开挖方式对地下厂房洞室群围岩力学特性的影响.pdfVIP

第43卷 第 l3期 人 民 长 江 Vo1．43，No．I3 2012年 7 月 Yangtze River July， 2012 文章编号 ：1001—4179(2012)13—0069—04 开挖方式对地下厂房洞室群围岩力学特性的影响 张 存 慧 ，石 伯 勋 ，肖 明 ，周 述 达 (1．长江勘测规划设计研究院，湖北 武汉 430010； 2．武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉430072) 摘要 ：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。 关 键 词 ：围岩 ；开挖卸荷 ；三维有限差分法 ；地下厂房 中图法分类号 ：TV731．6 文献标志码 ：A 天然岩体在初始应力场作用 下处于平衡状态 ，由 引水发电建筑物 由进水 口、引水隧洞、主厂房及安装 于人工开挖扰动，一定范围内的围岩应力重分布 ，力学 场、主变洞 、交通出线竖井 、尾水调压室 、尾水隧洞 、尾 特征表现为大面积的卸荷 “。卸荷岩体力学概念最 水 出口、地面出线场、交通洞 、通风竖井及厂外排水系 早由哈秋龄教授提出，随着理论研究的逐步深入及工 统等组成。主厂房、主变洞 、尾水调压室三大洞室平行 程技术的发展 ，卸荷岩体力学越来越受到研究人员及 布置 ，地下厂房最大开挖尺寸为 321m ×31．8m × 工程界的重视 。到 目前为止，采用卸荷岩体力学理论 86．9m (长 ×宽 ×高)、主变洞最大开挖尺寸为 255．6 对水工建筑物中的船 闸高边坡 、坝肩边坡 、进水 口边坡 m×18．5mx34．2111(长 ：《宽 ×高)、调压室最大开挖 等超大型边坡工程开展了较多的研究工作 ，相关研究 尺寸为225ITI×32nl×110m (长 ×宽 ×高)。 成果已成功地应用到工程实践 中。 1．2 厂区基本地质条件 目前水电站地下厂房洞室群正朝着高边墙 、大跨 本文仅针对左岸地下厂房洞室群进行分析研究。 度方向发展 ，洞室群规模的超大型化导致洞周 围岩开 左岸电站地下厂房洞室群位于左坝肩下游 ，纵轴线方 挖卸荷问题 、临空面岩体质量劣化问题突出，从而对地 位角为 NE60。，与岩层走 向夹角约 4O。，主厂房距坝肩 下厂房洞室群的整体稳定性产生不利影响。本文结合 (高程 854in)最小距离约 110m，距岸边约80m。 工程实例，应用卸荷岩体力学理论 ，对某电站地下厂房 厂区最大主应力范围为 10．5～20MPa，属中等地 洞室群开挖前后的力学特性进行 了对 比分析 ，得到不 应力场，最大水平主应力方向为 N19。E；主厂房区域岩 同分期开挖方案对洞周围岩 的卸荷影响范 围，研究成 体主要为落雪组第三段第一亚段厚层灰岩及大理岩