地下洞室围岩顶拱承载力学机制及稳定拱设计方法.pdf

第32卷第4期 岩石力学与工程学报 v01．32No．4 2013年4月 ChineseJournal Mechanicsand April，2013 ofRock Engineering 地下洞室围岩顶拱承载力学机制及 稳定拱设计方法 钮新强1， 丁秀丽2 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北武汉430019) (1．长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010；2 摘要t受枢纽布置和地形地质条件的限制，三峡工程地下厂房布置于右岸白岩尖山体中，主厂房洞室上覆岩体最 薄处仅1倍厂房跨度，显然不满足现行规范关于上覆岩体厚度不小于2倍开挖宽度的要求。对于这类浅埋式的大 跨度高边墙地下厂房，在上覆岩体厚度有限及一定初始应力条件下，洞室顶拱的稳定性是必须解决的首要技术问 题。从岩体结构、岩体强度和地应力水平对围岩稳定性控制的角度出发，通过对地下厂房洞室围岩顶拱承载力学 机制的研究，提出地下洞室岩体稳定拱的定义及其存在的力学条件，给出地下洞室岩体稳定拱的确定方法，分析 采用地下洞室岩体稳定拱确定上覆岩体厚度的可行性，形成一套确定浅埋式地下厂房洞室埋置深度的稳定拱设计 方法。研究结果表明，三峡工程地下厂房顶拱围岩具备形成稳定拱的埋深条件和水平应力等条件，形成稳定拱的 最小埋深约为2／3倍洞跨，在上覆岩体中形成稳定拱的最小水平侧压系数应大于1．5，而最大水平侧压系数不宜高 于3．0。据此进行主厂房顶拱设计，多年的应用成效显示，地下厂房项拱围岩是稳定安全的，表明三峡工程地下厂 房顶拱在既定的围岩强度、岩体结构以及初始地应力水平等条件下，采用稳定拱设计方法确定洞室上覆岩体厚度 是合适、可靠的，能够保障洞室围岩稳定，满足工程安全的要求，可为解决大型浅埋洞室的设计提供理论基础和 科学依据。 关t词：岩石力学；浅埋地下洞室；上覆岩体厚度；承载力学机制；稳定拱设计方法 中田分类号lTu45 文献标识码：A 文章缩号：1000—6915(2013)04—0775—12 BEAlUNG OFTOPARCHANDSTABLEARCHDESIGN MECHANISM METHODFoRSURRoUNDINGRoCKOFUNDERGRoUNDCAVERNS NIU Xiuli2 Xinqian91，DING WaterResourcesCommission，Wuhan， r1．Chan百hmgInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Chang]iang ResearchInstitute，Wuhan，Hubei River 430019，China) YangtzeScientific Abstract：Asrestricted and conditions，the byprojectlayout，geologicaltopographical undergroundpowerhouse over ofThree is insidethemountainon bank．Theminimumthicknessofrockmass GorgesProiectarranged right isalm