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《成都理工大学》 2012年
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锦屏二级水电站1~#引水隧洞围岩分类及支护措施研究

李青松  
【摘要】:二十一世纪,在水利水电建设中,往往需要开挖地下隧洞,与围岩稳定密切相关的重要依据是及时而准确的围岩类别。合理的围岩类别划分模式不仅能保证施工过程安全顺利进行,同时也能提高效益、降低成本,所以围岩分类研究具有重要的意义。本文的工程实例锦屏二级水电站1#引水隧洞长约17km,开挖洞径13m,最大埋深为2525m,地应力值达70MPa以上,外水压力大于10MPa,具有埋深大、洞线长、洞径大及高地应力、高外水压力的特征。1#引水隧洞采用TBM法和钻爆法共同施工。TBM施工,一次成洞,断面为圆形,掘进迅速,成洞断面光滑。钻爆法施工,分两步开挖,断面为四心圆马蹄形。引水隧洞跨度大,现场量测、观察难度较大,施工掘进速度快,支护跟进迅速。在锦屏二级水电站引水隧洞设计和施工阶段,准确评价隧洞围岩稳定性是经济合理地进行围岩支护加固设计、快速安全施工及引水隧洞安全运营必不可少的条件,在这种复杂地质条件下,锦屏深埋长引水隧洞的稳定性问题更为突出。因此,针对锦屏引水隧洞的施工开挖过程尽可能的考虑各种影响因素,进行隧洞围岩的稳定性的研究是非常重要的,而且对以后其他相似条件下的隧洞的稳定性研究也有一定的借鉴意义。 进行锦屏二级水电站1#引水隧洞围岩分类研究,本文主要采用的是JPF围岩分类体系(JPF体系以在水电围岩分类规范HC分类基础上建立起来的JPHC分类为主,以JPQ和JPRMR为辅助分类手段,对分类结果进行比较、印证的体系),并通过数值模拟对软岩变形破坏过程动态分析,本论文的研究内容如下: 首先对引水隧洞线路区工程地质条件进行介绍。工程区整个隧洞沿线地形起伏,高程均在3000m以上,最高山峰达4113m;引水隧洞沿线穿越的地层均为三叠系地层,主要岩性为大理岩,和西端少量黑云母绿泥石片岩、砂板岩;地层岩性和地质构造总体走向以NNE向为主;工程区岩溶较发育,但岩石遭受不同程度的区域变质,大理岩的可溶性有所下降;由于引水隧洞具有埋深大的特点,所以岩爆问题突出。 其次,利用JPF围岩分类体系对1#引水隧洞进行适用性分析可知,在1#引水隧洞硬岩洞段,JPHC吻合率达80.48%,而JPQ、JPRMR在该洞段吻合率也近达80%,分别为78.4%和78.43%,在1#引水隧洞绿泥石片岩洞段,修正后JPF围岩分类体系中JPHC、JPQ、JPRMR的吻合率分别为89.20%、83.24%、84.66%,适用性较好。 最后,分别采用摩尔-库伦模型、考虑爆破力和软岩扩容性两种因素的软化模型分别进行模拟。锦屏西段全部为Ⅳ类,最大主应力、最大位移和最大塑性区主要分布在北侧拱肩和南侧拱脚,但不同部位的松动圈厚度相差明显,根据不同部位松动圈的不同厚度,得出在北侧拱肩和南侧拱脚采用长9m的锚杆,在南侧拱肩、南北两侧边墙以及北侧拱脚使用长6m的锚杆,拱底和拱顶采用长4.5m的锚杆。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TV223.1;TV554

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