某电站地下厂房围岩变形特征研究

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1、某电站地下厂房围岩变形特征研究　　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：TU45文献标识码：A1工程地质条件主厂房洞室包括主机间、安装

2、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193.16m×19.70m×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，Ⅳ、Ⅴ类围岩居多，Ⅳ类约占64.8%、Ⅴ类约占12.0%，且围岩结构破碎，节理、裂隙发育[1~3]。52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.1Portaldeformationsvs.timeinundergroundpowerhourse

3、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4~8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5在地下厂房施工过程中，围岩时效变形的发展随着时间的推移表现出两种不同

4、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Ⅱ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Ⅲ层开挖期间（20121001~20121129），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。在主厂房开挖间歇期间（20120316~20120525/201206

5、20~20120921）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.3RalationbetweendeformationsprocessandexcavationformultipointextensometerMc44-63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

6、生较大影响[4]。4结论5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、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

7、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.5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）：44~45.HULinjiang,WENXuejun,HUM