電站大型地下洞室群主變洞確定性塊體穩(wěn)定性評價

隨著我國生產(chǎn)力水平的提高和經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，我國水．電工程數(shù)量逐年增多、工程規(guī)模越來越炎。但是，因為施工環(huán)境、施工條件和施工技術(shù)的不同，使得水電站地下洞室安全隱患時有發(fā)生，其產(chǎn)生原因各不相同。就過去多年的實際案例研究得出，在各種不同環(huán)境的水電站地下洞室安全隱患上，砌塊穩(wěn)定性一直處于首位，是影響水電站地下瀾室安全的主要因素。因此，在水電站施工建設(shè)中必須要做好地下洞室砌體安全研究工作。本文從水電站地下洞室的概念和特點入手，通過分析水電站地下洞室和巖體之問的關(guān)系闡述了砌決穩(wěn)定性提高方法。

介紹了某大型水電站調(diào)壓室洞室群的布置情況，包括三井、四井兩種不同方案調(diào)壓室洞室群的布置格局、洞室間距，以及附屬洞室布置。通過多方案的分析比較，確定了合理可行的設(shè)計方案。采用的研究方法主要是工程類比和有限元分析。

地下洞室中的隨機(jī)塊體是指由巖體中的隨機(jī)節(jié)理或者基體裂隙構(gòu)成的不確定性塊體,在已建的地下廠房中,這類塊體大量存在,這類塊體的穩(wěn)定性會對洞室的施工安全造成較大的影響。在設(shè)計中這類塊體常常是通過系統(tǒng)錨桿進(jìn)行加固,但由于塊體位置隨機(jī)性和幾何特征的不確定性,使得系統(tǒng)錨桿的長度和間距很難確定。本文以某水電站的地下洞室為研究對象,在深入了解地質(zhì)條件、巖體結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上,找出可能構(gòu)成隨機(jī)節(jié)理的分布規(guī)律,再分析節(jié)理與節(jié)理、節(jié)理和ⅰ、ⅱ類確定性結(jié)構(gòu)面可能的組合,得到可能的隨機(jī)塊體,然后采用塊體理論評價其穩(wěn)定性,得到隨機(jī)塊體的幾何特征和穩(wěn)定狀況,總結(jié)出最優(yōu)的錨桿長度,為地下洞室的系統(tǒng)錨桿長度的確定提供了理論依據(jù)

結(jié)合小灣水電站廠區(qū)地下洞室群的勘測和導(dǎo)流洞施工過程中揭露的實際地質(zhì)情況，簡述了在復(fù)雜地質(zhì)條件下圍巖穩(wěn)定性評價方法在施工建設(shè)中的應(yīng)用。

某水電站布置有大型的地下洞室群,其規(guī)模在國內(nèi)外已建和擬建的工程中都是十分罕見的。總體上說,地下廠房區(qū)巖體質(zhì)量較好,但由于多期的構(gòu)造作用,在廠房區(qū)巖層中發(fā)育有不同級別的結(jié)構(gòu)面,對圍巖的穩(wěn)定性有一定影響。對此,本文運用圍巖分類法和數(shù)值模擬法分析了廠房開挖后圍巖的整體穩(wěn)定性,然后運用unwedge軟件對主廠房頂拱部位的不穩(wěn)定塊體進(jìn)行了分析評價。

地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析——一、無壓洞室圍巖重分布應(yīng)力計算　　如果洞室半徑相對洞長很小，按平面應(yīng)變問題考慮，概化為受均布壓力的薄板中心小圓孔周邊應(yīng)力分布…………　　2塑性圍巖重分布應(yīng)力　　地下開挖后，洞壁的應(yīng)力集中最大,當(dāng)它超過圍巖屈服極限...

大朝山水電站大型地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析——對大朝山水電站地下廠區(qū)的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分類和評價，為設(shè)計、施工提供地質(zhì)依據(jù)．施工過程中對圍巖的變形、應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，觀測資料反映出地下洞室群的國巖是穩(wěn)定的．　　

圍巖的流變特性是影響地下洞室變形及長期穩(wěn)定的重要因素。在長期荷載作用下巖體會發(fā)生流變現(xiàn)象,特別軟弱夾層在較高應(yīng)力作用下其流變特性更為顯著。以某水電站大型地下洞室為例,針對該地下洞室附近圍巖存在著軟弱夾層,且有些軟弱夾層與開挖的洞室相互交匯,基于大型巖土工程分析軟件flac3d,采用黏彈塑性流變本構(gòu)模型(cvisc),模擬了地下洞室圍巖的流變力學(xué)行為;根據(jù)主廠房頂拱位移變化率規(guī)律確定出了開挖洞室2次支護(hù)的時間,對比分析了瞬時彈塑性條件下與考慮流變特性條件下洞室開挖后圍巖的位移變形、應(yīng)力場及塑性區(qū)的分布。數(shù)值模擬結(jié)果表明,由于著軟弱夾層的影響,洞室圍巖發(fā)生較大的變形,特別是在開挖洞室與軟弱夾層的交匯處圍巖隨著時間的長期變形量會更大,這對洞室的穩(wěn)定性有著一定的影響;對于水電站地下洞室的長期穩(wěn)定性分析,充分考慮巖體流變效應(yīng)是非常重要和必要的。

介紹了定位塊體、半定位塊體和隨機(jī)塊體的研究方法,以某水電站地下廠房結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征統(tǒng)計分析為基礎(chǔ),結(jié)合地下廠房洞室群結(jié)構(gòu)特征,應(yīng)用塊體理論研究了地下廠房區(qū)可能構(gòu)成的塊體類型,并對塊體的幾何特征與穩(wěn)定性進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明:定位塊體只可能在安裝間頂拱發(fā)育,表現(xiàn)為從頂拱直接墜落,體積約171m3,埋深12.2m;半定位、隨機(jī)塊體在安裝間、主機(jī)間發(fā)育較多,體積一般在20m3以下,埋深一般在1～5m,最大埋深為6.08～7.47m,不穩(wěn)定塊體多集中于頂拱,可采用6～10m系統(tǒng)錨桿對半定位、隨機(jī)塊體進(jìn)行錨固,局部采用加強(qiáng)錨桿。

基于地質(zhì)勘查資料,首先運用赤平極射投影方法定性評價了某水電站地下廠房安裝間的穩(wěn)定性,表明其邊墻、端墻和頂拱存在局部失穩(wěn)問題;然后利用塊體理論,將塊體分為定位塊體、半定位塊體與隨機(jī)塊體,僅考慮由三組結(jié)構(gòu)面與開挖面形成的楔形塊體,對安裝間中存在的三大類塊體進(jìn)行了定量統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果表明安裝間頂拱部位可能發(fā)育很大的定位塊體、半定位塊體和隨機(jī)塊體,且均從頂拱直接墜落,所有安全系數(shù)小于2的半定位塊體和隨機(jī)塊體均分布在頂拱。

cad技術(shù)日益成熟,已成為工程應(yīng)用技術(shù)的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。cad技術(shù)在地質(zhì)工程領(lǐng)域的應(yīng)用多基于二次開發(fā),通過程序計算剖面線及剖面上的各種界線,再以線、面作為基本圖元成圖,這樣計算相對復(fù)雜,特別是作三維分析不但數(shù)據(jù)量大、計算復(fù)雜,而且三維圖形展示的效果通常不佳,本文結(jié)合大型水電工程應(yīng)用實踐,針對以往地下廠房邊墻穩(wěn)定性分析中長大結(jié)構(gòu)面所控制塊體組合的搜索、三維圖形的分析、展示中的一些不足,探討以實體來描述地質(zhì)體的一種應(yīng)用方法,通過數(shù)學(xué)建模,建立研究目標(biāo)的cad真三維實體模型,不但能得到良好的三維圖形展示效果,而且能直接由圖獲取三維數(shù)據(jù),為地下洞室邊墻的穩(wěn)定性分析提供了一種有力的輔助手段。

湯屯高速公路存在大量變質(zhì)砂巖組成的高邊坡,巖體質(zhì)量一般較好,但結(jié)構(gòu)面發(fā)育,組合形成大量潛在失穩(wěn)塊體,這些塊體的穩(wěn)定性狀況直接影響邊坡安全。本文選取一個典型邊坡,通過對邊坡結(jié)構(gòu)面詳細(xì)地質(zhì)素描,查明構(gòu)成可能失穩(wěn)塊體的邊界條件,并利用塊體理論對可能失穩(wěn)的塊體在各種工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行計算,并結(jié)合塊體工程特性,對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)評價。該研究成果對該邊坡的支護(hù)優(yōu)化設(shè)計提供了基礎(chǔ)資料,同時對同類型的邊坡設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

地下洞室群的合理開挖方案對于圍巖的穩(wěn)定性和減少支護(hù)成本有著極其重要的意義。結(jié)合龍灘水電站地下洞室群,應(yīng)用快速拉格朗日法flac~(3d)。對設(shè)計院方案、施工方方案以及根據(jù)時空變載原理確定的3種不同開挖方案進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,提出了較優(yōu)的可變更的施工順序,為施工設(shè)計和現(xiàn)場施工提供了參考依據(jù)。

龍灘水電站地下洞室群的圍巖由陡傾角、軟硬相間的層狀砂巖和泥板巖構(gòu)成,層間斷層和錯動非常發(fā)育。運用有限元法和離散單元法模擬了地下洞室群開挖過程中圍巖的變形和破壞特征,評價了洞室群的整體穩(wěn)定性。計算成果表明:洞室群圍巖變形特征和破壞特征主要受斷層和層間錯動帶控制;洞室上游側(cè)墻的變形和破壞特征表現(xiàn)為圍巖順結(jié)構(gòu)面的剪切滑移:洞室下游側(cè)培則以傾倒變形破壞為主;頂拱變形表現(xiàn)為下沉,底板變形表現(xiàn)為輕微回彈,兩者的穩(wěn)定性較好:有限元和離散元模擬的圍巖變形和破壞特征基本一致。

地基的均勻性和穩(wěn)定性評價是巖土工程勘察中的一項重要內(nèi)容,本文從定性和定量兩方面對地基的均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行了論述,并對在不均勻地基的基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)采取的結(jié)構(gòu)措施提出建議。

在巖土工程的勘察過程中,地基的基礎(chǔ)可以說是其重要的組成部分,同時也是在建筑設(shè)計以及具體施工過程中的一個主要地質(zhì)依據(jù),所以建筑設(shè)計單位以及施工單位在制定方案之前,要對地基的均勻性以及其穩(wěn)定性進(jìn)行全面的評價?；诖?對地基的均勻性及穩(wěn)定性評價進(jìn)行探討。

官地電站廠房地處高山峽谷段、高地應(yīng)力區(qū)、高地震烈度區(qū)等,地質(zhì)條件復(fù)雜.在基本工程地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上,確定洞室群開挖后可能出現(xiàn)的塊體并評價其穩(wěn)定性.高地應(yīng)力環(huán)境下的大跨度地下洞室群的穩(wěn)定性分析研究評價較為復(fù)雜,應(yīng)根據(jù)地應(yīng)力、地質(zhì)體等采取不同的分析評價方法.官地電站運用多種方法進(jìn)行巖體質(zhì)量分析,運用地質(zhì)分析法和數(shù)值模擬法綜合確定研究區(qū)的地應(yīng)力場分布規(guī)律,運用有限元法研究地下洞室群的開挖效應(yīng)及群洞效應(yīng),最后進(jìn)行大型地下洞室群圍巖穩(wěn)定性評價,做到即有宏觀指導(dǎo)又有具體穩(wěn)定性研究,確保了圍巖的穩(wěn)定.

在上世紀(jì)90年代杜東菊等人編制的“中國區(qū)域穩(wěn)定工程地質(zhì)圖”的基礎(chǔ)上,開發(fā)了中國區(qū)域地殼穩(wěn)定性數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫存入了歷史地震、活動斷裂、地殼形變、活火山等大量內(nèi)動力地質(zhì)作用的信息。介紹了該數(shù)據(jù)庫開發(fā)的方法,提出了加權(quán)信息量法評價模型,在gis數(shù)據(jù)庫平臺上實現(xiàn)了用該模型對中國區(qū)域地殼穩(wěn)定性進(jìn)行評價。根據(jù)評價結(jié)果,按穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、次不穩(wěn)定、不穩(wěn)定4個級別對中國陸域范圍進(jìn)行了地殼穩(wěn)定性分區(qū),作出了分區(qū)圖,分區(qū)結(jié)果與實際吻合。

以某鐵路線邊坡危巖體作為研究對象,采用地質(zhì)特征結(jié)合穩(wěn)定性系數(shù)的方法進(jìn)行了危巖體穩(wěn)定性評價,根據(jù)計算結(jié)果及評價驗證了采用該方法確定危巖體的穩(wěn)定性分類是合適的。

采用8種成品sbs改性瀝青,根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtj052-2000)中t0661的方法,分別對其進(jìn)行熱儲存離析試驗;并且采用ar-2000型動態(tài)剪切流變儀對不同品牌的成品sbs改性瀝青及熱儲存離析試驗上、下部試樣進(jìn)行動態(tài)剪切試驗,以獲取sbs改性瀝青動態(tài)力學(xué)溫度譜。試驗表明,僅以離析試驗上下部軟化點差值小于2.5℃來評價sbs改性瀝青儲存穩(wěn)定性是不全面的,sbs改性瀝青在儲存中會產(chǎn)生軟化點的升高或衰減,這些同樣會導(dǎo)致瀝青的使用性能的不穩(wěn)定性。在溫度掃描下?lián)p耗因子tanδ是否出現(xiàn)平臺區(qū),即是否形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與sbs改性瀝青的儲存動力穩(wěn)定性的好壞沒有必然的聯(lián)系。

水電工程中的"深埋、大跨、高墻"型水工隧洞應(yīng)用越來越多,開挖過程中洞室的圍巖穩(wěn)定性問題顯得尤為突出。以西南某水電站為例,采用ansys軟件對地下廠房洞室群分層開挖進(jìn)行模擬計算。為同類工程及相關(guān)研究提供參考。

高地應(yīng)力條件下大型地下洞室群穩(wěn)定性綜合研究——從認(rèn)識論的角度提出數(shù)值仿真技術(shù)服務(wù)于地下工程實踐的pfp分析方法，并隨拉西瓦水電站地下廠房工程開挖進(jìn)度分3個階段對洞群圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)地分析和預(yù)測。研究成果表明：在高地應(yīng)力硬巖洞室群開挖過程中，不同...