拉西瓦水電站地下廠房三維高地應(yīng)力反演分析

初始地應(yīng)力場(chǎng)是地下廠房工程設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析的重要依據(jù),通常工程區(qū)實(shí)測(cè)地應(yīng)力點(diǎn)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(gè)工程區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)。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(shí)測(cè)資料,研究了地下廠房區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)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(shí)。結(jié)果表明,大崗山工程區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)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(duì)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?yàn)?.5～0.6,軸線方向?yàn)?.1～1.3。

拉西瓦水電站高地應(yīng)力區(qū)特大地下廠房開(kāi)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(diǎn)和重點(diǎn)。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開(kāi)挖分層及頂拱的開(kāi)挖支護(hù) 白帆，賀鈺釧，王曉輝 （黃河水電公司拉西瓦建設(shè)分公司，青海貴德811700） 關(guān)鍵詞：地下廠房；開(kāi)挖分層；頂拱開(kāi)挖支護(hù)；拉西瓦水電站 摘要：拉西瓦水電站地下廠房位于高地應(yīng)力區(qū)，廠區(qū)最大主應(yīng)力達(dá)20mp

水利水電工程錨索加固常采用混凝土錨墩,但對(duì)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證實(shí)了其可靠性和實(shí)用性。

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(diǎn)和重點(diǎn)。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(yàn)和借鑒。

第23卷第23期巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)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(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973)項(xiàng)目(2002cb412708)及中國(guó)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(jiǎn)介：男，29歲，2001年于長(zhǎng)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(guó)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(jì)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(chǎng)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(yàn)洞變形監(jiān)測(cè)結(jié)果綜合分析的基礎(chǔ)上,建立地質(zhì)概化和試驗(yàn)洞施工開(kāi)挖模型;采用地應(yīng)力場(chǎng)隨埋深變化呈線性分布的假設(shè),并根據(jù)地應(yīng)力測(cè)試成果,確定地應(yīng)力場(chǎng)的分布區(qū)間。在此基礎(chǔ)上,采用均勻設(shè)計(jì)方法和三維顯式有限差分法,通過(guò)模擬試驗(yàn)洞的開(kāi)挖變形,對(duì)龍灘水電站廠房區(qū)巖體地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了三維變形反演分析。對(duì)比計(jì)算位移和監(jiān)測(cè)位移,計(jì)算各方案的位移目標(biāo)函數(shù),獲得了巖體地應(yīng)力場(chǎng)沿深度的分布規(guī)律。比較監(jiān)測(cè)與計(jì)算位移,兩者在量值上相當(dāng),在變形趨勢(shì)上也基本相同,而且實(shí)測(cè)與計(jì)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(chǎng)是基本合理的,同時(shí)說(shuō)明此反演方法簡(jiǎn)便、有效。

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(wú)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。

拉西瓦水電站地下廠房及主變開(kāi)關(guān)室預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)墊座為混凝土錨墩,在施工過(guò)程中,為了節(jié)約投資、加快進(jìn)度,經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),在滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的前提下,將混凝土錨墩改為鋼墊板剛性錨墩,保證了工程質(zhì)量和進(jìn)度。

結(jié)合糯扎渡水電站地下廠房區(qū)域地形地質(zhì)條件,考慮了自重和地質(zhì)構(gòu)造作用兩個(gè)主要因素對(duì)初始地應(yīng)力場(chǎng)的影響,利用有限幾個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力資料對(duì)地下廠房區(qū)域內(nèi)的地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行三維有限元回歸分析,揭示了該地質(zhì)區(qū)域內(nèi)的初始地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律,為地下廠房的位置選擇和圍巖穩(wěn)定性分析提供了依據(jù)。

巖體初始地應(yīng)力場(chǎng)是影響巖體變形與穩(wěn)定的主要力源,也是巖土工程設(shè)計(jì)和施工中考慮的主要因素之一,尤其是在大型地下工程建設(shè)中顯得尤為重要。根據(jù)某水電站廠區(qū)的地質(zhì)條件及地應(yīng)力實(shí)測(cè)資料,運(yùn)用有限元數(shù)值分析方法,對(duì)壩址區(qū)初始應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了回歸反演分析,通過(guò)多方案篩選,取得了較為客觀合理的初始地應(yīng)力場(chǎng),為地下廠房的設(shè)計(jì)和施工提供了可靠依據(jù),其方法可供類似工程參考。

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)——拉西瓦水電站地下廠房頂拱廠右0+80～0+110存在f9、l35組、f7等斷裂結(jié)構(gòu)面，經(jīng)塊體自動(dòng)程序搜索，可形成12個(gè)塊體．其中3個(gè)塊體是關(guān)鍵塊體。這些關(guān)鍵塊體的穩(wěn)定直接影響該區(qū)域頂拱圍巖的穩(wěn)定，為此，用關(guān)鍵塊...

拉西瓦水電站地下廠房頂拱廠右0+80～0+110存在f9、l35組f、7等斷裂結(jié)構(gòu)面,經(jīng)塊體自動(dòng)程序搜索,可形成12個(gè)塊體,其中3個(gè)塊體是關(guān)鍵塊體,這些關(guān)鍵塊體的穩(wěn)定直接影響該區(qū)域頂拱圍巖的穩(wěn)定,為此,用關(guān)鍵塊體理論對(duì)這3個(gè)塊體進(jìn)行穩(wěn)定性分析,提出長(zhǎng)短錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索相結(jié)合的錨固措施,近期的關(guān)鍵壩體變形觀測(cè)表明,圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài),說(shuō)明該支護(hù)方案是有效、可行的。

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(huì)。

拉西瓦水電站地下廠房工程砂漿錨桿旋工試驗(yàn)研究——從降低成本、提高工效的角度來(lái)講，地下工程中傾斜、垂直的砂漿錨桿的施工應(yīng)優(yōu)先采用“先注漿后安裝錨桿”的工藝。采用該工藝時(shí)，確保砂漿的可泵性和密實(shí)性是重點(diǎn)，而要確保砂漿的可泵性和密實(shí)性，除了選擇恰當(dāng)...

巖錨梁巖臺(tái)開(kāi)挖質(zhì)量,對(duì)地下廠房巖錨梁在施工期、運(yùn)行期起重結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全起著關(guān)鍵作用。巖錨梁巖臺(tái)開(kāi)挖有多種方法,青海拉西瓦水電站地下廠房巖錨梁巖臺(tái)開(kāi)挖施工,采用雙向光面控制爆破技術(shù)開(kāi)挖,詳細(xì)闡述了該巖錨梁巖臺(tái)開(kāi)挖程序、施工方法、鉆孔布置、藥量控制等巖臺(tái)成型技術(shù),檢測(cè)結(jié)果表明,所采用的施工方案科學(xué)、有效,滿足設(shè)計(jì)開(kāi)挖要求,達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

巖體初始地應(yīng)力場(chǎng)是地下洞室圍巖穩(wěn)定與支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的基本因素之一,初始地應(yīng)力場(chǎng)是否可靠將直接影響到工程設(shè)計(jì)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(shí)測(cè)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(jì)算模型gm(0,3)對(duì)廠區(qū)巖體初始應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行回歸反演分析。計(jì)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(shí)測(cè)點(diǎn)的計(jì)算應(yīng)力值與實(shí)測(cè)值在量值上和方向上都較為接近,表明經(jīng)過(guò)回歸得到的地應(yīng)力場(chǎng)是合理的,從而獲得地下廠房廠區(qū)初始應(yīng)力場(chǎng)較為合理的分布規(guī)律,為地下廠房的開(kāi)挖模擬及穩(wěn)定性分析提供了合理的初始應(yīng)力場(chǎng)。

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(kāi)挖方式提供了科學(xué)依據(jù)。

2009年5月18日,青海拉西瓦水電站首批兩臺(tái)70萬(wàn)kw機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電。拉西瓦水電站位于青海省貴德縣、貴南縣交界的黃河干流上,是黃河流域總裝機(jī)容量最大、大壩最高、送出電壓等級(jí)最

2009年5月18日，青海拉西瓦水電站首批兩臺(tái)70萬(wàn)kw機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電。拉西瓦水電站位于青海省貴德縣、貴南縣交界的黃河干流上，是黃河流域總裝機(jī)容量最大、大壩最高、送出電壓等級(jí)最高的水電站，總裝機(jī)容量420萬(wàn)kw，多年平均發(fā)電量102億kw·h。工程于2001年正式啟動(dòng)，計(jì)劃于2011年竣工。

結(jié)合某水電站地下廠房區(qū)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件以及實(shí)測(cè)地應(yīng)力資料,分析影響區(qū)域初始地應(yīng)力的因素;以ansys作為有限元計(jì)算工具,計(jì)算各影響因素下廠區(qū)地應(yīng)力值;在實(shí)測(cè)點(diǎn)勘察獲得的地應(yīng)力值與計(jì)算得到的地應(yīng)力值之間建立多元回歸模型,求出回歸系數(shù),從而獲取廠區(qū)初始地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律,為地下廠房設(shè)計(jì)與開(kāi)挖施工提供了合理的三維初始地應(yīng)力場(chǎng).

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(shí)測(cè)資料的基礎(chǔ)上,建立了三維地質(zhì)概化模型。對(duì)現(xiàn)有地應(yīng)力場(chǎng)反演方法進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)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(duì)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(duì)比,確定采用施加位移邊界條件模擬構(gòu)造作用。同時(shí)考慮到研究區(qū)域總體地應(yīng)力水平較低的實(shí)際情況,通過(guò)試算確定了模擬各構(gòu)造作用的位移邊界值的大小。通過(guò)模擬計(jì)算,獲得了影響地應(yīng)力場(chǎng)形成的各因素(自重與構(gòu)造作用)單獨(dú)作用下的基本應(yīng)力場(chǎng)并提取得到測(cè)點(diǎn)處的計(jì)算應(yīng)力值,繼而形成回歸分析樣本數(shù)據(jù),由此建立實(shí)測(cè)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(duì)比實(shí)測(cè)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(chǎng)的規(guī)律性與依據(jù)實(shí)測(cè)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(kāi)挖穩(wěn)定性分析。