某电站地下厂房围岩变形特征分析.doc

1、某电站地下厂房围岩变形特征分析摘要：结合地质、监测及施工资料，对地下厂房施工期围岩的变形与破坏特征进行分析。分析结果表明，厂房顶拱变形不超过 15mm，边墙变形受岩石碎裂程度、边墙距开挖面的高度、相邻洞室开挖爆破因素影响，在低地应力的条件下，围岩破碎程度越高，围岩变形量值越大。母线洞开挖对厂房边墙 CZ0+143.125 断面变形影响较大，平均变形速率为0.46mm/d。在围岩稳定性差、低地应力的条件下，合理选择施工程序，减小对围岩的扰动是值得研究的课题。 关键词：电站；地下厂房；低应力；围岩破碎；变形特征；裂缝机制 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 1 工程地质条件 主厂房洞室包括主机

2、间、安装间和地下副厂房三部分。开挖总长度219.90m。岩锚吊车梁以上开挖跨度为 25.7m，以下为 23.50m，主变洞开挖尺寸 193.16m19.70m 22.0m(长宽高)。厂区最大平面主应力为6.3MPa，属低应力，方位角为 350o。主厂房地质条件差，、类围岩居多，类约占 64.8%、类约占 12.0%，且围岩结构破碎，节理、裂隙发育 13。 2 岩体变形特征 2.1 围岩变形空间特征 分别从顶拱、边墙 2 个方面分析地下厂房围岩变形的空间分布特征。图 1 厂房顶拱处孔口变形-时间曲线 Fig.1 Portal deformations vs.time in underground

3、 powerhourse roof 如图 1 所示厂房顶拱处孔口变形曲线。每条曲线都有位移急剧增长的过程，且这期间位移增量占截稿前位移总量的 54.5%78.6%，位移总量均不超过 15mm，随时间的推移，增长不大，曲线接近直线。说明厂房顶拱变形趋于稳定。 图 2 主厂房下游边墙孔口变形-时间过程曲线 由图 2 厂房下游边墙孔口变形-时间过程线可知：每条曲线都有漫长的“爬坡”过程，围岩从开始变形到最后稳定，经历了 48 个月时间。Mc4-6-1、Mf1-6-1 曲线截止 2013 年 4 月初变形量已经分别达到62mm、30mm,且仍然没有停止的迹象。 2.2 围岩变形时间特征 在地下厂房施工

4、过程中，围岩时效变形的发展随着时间的推移表现出两种不同的趋势：一种是随着支护措施的加强及时间的推移，时效变形逐步消失，见图 1。在主厂房顶拱开挖期间，围岩发生急剧变形，但随着开挖的完成，各断面顶拱围岩位移基本不变； 另一种是变形量随时间推移持续发展，这种情况主要发生在主厂房下游边墙。从图 3 中可以看出，在主变洞开挖与主厂房第层开挖期间，多点位移计 Mc4-6 岩壁位移为 22.99mm，占截稿前岩壁位移总量的35.7%。在 5#、6#母线洞与厂房第层开挖期间（2012100120121129） ，岩壁位移量为 32.25mm，占截稿前岩壁位移总量的 50.2%，且深层围岩位移量较大。在主厂房

5、开挖间歇期间（2012031620120525/2012062020120921）只有主变洞开挖施工，但多点位移计 Mc4-6 位移却一直增长，可见主变洞开挖对其有较大影响。 图 3 多点位移计 Mc4-6 变形过程与开挖关线图 Fig.3 Ralation between deformations process and excavation for multipoint extensometer Mc44-6 3 岩体的变形机制分析 由于 CZ0+143.125 部位岩体要比 37 部位岩体破碎的多，而且整体向主变洞方向变形，该断面边墙位移远远超过相邻断面，所以在低地应力的条件下，岩石的破

6、碎程度决定了围岩的变形量的大小。由此可见，地下洞室群的变形极为复杂，相邻洞室的开挖施工均对围岩变形产生较大影响4。 4 结论 某电站地下厂房地应力较低，围岩破碎，节理、裂隙较多，地下水丰富，其围岩变形与破坏产生以下特点： 1、主厂房顶拱在爆破开挖期间围岩位移急剧增长，随着开挖面的远离，支护的跟进，顶拱围岩变形趋于稳定，变形量值普遍小于 15mm。 2、厂房边墙位移不但受厂房下卧开挖影响，而且受主变洞和母线洞开挖影响，尤其是母线洞的开挖，导致围岩变形速率急剧增长； 3、在低地应力的条件下，岩石的破碎程度决定了围岩变形量的大小。围岩破碎程度越高，围岩变形量值越大。而且表现出一定的时效变形特征。 4

7、、虽然主厂房地应力较低，但仍导致下游腰拱部位混凝土喷层裂缝。其机理为岩体在应力条件下的卸荷劈裂和向临空面的屈曲破坏的结果。 5、相邻洞室的开挖对围岩位移均有影响，因此，确定合理的施工程序是地下洞室群施工中值得研究的课题。 6、在地应力较低、围岩整体性差的地质条件下，边墙围岩变形主要受竖直方向边墙某处与开挖面距离的影响，两者相距越大，边墙变形越明显。 参考文献(References)： 1 胡林江，文学军，胡梦蛟. 溧阳抽水蓄能电站地下厂房洞室群布置研究J.水力发电，2013，39（3）：4445.HU Linjiang,WEN Xuejun,HU Mengjiao.Study on caver

8、n layout for underground powerhouse of liyang pumped-storage power station J.Water Power 2013,39（3）：4445. (in chinese) 2 胡梦蛟，朱望初，郭春.江苏溧阳抽水蓄能电站可行性研究报告R.长沙：中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，2005. HU Mengjiao,ZHU Wangchu,GUO Chun. The feasibility study report of liyang pumped-storage power stationR.Changsha:Hydrochina

9、 zhongnan engineering corporation,2005. (in chinese) 3 胡梦蛟.溧阳抽水蓄能电站工程地质特征主要工程地质问题J.水力发电，2013，39（3）：1617.HU Mengjiao.Engineering geological characteristics of liyang pumped-storage power station and its main problemsJ.Water Power 2013,39（3）：1617. (in chinese) 4周旭飞，单海年，潘琳.溧阳抽水蓄能工程地下厂房开挖过程性态分析J.水力发电，2013，39（3）：5052.ZHOU Xufei SHAN Hainian PAN Lin.Behavior analysis of underground powerhourse excavation in liyang