开挖方式对地下厂房洞室群围岩力学特性的影响

为了解大型地下厂房洞周围岩的力学性态,以金沙江某地下厂房洞室群为工程背景,基于卸荷岩体力学理论,采用三维有限差分法,研究不同开挖方式对洞室群洞周围岩卸荷力学特性的影响。计算结果表明：不同开挖方案对洞周围岩卸荷影响程度均较小;洞室群开挖后,主厂房、尾调室顶拱围岩卸荷程度远小于边墙;受相邻洞室开挖的影响,主变洞顶拱卸荷程度较大,但深度较浅;由于尾调室顶拱围岩力学参数优于主厂房顶拱,其卸荷程度略小于主厂房顶拱;尾调室高边墙卸荷程度大于主厂房边墙。该研究成果对工程设计与施工具有指导意义。     

白鹤滩水电站左岸主厂房分级开挖围岩变形规律研究

白鹤滩水电站地下洞室群结构复杂,主厂房第Ⅰ—Ⅴ级开挖,围岩变形量大、围岩稳定性问题突出。依据主厂房第Ⅰ—Ⅴ级开挖、支护完毕后围岩变形监测资料、地质资料、现场施工情况,得到主厂房围岩变形规律。在高地应力和大埋深共同作用下,0+12(1号机组)断面围岩位移量最大,为58. 18 mm;主厂房下游边墙围岩位移量大于上游边墙;围岩松弛卸荷区距离洞壁3. 5~6. 5 m;围岩位移与开挖卸荷关系紧密;开挖临近监测断面时,位移~时序曲线呈台阶式增长;开挖结束后,随着开挖面远离监测断面,围岩位移量增长速度较小,最终趋于稳定。总结分析白鹤滩左岸主厂房围岩变形规律,对于保证主厂房分层开挖施工期安全和预测下阶段洞室开挖围岩稳定性具有重要意义。     

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。     

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。     

断层对硬梁包水电站主厂房围岩稳定性的影响分析

断层等结构面对地下洞室的稳定性起着控制性作用,研究断层作用下的地下洞室的稳定性对工程的施工安全及支护设计具有重要意义。以硬梁包水电站为例,分析主厂房区域的断层F5对其围岩稳定性的影响,采用Flac3D数值模拟软件,引入考虑开挖卸荷开裂后力学参数等效降低的岩体劣化本构模型,对主厂房全部开挖后,不同断面的岩体劣化特征、卸荷变形量、重分布应力特征进行对比分析。结果表明:厂房洞室开挖完成后,F5断层使围岩变形增大了15%～20%,使局部变形最大可达到100 mm左右,断层影响区域岩体松弛程度相比于无断层区域明显增大。     

岩滩水电站扩建工程地下厂房围岩变形反馈分析

岩滩水电站扩建工程地下厂房开挖尺寸大、地质条件复杂、开挖工期长,为了保证施工期的安全,需准确地了解地下厂房施工期围岩的稳定性。通过实测的地应力及现场岩石力学试验获取围岩稳定性计算初始参数,利用遗传算法优化的BP神经网络和安全监测实测位移值反演岩体力学参数,进而采用三维有限差分法反演获取地下厂房各开挖步的围岩稳定情况。岩滩水电站扩建工程地下厂房开挖后,围岩变形总体较小,塑性区分布有限,洞室群围岩稳定性良好。应力集中及塑性区比较集中的部位主要位于主厂房底部边墙与尾水管周围,该区域开挖时须加强支护跟进及监测工作。     

文登抽水蓄能电站地下厂房施工期围岩变形机理分析

文登抽水蓄能电站地下厂房岩性较好,但地应力场相比同等埋深下其它工程偏高,且主厂房有断层穿过。为更好地分析地下厂房施工期围岩稳定性,依据文登抽水蓄能电站地下厂房施工期地质情况、物探成果、安全监测数据和数值分析成果,对施工期围岩变形机理进行了分析。成果表明,地下厂房开挖扰动使围岩出现松弛,松弛深度在1．4ｍ以内;地下厂房总体变形不大,支护体系受力也在正常范围内,较大变形和支护受力区域主要受局部不良岩体结构和较强的开挖卸荷扰动影响所致;受较高岩体质量和地应力场条件影响,厂房开挖后围岩松弛圈内易出现平行于边墙的卸荷性裂隙,使得围岩中局部可能会出现相对较大的变形和较高的支护受力。     

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。     

双江口水电站地下厂房洞室群稳定性分析

结合双江口水电站大型地下厂房洞室群工程,在厂区地质勘察资料的基础上,建立了厂区大型三维地质概化模型,采用FLAC-3D有限元软件模拟了高地应力条件下地下厂房主要洞室开挖与支护过程中围岩应力和稳定状况,结果表明:开挖后,洞周位移总体量值不大,主厂房、主变室和尾水调压室3大洞室围岩塑性区没有出现贯通,洞周围岩松动区范围完全在锚索、锚杆的设计长度控制范围之内.     

某抽水蓄能电站地下厂房开挖有限元分析

利用大型岩土工程有限元分析软件GTS对某抽水蓄能电站地下厂房洞室群工程进行了数值计算分析,计算真实反映了实际地质条件以及实际开挖顺序、支护手段。研究了在复杂地质条件下洞室群围岩的开挖变形形态与应力状态,分析了围岩塑性区的分布及地下厂房洞室群的围岩稳定性。     

蚀变岩体对洞室围岩稳定性影响研究

通过对天池抽水蓄能电站蚀变岩工程特性的试验研究,查明了蚀变岩蚀变类型、成因及力学性质,同时利用FLAC3D软件建立地下厂房分步开挖三维动态计算模型,对不同计算方案下围岩变形、应力和塑性区分布特征进行比较。结果表明:随着蚀变作用的增强,岩体力学性质显著变差,主厂房顶拱、上下游边墙位移和应力,以及塑性区范围均不断增大,洞室安全性降低,洞室趋于不稳定。     

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。     

巴基斯坦N-J水电站地下厂房边墙变形分析

巴基斯坦N-J水电站地下厂房围岩岩性为软硬相间的砂岩与泥(页)岩，围岩类别以Q4为主，且节理裂隙发育；尾水闸门操作室设在主厂房内，局部形成大跨度的洞室，施工开挖过程中下游边墙产生较大的变形。经分析，厂房布置不合理是变形大的主要原因，而地质条件差则是控制因素，加剧了变形的发展。通过调整开挖次序和增强支护措施，围岩已趋于稳定。     

中东某抽蓄地下厂房洞室群地震动力响应分析

针对中东某抽水蓄能电站地下厂房抗震稳定性问题,以掌握地下厂房洞室群围岩地震动力响应为目标,采用动力时程分析方法,依据当地及欧洲标准,对该地下厂房洞室群地震响应进行三维非线性数值模拟,分析了洞室围岩加速度、位移、塑性区、应力分布特征及支护受力特征。结果表明:在地下厂房洞室群围岩开挖面上,围岩的加速度会表现出明显的放大效应,且结构面上会加剧加速度响应;位移时程响应与输入地震荷载位移时程曲线形态一致,但在幅值和相位上有一定差异;围岩相对变形、残余变形较大的部位与加速度放大系数较大的部位一致,围岩塑性区和应力松弛区增加较为明显的部位与加速度放大系数较大、相对变形和残余变形较大的部位基本一致;在地震作用下,围岩支护结构受力增长较小,锚杆受力超过300 MPa的百分比与围岩变形、塑性区的发展规律一致。研究成果对地下工程围岩抗震稳定性分析和抗震设计具有参考价值。     

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。     

溪洛渡大型地下厂房关键部位开挖围岩稳控技术

在大型地下厂房洞室群开挖过程中,主体大型洞室关键部位开挖及局部稳定控制工艺是关乎工程顺利进行的重点。以溪洛渡水电站为例,重点介绍了大型地下厂房关键部位开挖体型的设计、开挖顺序的研究及局部稳定控制工艺。工程实践表明,从设计至施工各阶段所采取的措施使地下厂房开挖过程顺利,围岩变形较小;所采取的开挖设计方案及施工工艺适当、可靠,可供同类工程参考借鉴。     

白鹤滩水电站左岸地下厂房支护优化设计

白鹤滩水电站地下厂房洞室群地质条件复杂。为了确保该大型地下洞室群围岩稳定,确定出合理的系统支护参数,根据工程类比初拟锚杆、锚索等系统支护参数,利用前期地质勘测成果,精确模拟了断层、层间错动带等大型地质结构面并根据实测地应力方向及数值对模型施加地应力,从而使计算模型更贴近实际。有限元计算结果表明:施加合适的系统支护参数,地下厂房高边墙最大变形量值由80~90 mm减少至50~60 mm,高边墙塑性区深度由支护前的约8~12 m减少到支护后的约5~7 m。经与监测数据对比分析可知,数值计算结果能比较客观地反映围岩变形的量级。施工期对特殊地质部位采取了针对性加强支护措施,确保了围岩稳定和施工安全。