拉西瓦工程河谷區(qū)高地應(yīng)力場反演與形成機(jī)理

本文在分析拉西瓦壩址高地應(yīng)力現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,研究了壩軸線剖面地應(yīng)力的空間變化規(guī)律、河谷應(yīng)力集中程度和范圍等,據(jù)此進(jìn)行了河谷應(yīng)力分帶,為恰當(dāng)選擇壩肩嵌入深度和開挖方式提供了科學(xué)依據(jù)。

拉西瓦水電站高地應(yīng)力區(qū)特大地下廠房開挖施工技術(shù)——拉西瓦水電站地下廠房廠區(qū)地應(yīng)力高、地質(zhì)條件較復(fù)雜，特大廠房與眾多洞室的立體交叉，增加了廠房特別是高邊墻的施工難度，圍巖穩(wěn)定和快速施工是本工程的難點和重點。該地下廠房的施工方法、施工程序、爆破參...

拉西瓦水電站地下廠房廠區(qū)地應(yīng)力高、地質(zhì)條件較復(fù)雜,特大廠房與眾多洞室的立體交叉,增加了廠房特別是高邊墻的施工難度,圍巖穩(wěn)定和快速施工是本工程的難點和重點。該地下廠房的施工方法、施工程序、爆破參數(shù),可為以后同類工程施工提供一定的經(jīng)驗和借鑒。

運用三維回歸原理,對泥巴山隧道場區(qū)高地應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值回歸,回歸和實測結(jié)果吻合良好,能較好地反映場區(qū)地應(yīng)力狀況。隧道軸線附近的高地應(yīng)力達(dá)30~50mpa,區(qū)內(nèi)斷層較多,軟、硬巖石交錯,巖爆可能性較大,施工應(yīng)予特別注意。

針對大崗山水電站壩區(qū)v型河谷地形地貌特征,根據(jù)地應(yīng)力實測資料及地質(zhì)構(gòu)造條件,考慮邊坡淺表全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化地層以及斷層破碎帶對壩區(qū)初始地應(yīng)力場的影響,建立了壩區(qū)初始地應(yīng)力場三維回歸計算分析模型。通過多元回歸三維數(shù)值計算,求得地應(yīng)力最優(yōu)回歸系數(shù),較為準(zhǔn)確地反演了大崗山壩區(qū)的初始地應(yīng)力場。計算結(jié)果表明,大崗山壩區(qū)初始地應(yīng)力場是一個在淺部以構(gòu)造應(yīng)力為主、在深部以自重應(yīng)力為主、由構(gòu)造應(yīng)力和自重應(yīng)力聯(lián)合組成的中等偏高的地應(yīng)力場,研究結(jié)果為壩區(qū)邊坡開挖及長期穩(wěn)定性分析提供了重要依據(jù)。

在對江坪河水電站區(qū)域地應(yīng)力場特征進(jìn)行實測分析的基礎(chǔ)上,通過對三維模型施加不同的邊界載荷,對比分析應(yīng)力擬合點處的計算應(yīng)力與實測應(yīng)力,采用三維數(shù)值分析方法對水電工程壩址區(qū)初始地應(yīng)力場進(jìn)行反演分析。結(jié)果表明:江坪河水電站壩址區(qū)初始地應(yīng)力場量值較低,最大主應(yīng)力為2.5mpa,方向為n45°w;最小主應(yīng)力為1.5mpa,方向為n45°e。應(yīng)力擬合點處應(yīng)力計算值與實測值較為接近,表明反演得到的壩址區(qū)初始地應(yīng)力場是合理的,符合壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造歷史背景。

大跨度預(yù)應(yīng)力空心板在拉西瓦工程中的應(yīng)用——摘要：拉西瓦水電站750kv戶外出線樓屋面采用大跨度預(yù)應(yīng)力空心板和現(xiàn)澆板梁疊合結(jié)構(gòu)相結(jié)合方式，為確保施_丁質(zhì)量．加快施l_[進(jìn)度，從大跨度預(yù)應(yīng)力空心板生產(chǎn)施工技術(shù)、板端裂縫控制等方面進(jìn)行研究與應(yīng)用。放張后板端...

拉西瓦水電站750kv戶外出線樓屋面采用大跨度預(yù)應(yīng)力空心板和現(xiàn)澆板梁疊合結(jié)構(gòu)相結(jié)合方式,為確保施工質(zhì)量,加快施工進(jìn)度,從大跨度預(yù)應(yīng)力空心板生產(chǎn)施工技術(shù)、板端裂縫控制等方面進(jìn)行研究與應(yīng)用。放張后板端裂縫控制在0.4mm以內(nèi),單板靜載試驗結(jié)果顯示荷載承載力達(dá)到35.5kn/m2,板梁疊合屋面結(jié)構(gòu)靜載試驗結(jié)果顯示屋面荷載承載力大于115kn/m2。

1概況拉西瓦工程由壩高250m的砼雙曲拱壩、壩后水墊塘及二道壩、壩身泄洪表孔、深孔及右岸地下廠房、主變開關(guān)室組成。水庫庫容10.79億m3,電站裝機(jī)容量4200mw。地下洞室群由"三大洞室"(廠房、主變開關(guān)

近年來大型水電站廠房趨向修建于地下，大斷面洞室開挖是地下廠房建設(shè)的基礎(chǔ)，本文通過對比分析拉西瓦地下廠房中導(dǎo)洞開挖和主變開關(guān)室半洞開挖方案，從施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、洞身安全等方面論述了半洞開挖方案的優(yōu)點，為同類工程開挖施工提供了新的方法、新的思路。

為探明藍(lán)家?guī)r超大埋深特長公路隧道軸線方向的初始地應(yīng)力場狀態(tài),依據(jù)工程地質(zhì)勘察報告,利用有限元計算軟件ansys建立了工程區(qū)三維地質(zhì)模型;以現(xiàn)場水壓致裂法測得的初始地應(yīng)力資料為研究基礎(chǔ),通過地質(zhì)力學(xué)分析確定影響初始地應(yīng)力場形成的主要因素,并將其表達(dá)為數(shù)值計算所需的邊界和初始條件;在各影響因素單獨作用下,計算得到水壓致裂法各測點位置的地應(yīng)力量值;運用多元回歸分析獲得了藍(lán)家?guī)r隧道軸線方向上的初始地應(yīng)力場分布規(guī)律。根據(jù)藍(lán)家?guī)r隧道軸線處地應(yīng)力場回歸方程,計算得到現(xiàn)場應(yīng)力解除法各測點位置處的地應(yīng)力,并與實測結(jié)果進(jìn)行比較,從而驗證反演回歸計算結(jié)果的合理性。結(jié)果表明:主應(yīng)力量值隨埋深呈現(xiàn)出近似線性增長的關(guān)系,垂直主應(yīng)力等于或略大于單位面積上覆巖層的自重應(yīng)力;主應(yīng)力量值呈現(xiàn)出s_h(最大水平主應(yīng)力)>s_h(最小水平主應(yīng)力>s_v(垂直主應(yīng)力)的規(guī)律,表明藍(lán)家?guī)r隧道初始地應(yīng)力場以水平構(gòu)造應(yīng)力為主導(dǎo);主應(yīng)力量值大部分在20mpa以上,說明藍(lán)家?guī)r隧道為高地應(yīng)力場隧道;最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力的量值相差較大,根據(jù)摩爾-庫侖強(qiáng)度理論可知隧道水平面內(nèi)存在較大剪應(yīng)力,易導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生過大變形或破壞;在斷層經(jīng)過區(qū)域,受斷層擠壓剪切作用,地應(yīng)力變化劇烈,相對斷層前后的地層而言有一定的應(yīng)力松弛。

云南某水電站擬建壩高261.5m,裝機(jī)容量5850mw,采用左岸地下發(fā)電系統(tǒng),由主廠房、主變室、尾水調(diào)壓室以及尾水洞等構(gòu)成。在巖體結(jié)構(gòu)模型概化的基礎(chǔ)上,采用三維有限元數(shù)值分析方法,反演及總結(jié)了地應(yīng)力場的分布特征和變化規(guī)律,為洞室群穩(wěn)定性評價和工程設(shè)計施工提供了基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。

巖體初始地應(yīng)力場是地下洞室圍巖穩(wěn)定與支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計所需要的基本因素之一,初始地應(yīng)力場是否可靠將直接影響到工程設(shè)計與施工的可靠性與安全性。結(jié)合某水電站廠區(qū)的地質(zhì)條件及地應(yīng)力實測資料,引入灰色控制系統(tǒng)理論,采用三維有限元法和采用靜態(tài)的三因素灰色計算模型gm(0,3)對廠區(qū)巖體初始應(yīng)力場進(jìn)行回歸反演分析。計算結(jié)果表明,廠區(qū)存在較大的水平向地質(zhì)構(gòu)造作用,巖體的地應(yīng)力由自重和構(gòu)造應(yīng)力疊加而成。實測點的計算應(yīng)力值與實測值在量值上和方向上都較為接近,表明經(jīng)過回歸得到的地應(yīng)力場是合理的,從而獲得地下廠房廠區(qū)初始應(yīng)力場較為合理的分布規(guī)律,為地下廠房的開挖模擬及穩(wěn)定性分析提供了合理的初始應(yīng)力場。

依據(jù)南水北調(diào)西線工程阿達(dá)壩區(qū)工程地質(zhì)條件以及實測地應(yīng)力資料,采用多元線性回歸分析理論以及flac3d計算程序,對建立的壩區(qū)三維地質(zhì)概化模型進(jìn)行計算,求出最優(yōu)回歸系數(shù)。對比回歸計算值與現(xiàn)場實測值發(fā)現(xiàn),二者量值相當(dāng)且方向上接近,表明經(jīng)過回歸得到的地應(yīng)力場是合理的,從而獲得壩區(qū)較為準(zhǔn)確的初始地應(yīng)力場分布規(guī)律。進(jìn)一步分析結(jié)果表明,(1)谷底應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯,應(yīng)力集中區(qū)的垂直深度達(dá)80m,應(yīng)力峰值約為15mpa;(2)相距僅350m左右的兩個鉆孔,其最大水平主應(yīng)力方向差異較大,反映出河谷區(qū)地形地貌對巖體應(yīng)力方向強(qiáng)烈的控制作用;(3)壩區(qū)為中等地應(yīng)力區(qū),在淺部以構(gòu)造應(yīng)力為主,隨著埋深的增加,自重應(yīng)力場控制作用逐漸增強(qiáng)。研究成果可為壩址及引水隧洞軸線布置的設(shè)計與施工提供重要依據(jù)。

第23卷第23期巖石力學(xué)與工程學(xué)報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。 *國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973)項目(2002cb412708)及中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所前沿領(lǐng)域基金(q000216)資助課題。 作者梅松華簡介：男，29歲，2001年于長沙礦冶研究院獲采礦工程專業(yè)碩士學(xué)位，現(xiàn)為河北大學(xué)講師、中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所在職博士 研究生，主要從事巖石力學(xué)數(shù)值計算方面的研究工作。e-mail：msh_mail@sina.com。 龍灘水電站左岸地下廠房區(qū) 三維地應(yīng)力場反演分析* 梅松華1 ，2 盛謙

在龍灘地下廠房區(qū)工程地質(zhì)和試驗洞變形監(jiān)測結(jié)果綜合分析的基礎(chǔ)上,建立地質(zhì)概化和試驗洞施工開挖模型;采用地應(yīng)力場隨埋深變化呈線性分布的假設(shè),并根據(jù)地應(yīng)力測試成果,確定地應(yīng)力場的分布區(qū)間。在此基礎(chǔ)上,采用均勻設(shè)計方法和三維顯式有限差分法,通過模擬試驗洞的開挖變形,對龍灘水電站廠房區(qū)巖體地應(yīng)力場進(jìn)行了三維變形反演分析。對比計算位移和監(jiān)測位移,計算各方案的位移目標(biāo)函數(shù),獲得了巖體地應(yīng)力場沿深度的分布規(guī)律。比較監(jiān)測與計算位移,兩者在量值上相當(dāng),在變形趨勢上也基本相同,而且實測與計算所得的地應(yīng)力值較吻合,表明所獲得的巖體地應(yīng)力場是基本合理的,同時說明此反演方法簡便、有效。

大崗山水電站地下廠房區(qū)三維地應(yīng)力場反演分析——初始地應(yīng)力場是地下廠房工程設(shè)計和穩(wěn)定性分析的重要依據(jù)，通常工程區(qū)實測地應(yīng)力點較少，必須在有限的地應(yīng)力資料基礎(chǔ)上，采用反演分析方法獲得整個工程區(qū)地應(yīng)力場。結(jié)合大崗山水電站地形地貌條件和地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，...

結(jié)合某水電站壩區(qū)地形地質(zhì)條件,利用21個測點的實測資料對壩區(qū)的地應(yīng)力場進(jìn)行三維有限元回歸分析,揭示了該地區(qū)域內(nèi)巖體初始地應(yīng)力場的基本特征和分布規(guī)律,并研究了地質(zhì)構(gòu)造和左右岸各類結(jié)構(gòu)面對壩址區(qū)初始地應(yīng)力場的影響.

在分析糯扎渡水電站地下廠房區(qū)工程地質(zhì)資料及地應(yīng)力實測資料的基礎(chǔ)上,建立了三維地質(zhì)概化模型。對現(xiàn)有地應(yīng)力場反演方法進(jìn)行優(yōu)缺點與適用性分析,確定采用應(yīng)力回歸反演法。根據(jù)應(yīng)力回歸法原理,借助三維有限差分程序flac3d,對施加應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件模擬構(gòu)造作用的效果做了對比,確定采用施加位移邊界條件模擬構(gòu)造作用。同時考慮到研究區(qū)域總體地應(yīng)力水平較低的實際情況,通過試算確定了模擬各構(gòu)造作用的位移邊界值的大小。通過模擬計算,獲得了影響地應(yīng)力場形成的各因素(自重與構(gòu)造作用)單獨作用下的基本應(yīng)力場并提取得到測點處的計算應(yīng)力值,繼而形成回歸分析樣本數(shù)據(jù),由此建立實測應(yīng)力與自重應(yīng)力分量及各基本構(gòu)造作用應(yīng)力分量間的多元線性回歸關(guān)系,得到最優(yōu)回歸系數(shù)。對比實測與反演所得應(yīng)力,兩者在數(shù)值上的差值在可接受的范圍內(nèi),方向上則基本接近。反演所得地應(yīng)力場的規(guī)律性與依據(jù)實測數(shù)據(jù)所做的推斷基本一致,可用于后續(xù)調(diào)壓井及相關(guān)區(qū)域洞室開挖穩(wěn)定性分析。

初始地應(yīng)力場是地下廠房工程設(shè)計和穩(wěn)定性分析的重要依據(jù),通常工程區(qū)實測地應(yīng)力點較少,必須在有限的地應(yīng)力資料基礎(chǔ)上,采用反演分析方法獲得整個工程區(qū)地應(yīng)力場。結(jié)合大崗山水電站地形地貌條件和地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征,基于地下廠房區(qū)地應(yīng)力實測資料,研究了地下廠房區(qū)地應(yīng)力場分布特征;在此基礎(chǔ)上,采用有限元數(shù)學(xué)模型多元回歸方法,進(jìn)行了大崗山水電站地下廠房地應(yīng)力場三維反演分析研究,獲得了地下廠房區(qū)域地應(yīng)力分布規(guī)律和影響因素的認(rèn)識。結(jié)果表明,大崗山工程區(qū)地應(yīng)力場分布受構(gòu)造應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌的綜合影響,巖性對地應(yīng)力影響較小,巖脈與斷層影響顯著;在地下廠房區(qū)最大水平主應(yīng)力σh、最小水平主應(yīng)力σv、鉛直向應(yīng)力σh關(guān)系為σh>σv>σh,地應(yīng)力量值中等,側(cè)壓力系數(shù)垂直廠房軸線方向為0.5～0.6,軸線方向為1.1～1.3。

初始地應(yīng)力場是影響巖體工程穩(wěn)定性的重要因素之一,是巖土工程設(shè)計所需的基本指標(biāo)。結(jié)合錦屏水電站壩區(qū)的工程地質(zhì)條件以及實測地應(yīng)力資料,采用三維有限單元法,引入灰色控制系統(tǒng)理論,對壩區(qū)的初始應(yīng)力場進(jìn)行回歸分析,求出最優(yōu)回歸系數(shù);實測點回歸值與實測值的對比分析表明兩者在量值和方向上接近,表明回歸所得的應(yīng)力場是合理的,從而獲得壩區(qū)初始地應(yīng)力場,為壩區(qū)高邊坡、地下廠房的開挖模擬及長期穩(wěn)定性提供了合理的三維初始應(yīng)力場。

基于小灣水電站壩址區(qū)工程地質(zhì)地形條件,研究分析了影響工程考察域初始地應(yīng)力場的基本因素及其空間分布,建立了壩址區(qū)三維有限元計算模型和初始地應(yīng)力場參數(shù)空間分布模型;利用大型通用有限元軟件msc.marc和地應(yīng)力實測資料,借助最小二乘法原理,以回歸精度為目標(biāo)函數(shù),優(yōu)化了構(gòu)造擠壓荷載的模擬和作用組合,實現(xiàn)了初始應(yīng)力場空間分布模型的參數(shù)估計。計算結(jié)果表明,改進(jìn)后的方法較傳統(tǒng)方法回歸精度有了較大提高,能較為合理地模擬小灣壩址區(qū)三維初始地應(yīng)力場。