围岩力学响应研究

喷混凝土拱肋是软弱围岩加固中一种经济有效的支护手段,但其厚度还主要根据经验确定.为了揭示不同厚度拱肋作用下围岩力学响应规律,基于有限差分法对施工期某地下厂房软弱围岩在厚度分别为0.4-0.8m喷混凝土拱肋支护下的变形、 应力和屈服区等分布规律进行了对比仿真模拟.仿真结果表明:拱肋愈厚,围岩变形和塑性屈服区愈小;且拱肋厚度介于0.6-0.7m时,围岩塑性屈服区体积减小最明显,拱顶围岩部位主压应力值最大,此时能充分发挥围岩自承作用.本文的研究成果为合理确定喷混凝土拱肋厚度奠定了良好基础.     

叶巴滩水电站厂房顶拱围岩稳定分析及开挖支护设计研究

叶巴滩水电站工程地下厂房位于大坝下游右岸山体内,厂区断层发育,地应力较高,地下水丰富。本文结合叶巴滩水电站地质情况,阐述了厂房顶拱的开挖支护设计:顶拱支护采用喷混凝土、钢筋挂网和"锚杆+锚索"的形式,系统支护和断层部位加强支护相结合的方式。通过FLAC3D有限差分计算软件,分析了厂房顶拱围岩位移情况、应力集中区分布特征和塑性区分布特征,计算结果表明,主厂房顶拱拱脚处应力较为集中,且塑性区更明显,系统支护减少了围岩变形和塑性区深度,保证了围岩稳定。     

天花板水电站引水隧洞设计

天花板水电站引水隧洞全长2 514.01 m,沿线Ⅳ、Ⅴ类围岩段长度达到总长度的54.93%,隧洞内径8.2 m,开挖洞径最大10.2 m,在开挖、支护过程中遇到了塌方段.对稳定性较差的围岩采用全断面钢格栅拱架支护,对塌方部位喷聚丙烯纤维混凝土,对塌方影响部位作加固处理.     

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。     

巨型地下厂房创新支护技术应用

白鹤滩水电站地下厂房位于高地应力区,洞室群规模巨大、挖空率高,围岩以Ⅲ1类玄武岩为主,大型层间层内错动带、柱状节理玄武岩和陡倾角长大裂隙等不良地质构造发育,洞室群效应明显,围岩稳定问题突出,开挖成型困难。为此,地下厂房开挖过程中拟采用硅粉喷射混凝土、新型锚索锚固材料,以达到快速支护的目的;利用全螺纹树脂锚杆提高岩锚梁成型质量;采用混凝土提前置换错动带以有效控制围岩变形。详细介绍了上述一系列支护技术的应用情况及控制技术。工程实践证明,上述措施实施后很大程度上保证了地下厂房开挖成型与围岩稳定。     

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。     

基于工程类比的高地应力地下洞室高边墙围岩支护强度评价

高地应力地下厂房高边墙围岩支护强度的评价对于保证大型地下工程围岩稳定性具有重要意义。猴子岩水电站地下厂房地应力高、强度应力比低,施工开挖中出现喷混凝土开裂、岩锚梁错位、岩体开裂、锚墩内陷等典型的围岩变形破坏现象,对洞室安全造成严重威胁。通过多点位移计、锚杆和锚索的应力监测数据分析,将猴子岩和锦屏Ⅰ级水电站地下厂房进行比较,提出了预应力锚索和锚杆的单位面积预应力支护强度计算方法,并根据评价结果对局部洞段进行针对性的围岩补强支护设计。结果表明:猴子岩地下厂房围岩变形整体上比同期的锦屏Ⅰ级围岩变形大,而锚索应力水平比锦屏Ⅰ级小,锚杆应力水平整体相当;猴子岩地下厂房下游边墙的支护强度大于锦屏Ⅰ级下游边墙的支护强度,上游边墙的支护强度小于锦屏Ⅰ级下游边墙相应部位支护强度,猴子岩地下厂房上游边墙补强支护后的围岩变形得到有效控制,表明了补强措施的有效性。研究可为类似高地应力地下洞室围岩支护设计和支护强度评价提供参考和借鉴。     

地下厂房施工过程的三维非线性数值模拟分析

根据冗各电站地下厂房开挖支护的施工顺序,以隐式杆单元模拟锚杆,以壳单元模拟混凝土喷层,采用三维非线性有限元技术,对洞室群的开挖支护动态过程进行了模拟计算。通过三维非线性有限元计算分析得到:洞室群动态开挖过程中围岩应力变形的分布规律,围岩塑性区的发展规律,锚杆受力变化情况。计算结果表明:整个开挖过程中,洞周围岩位移变化规律正常,量值较小,塑性区主要分布在洞室周边,围岩稳定性较好;但在洞室交叉口处围岩的变形较大,出现较大范围的塑性区,在此基础上提出了支护措施优化方案,并对优化方案的效果进行了评价。     

乌东德水电站右岸地下厂房施工期围岩稳定分析

安全监测是地下洞室围岩稳定安全评价的重要手段。乌东德水电站右岸地下厂房规模巨大,主厂房、主变洞、调压室三大洞室平行布置。为确保施工期围岩的安全稳定,通过使用多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计、锚杆测力计、测缝计等监测仪器,对围岩表面和深部的变形进行监测,分析了地下厂房三大洞室第Ⅰ—第Ⅲ层开挖的位移特性与变形规律。监测结果表明:开挖引起的上层围岩变形较小,且主要集中在浅表层;三大洞室岩锚梁高程以上最大变形为16.43 mm,主厂房顶拱、上游侧岩锚梁和尾水调压室上游边墙围岩变形较大;爆破开挖扰动、开挖引起的空间效应以及较差的地质条件是围岩变形增长较快的主要影响因素;通过采用加强支护等措施,能有效控制围岩变形的发展。     

岩滩水电站扩建工程地下厂房围岩三维稳定分析

采用三维有限差分法对岩滩水电站扩建工程地下厂房开挖后的围岩稳定性进行分析,得到了开挖后的围岩位移、应力和塑性区分布规律。计算结果表明,地下厂房结构设计合理,围岩变形不大,应力状态良好,地下厂房岩体整体是稳定的。     

乌东德地下厂房岩体深部加固及施工程序研究

乌东德水电站右岸地下厂房洞室群赋存于前震旦系褶皱基底,为陡倾下游的层状浅变质岩。主厂房第Ⅵ层大桩号段开挖时,单次长度达35.0 m,由于上游边墙处的施工支洞顶部岩体挖除、侧向约束解除、边墙高度突增,导致主厂房上游边墙岩体深部出现较大范围的沿层面开裂及滑移、围岩变形及锚索受力陡增,危及到主厂房施工及运行期安全。为此,采用三维离散元法对岩体开裂部位加固及第Ⅵ层后续开挖区段长度进行了对比研究,并提出了"锚索+接缝灌浆"的处理方案及"小区段、间隔开挖+及时支护"的施工程序。目前,右岸地下厂房已全部开挖完成,各部位监测项目均已收敛,监测成果验证了加固方案及开挖程序的合理性。相关思路可为后续同类工程的建设提供参考。     

大型抽水蓄能电站地下厂房围岩变形时效特征和反馈分析

丰宁抽水蓄能电站地下厂房洞室群的施工期围岩变形具有量值大、时效特征明显、不同深度围岩均可能发生变形的特点。为研究该地下厂房围岩变形时效特征,基于工程地质条件和监测数据,开展围岩变形机制研究。分析结果表明:地下厂房围岩变形的分布特征和时效特性,既与围岩在开挖卸荷后所出现的岩体质量下降、围岩强度减小、岩体蚀变现象有关,也与围岩内存在节理裂隙或断层等不连续地质结构在开挖卸荷作用下易发生张开或错动有关。采用由伯格斯流变模型与带拉伸截止限的摩尔-库伦塑性屈服准则组合而成的复合黏弹塑性模型,进行围岩流变力学参数反演,获得了与监测值吻合较好的围岩变形和变形时程曲线计算结果。根据洞室群围岩开挖支护稳定性分析结果,可知截至主厂房第V层开挖支护完毕,洞周围岩局部变形和塑性区深度均较大,且塑性区贯穿主厂房和主变室洞间岩柱,围岩稳定性总体较差。因此,主厂房在第V层开挖完毕后暂停继续下挖,专门进行洞室群的系统性加强支护是必要的。