拉西瓦水電站地下廠房頂拱塊體穩(wěn)定分析與支護(hù)設(shè)計(jì)

為了保證施工期及運(yùn)行期地下洞室的穩(wěn)定,根據(jù)地質(zhì)條件在拉西瓦水電站地下廠房頂拱施工中采用了1500kn無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索加固,其主要內(nèi)容包括預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)、鉆孔、錨索制安、灌漿、墊座及外錨頭混凝土澆筑、張拉。闡述了大型地下洞室在不良地質(zhì)下采用預(yù)應(yīng)力錨索加固的必要性和重要性。

拉西瓦水電站廠房地處峽谷山高坡陡,河谷狹窄,區(qū)域地應(yīng)力場較高,局部存在構(gòu)造破碎帶,同時開挖尺寸規(guī)模巨大,圍巖主要為脆硬的花崗巖,對洞室穩(wěn)定極為不利。為了評判開挖后圍巖的穩(wěn)定及支護(hù)設(shè)計(jì)的長期安全,需要對圍巖的巖體力學(xué)參數(shù)和初始應(yīng)力場進(jìn)行反演確定。首先,利用現(xiàn)場初始地應(yīng)力的實(shí)測值反演大范圍內(nèi)的巖體構(gòu)造地應(yīng)力場分布,然后,利用洞室分層開挖擾動下,廠房上部關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)測位移檢驗(yàn)并修正反分析地應(yīng)力結(jié)果,得到了較為準(zhǔn)確的三維地應(yīng)力分布,為后續(xù)地下廠房開挖圍巖的穩(wěn)定性及支護(hù)設(shè)計(jì)和長期安全的評價與預(yù)測,提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù),有效地指導(dǎo)了廠房開挖施工。廠房開挖完成后的圍巖位移的實(shí)際監(jiān)測結(jié)果與采用反演地應(yīng)力場與巖體參數(shù)得到的廠房圍巖位移值的一致性表明,地應(yīng)力場反演結(jié)果與實(shí)際地應(yīng)力值一致。

水利水電工程錨索加固常采用混凝土錨墩,但對地下工程,這種錨墩存在很多弊端。介紹了青海拉西瓦水電站地下廠房巖壁加固采用鋼墊板錨墩代替混凝土錨墩的情況,并通過現(xiàn)場試驗(yàn)證實(shí)了其可靠性和實(shí)用性。

映秀灣水電站地下廠房位于岷江左岸的道班溝下140m處,施工時按設(shè)計(jì)要求,在廠房頂拱布置了兩個監(jiān)測斷面并埋設(shè)了原體觀測儀器。1967年以后的幾年間,觀測電纜不斷被偷割,被迫中止了觀測。1971年電站投入運(yùn)行后,頂拱襯砌混凝土多處出現(xiàn)縱、橫向裂縫。為觀測裂縫發(fā)展情況,監(jiān)測頂拱安全,在1977年5月至1987年12月期

冶勒水電站地下廠房支護(hù)設(shè)計(jì)——冶勒水電站地下廠房工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜。通過對地下廠房工程地質(zhì)問題勘察和施工等資料的分析與評價，提出了剛性支護(hù)方案，經(jīng)有限元分析表明，地下洞室群在整體上是穩(wěn)定的　　

導(dǎo)流隧洞堵頭的穩(wěn)定性與大壩同等重要。在抗剪斷理論的基礎(chǔ)上,采用非線性有限元分析方法,對拉西瓦水電站導(dǎo)流隧洞堵頭進(jìn)行了三維有限元計(jì)算,并對堵頭結(jié)構(gòu)特征位置的應(yīng)力、變形以及堵頭整體的抗剪斷安全系數(shù)等方面展開了細(xì)致深入的分析。結(jié)果表明:44m長度堵頭部分可以滿足初期封堵需要,65m長度可以滿足后期水庫蓄水封堵需要,分段封堵分期擋水方案是可行的。

拉西瓦水電站兩岸壩基邊坡最大開挖坡高達(dá)220m,其穩(wěn)定問題是本工程安全的重要問題之一。采用赤平投影法對兩岸壩基邊坡可能存在的楔形體滑動進(jìn)行穩(wěn)定分析,采用剛體極限平衡法對可能滑動的楔形體進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。在此基礎(chǔ)上,對兩岸壩基邊坡采用錨索、錨筋樁、錨桿及掛網(wǎng)噴錨等加固措施,從而達(dá)到了穩(wěn)定邊坡的目的。

基于地質(zhì)勘查資料,首先運(yùn)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(jì),統(tǒng)計(jì)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。

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(jì)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(jì)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。

大朝山水電站地下廠房頂拱支護(hù)設(shè)計(jì)方案經(jīng)有關(guān)專家咨詢后取消了大部分鋼筋混凝土襯砌，本文從工程處理角度對主要受軟弱夾層影響的地下廠房頂拱支護(hù)問題進(jìn)行探討。從而引出“內(nèi)支護(hù)”和“外支護(hù)”的概念，以及探討二者在本工程中的應(yīng)用。

該文闡述街面水電站應(yīng)用三維非線性彈塑性有限元方法,對地質(zhì)復(fù)雜的地下廠房洞室結(jié)構(gòu)圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性分析,提出采用分期分層開挖、錨噴復(fù)合支護(hù)方案實(shí)行支護(hù)動態(tài)設(shè)計(jì)。監(jiān)測結(jié)果表明,復(fù)合支護(hù)形式安全可行。

文章以小孤山水電站工程地下廠房洞室圍巖為對象,運(yùn)用三維彈塑性有限元分析方法,對該工程地下洞室群進(jìn)行整體計(jì)算,得出開挖過程中和開挖結(jié)束后洞室圍巖的應(yīng)力、變形情況,對小孤山地下廠房洞室群圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評價。

小灣水電站地下廠房洞室群圍巖穩(wěn)定分析——本文重點(diǎn)介紹了小灣水電站地下廠房洞室群不同開挖程序圍巖的穩(wěn)定。爆破震動對圍巖的動力影響，不同支護(hù)方案洞室穩(wěn)定情況及圍巖支護(hù)的建議，可供小灣水電站及類同地下廠房設(shè)計(jì)、施工參考?！　?/p>

向家壩水電站地下廠房洞室群圍巖穩(wěn)定分析——采用三維彈塑性損傷有限元數(shù)值分析法對向家壩地下廠房洞群圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析論證。探討了圍巖力學(xué)參數(shù)以及圍巖力學(xué)模型對洞周塑性區(qū)、應(yīng)力與位移的影響，通過多種方案計(jì)算和比較，論證了向家壩地下廠房大型洞室參...

木座水電站為涪江上游左岸一級支流火溪河上的第三級電站,設(shè)計(jì)水頭262.7m,設(shè)計(jì)流量43.02m3/s,引水隧洞長12km,裝機(jī)容量2×50mw。采用地下廠房方案,廠房水平埋深250m,垂直埋深185m。巖體為新鮮絹云母石英千枚巖或新鮮變粒巖。根據(jù)本工程廠房布置特點(diǎn)及地質(zhì)條件進(jìn)行了地下廠房圍巖穩(wěn)定分析,同時對巖錨梁的應(yīng)力分布進(jìn)行分析,從而提出了切實(shí)可行的施工程序。

街面水電站地下廠房洞室支護(hù)設(shè)計(jì)——該文闡述街面水電站應(yīng)用三維非線性彈塑性有限元方法，對地質(zhì)復(fù)雜的地下廠房洞室結(jié)構(gòu)圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性分析，提出采用分期分層開挖、錨噴復(fù)合支護(hù)方案實(shí)行支護(hù)動態(tài)設(shè)計(jì)。監(jiān)測結(jié)果表明，復(fù)合支護(hù)形式安全可行?！　?/p>

龍灘水電站地下廠房錨索支護(hù)設(shè)計(jì)——龍灘水電站地下廠房是目前世界上規(guī)模最大的地下廠房，長388．5m，高76．7m．支護(hù)設(shè)計(jì)能否滿足要求是電站后期安全運(yùn)行的重要保證。本文就龍灘地下廠房主要的一種支護(hù)形式——錨索支護(hù)進(jìn)行了全而的論述，其布置形式和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...

采用有限元方法反演某水電站地下廠房廠區(qū)初始地應(yīng)力場。采用zienkiewicz-pande的雙曲線屈服準(zhǔn)則,對某水電站地下廠房洞室群的開挖過程進(jìn)行了三維彈塑性有限元模擬。為反映錨固支護(hù)對圍巖的加固作用和評價地下廠房洞室群支護(hù)參數(shù)的合理性,提出了可以考慮抗剪作用的隱式錨桿單元和可以考慮預(yù)應(yīng)力效果隱式錨索單元。計(jì)算結(jié)果表明,該洞室群在洞室布局、開挖順序和支護(hù)參數(shù)等方面是合理的,各主要洞室群的穩(wěn)定性總體較好。

本文重點(diǎn)介紹了小灣水電站地下廠房洞室群不同開挖程序圍巖的穩(wěn)定。爆破震動對圍巖的動力影響,不同支護(hù)方案洞室穩(wěn)定情況及圍巖支護(hù)的建議,可供小灣水電站及類同地下廠房設(shè)計(jì)、施工參考

錦屏二級水電站地下廠房是典型的大跨度、高邊墻地下洞室群,工程區(qū)地質(zhì)條件較復(fù)雜,節(jié)理發(fā)育,斷層較多,高邊墻及洞室間巖柱的穩(wěn)定性是洞室設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。采用flac3d軟件對洞室群進(jìn)行了數(shù)值開挖模擬,獲得了洞周圍巖變形特征及應(yīng)力分布狀態(tài),為洞室設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)。

采用三維彈塑性損傷有限元數(shù)值分析法對向家壩地下廠房洞群圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析論證。探討了圍巖力學(xué)參數(shù)以及圍巖力學(xué)模型對洞周塑性區(qū)、應(yīng)力與位移的影響,通過多種方案計(jì)算和比較,論證了向家壩地下廠房大型洞室參數(shù)、支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)的合理性。綜合分析后認(rèn)為:向家壩水電站右岸地下廠房洞室群的成洞條件較好,圍巖基本是穩(wěn)定的,經(jīng)過錨噴支護(hù)后整體穩(wěn)定是有保證的。

清水混凝土的最終表現(xiàn)效果60%取決于混凝土的澆筑質(zhì)量,40%取決于混凝土后期的保護(hù)。從模板設(shè)計(jì)安裝、混凝土澆筑和成品保護(hù)等方面介紹了拉西瓦水電站地下廠房工程清水混凝土施工的技術(shù)措施及經(jīng)驗(yàn)體會。