白莲河地下厂房洞室群围岩稳定反馈分析(文章)

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1、白莲河地下厂房洞室群围岩稳定反馈分析摘要：根据白莲河抽水蓄能电站地下厂房的工程地质条件与开挖设计，采用三维有差分法，根据实测地应力进行反演分析，在此基础上分别对地下厂房整体施工开挖程序和球阀室第II层开挖方案进行分析，建议了合理的施工方案，并评价了地下洞室围岩稳定性，为合理选择支护参数和开挖程序提供了依据。1概述白莲河抽水蓄能电站位于湖北省罗田县白莲河乡境内。工程枢纽主要建筑物有上库的主、副坝，上、下库的进/出水口，输水隧洞，调压室和地下厂房等。地下厂房洞室群由输水隧洞、球阀洞、主厂房、主变洞、母线洞（厂用配电洞）、尾水

2、闸门洞、进厂交通洞、及施工支洞等洞室组成,是一组以主厂房为中心的地下洞室群。该工程引水系统采用二洞四机的联合供水方式,尾水系统采用四机二洞。由于地下厂房洞室群位于地质条件比较复杂的区域，断裂构造比较发育；地下厂房洞室群复杂，且洞室尺寸较大。为全面准确地了解和评价地下洞室群的围岩稳定性，通过分析研究地下洞室群施工开挖程序对地下洞室群的围岩的影响，选择合适地下厂房洞室围岩支护参数和相对合理的开挖顺序、支护方式和支护参数，特进行地下厂房洞室群围岩的三维计算分析。2工程地质条件从发电工况水流方向看，依次平行布置球阀洞、主厂房、主

3、变洞和尾水闸门洞四大洞室。四大洞室之间的岩体厚度分别为30.00m、32.00m和15.60m。主厂房最大开挖尺寸为146.40m×23.25m×54.38m（长×宽×高）；主变室开挖尺寸为134.40m×19.70m×19.925m；球阀室开挖尺寸为106.40m×10.70m×27.88m；尾水闸门室开挖尺寸94.00m×10.80m×20.905m。母线洞位于主厂房洞与主变洞之间，长32.00m，城门洞形，开挖断面尺寸B×H=8.00m×9.80m。主厂房洞室纵轴线方向为东西向。地下厂房洞室群布置在白莲河水库右坝头

4、上游侧山体内。地下洞室布置区山体雄厚，地形整齐，地表部分基岩裸露；厂区基岩以灰白色中细粒二长花岗岩为主，夹有少量肉红色花岗岩。主厂房及主变洞位于新鲜岩体内。厂区节理主要有NW组与NE组节理，节理（尤其是NE组）多充填有1～3mm的白色泥。大部分断层延伸不长，规模较小。影响厂房地质条件的主要断层有F8（包括F8-1、F8-2及其影响带）。主变洞主要有F8和与该断层平行的节理裂隙密集带。3计算条件3.1地质概化模型与网格划分考虑到现场的工程地质条件以及计算分析的主要目的，计算域主要包括风化岩体、微新岩体以及F8断层等三种材料

5、，F8断层带的影响带采用IV~V类岩体进行模拟。三维计算分析模型计算范围600m×650m×450m。计算模型共划分四面体和六面体单元：167411个，节点总数：66326个；计算网格见图1、图2；计算时所施加的边界约束条件：地表为自由边界；底面被固定，其余各面均受到法向位移约束。图1地下厂房洞室群围岩稳定计算网格图图2地下厂房洞室群结构网格图3.2力学模型与计算参数本次计算采用弹塑性模型；屈服准则为Mohr-Coulomb准则。计算参数见表1。表1地下厂房区物理力学参数表类型重度/kN/m3抗剪（断）强度变形模量/GP

6、a泊桑比f’C’/Mpa微风化及新鲜花岗岩26.21.82.0250.20Ⅱ类围岩26.21.21.418～200.22Ⅲ类围岩26.21.01.06.0～8.00.25Ⅳ类围岩26.20.70.52.0～4.00.25～0.30Ⅴ类围岩26.20.50.05<1.0>0.30夹泥节理-0.3～0.350.01～0.02--硬性节理面-0.5～0.60.02--断层-0.3～0.40.01～0.03--地下厂房区各洞室于2004年10月开挖至2006年1月，已经完成开挖的有引水支洞、尾水支洞、主变室、尾闸室的全部岩体以及

7、主厂房I~III层、球阀室第I层及第III层中导洞，母线洞还留有岩塞未开挖。所以从地下洞室群的稳定性角度，应重点研究球阀室第Ⅱ、Ⅲ2、Ⅳ层，主厂房第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ层以及母线洞（厂用配电洞）岩塞的开挖顺序。通过分析提出最合适的开挖方案，开挖方案见表2。表2地下厂房开挖程序表方案洞室名称开挖顺序步5678910方案一主厂房ⅣⅤⅥⅦⅧ球阀室ⅡⅢ2Ⅳ母线洞岩塞方案二主厂房ⅣⅤⅥⅦⅧ球阀室ⅡⅢ2Ⅳ母线洞岩塞方案三主厂房ⅣⅤⅥⅦⅧ球阀室ⅡⅢ2Ⅳ母线洞岩塞方案四主厂房ⅣⅤⅥⅦⅧ球阀室ⅡⅢ2Ⅳ母线洞岩塞3.3围岩地质概化根据地下厂房

8、区的地质描述和围岩分类，将各主要洞室及地质构造的围岩进行如下概化：球阀室周围为III类岩体，主厂房周围为II类岩体，主变室周围为界于II类~III类之间的围岩，闸门周围为III类岩体，F8断层影响带为IV类~V类之间的岩体。4计算成果4.1地应力场反演地应力场根据地应力测试成果进行反演，表3为岩体应力场测试成果表，图