坪头水电站地下厂房围岩稳定分析与变形破坏特征

细 晶 白云岩 为 主 。而地 下厂房 地层 又 可具 体细 分 为
水 洞 、 水廊 道 组 成 。 电站 总装 机 容 量 为 １０ 排 ８ＭＷ ， 安装 高程 ５ ２２ ｍ。地 下 主 洞 室 采 用 主 厂 房 、 ９ ．０ 主变 及 Ｇ Ｓ室两 洞 室 平 行 布 置 方 式 。主 厂 房 与 主 变 及 Ｉ Ｇ Ｓ室 之 间岩柱 厚 度为 ２． ｍ。主 副厂 房呈 “ ” Ｉ ８５ 一 字 形 布置 ， 主机 间长 ４ ｍ，厂房 开 挖宽 度 为 １．ｍ， ４ ８６ 厂
（） ２ 在开 挖过 程 中 ， 随着 边 墙 Ｉ 面 的 扩 大 ， 临空 位
移、 锚杆 应力 增加 较快 ， 部锚杆 达 到 ２５ ａ 局 ４ ＭＰ 。
３ ３ 厂房轴 线 的确定 ． （） ３ 顶拱 在开 挖过 程 中 ， 移有 所 回弹 ， 杆 应 位 锚 力 相应 有所 减小 ， 拱座 处 出现应 力集 中现 象 。
水 电 站 设 计 第 ２ 卷 第 ２ ８ 期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ
２０１ ２年 ６月
坪 头 水 电站地 下厂 房 围岩 稳 定 分 析 与变 形 破 坏 特 征
陈东 升 ， 喻 畅 ， 尹葵 霞
（ 中国水电顾问集 团成都勘测设 计研究院 ， 四川 成 都 ６ ０７ ） １０ ２ 摘 要： 坪头水 电站地下厂房洞室 围岩 以中硬细 晶白云岩为 主 ， 区地应力属 中 、 地应力 ， 厂 低 围岩整体稳定性 较好。受细 晶白云岩
高度 ２． １ 主变 及 Ｇ Ｓ室 与 主厂房 之 间 由 ３条母 ６９ ｍ， Ｉ
线洞 连接 。厂房纵 轴 线为 Ｎ９ 。 ０ Ｅ。
地 下 厂房 位 于 溪 洛 渡 电站 库 区 内 ， 为解 决 厂房
防渗问题 ， 对整个洞室采用了全 断面钢筋混凝土衬 砌结 构 。 厂 房 在 施 工 开 挖 过 程 中 遭 遇 了岩 溶 “ 砂 化” 和地下水丰富等 困难 ， 防渗帷幕无法形成 ， 尾水 管开挖 无 法下 卧 ， 致 地 下 厂 房 上 抬 了 １ｍ。厂 房 导 ５ 上 抬后 ， 原 已衬 砌 顶 拱 进 行 了拆 除 ， 在 顶 部 扩 对 并 挖 ， 成新 的顶 拱 。 形
厂 址 区地 层 岩 性 主 要 以震 旦 系 灯 影 组 上 段 （ ｂ Ｚ ｄ）
１ 前
言
的深灰 灰黑 色 薄层含 磷 灰岩 、 粉砂 岩 、 硅质 岩夹 中厚
层 白云岩 和 震 旦 系 灯 影 组 中段 （ ｂ 的灰 色 厚 层 Ｚ ｄ）
坪 头水 电站 地下 厂房 由主副 厂房 、 安装 间 、 变 主 及 Ｇ Ｓ室 、 Ｉ 出线兼 排 风 洞及 母 线 洞 、 通 洞 、 压尾 交 有
６ ３
表 ２ 地 下厂房 围岩体 物理力学参数值
表 ３ 地下厂房结构面 力学参数建议值
定是 设计 者关 心 的主要 问题 。 通 过计算 分析 （ 图 １２ ， 出 以下 结论 ： 见 、） 得 （） １ 开挖 中 ， 厂 房 的位 移 、 力 、 坏 区 、 主 应 破 锚杆 锚 索应 力沿 厂房 轴线 变化不 大 ， 分布 较均 匀 。
沿结构面 “ 砂化” 特殊现象的影响 ， 地下洞室沿结构面的块体稳定性 问题 较为突 出。本 文从 围岩整 体稳定分析 、 监测资料对 比、 施
工开挖过程 中围岩 的变形破坏特性上 ， 对坪头水 电站地下厂房 围岩 的稳定进行 了介 绍和分 析。 关键词 ： 地下厂房 ； 围岩 ； 稳定分析 ； 地应力 ； 变形破坏 ； 晶白云岩 ； 细 坪头水 电站 中图法分类号 ． Ｖ１ １６ Ｔ ３． 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ３—９ ０ （０ ２ ０ １０ ８ ５ ２ １ ） ２—０６ ０ ０ ３— ４
通过 白云岩和岩体中的层理及纵张裂隙 自 向南径 北 流 ， 向南 汇集形 成径 流带 ， 后在 美姑 河边 集 中排 并 最 泄 。厂址 区的水 文地 质条 件为 可溶 岩 的岩溶 发育 提 供 了较好 的条件 ， 区岩溶 作 用较 明显 ， 厂 主要 表现 为
沿结 构 面两侧 的砂 化 和细 小岩 溶现 象 。
值 和 山体 地形 进行 分期 开挖 反演 模拟 （ 表 １ 。 见 ） ３２ 围岩 物理 力学 参数 （ 表 ２ ３ ． 见 、）
Hale Waihona Puke Baidu表 １ 实测点处计算应力与 实测应 力的主应力值 比较
收稿 日期 ：ｏ２— ２—１ ２１ ０ ５ 作者简介 ： 陈东升 （９ ４一） 男 ， １７ ， 安徽肥东人 ， 坪头水 电站设计 总工 程师 ， 高级工程师 ， 主要从 事水工设 计工作 。
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厂址 区 地 处 莫 红 背 斜 ， 厂 房 、 变 及 Ｇ Ｓ室 主 主 Ｉ 和 尾水 洞等 水工 建筑 物位 于莫 红 背斜南 东翼 。厂 区 地 下水 在横 向上 接 受 岸 坡 的补 给 ， 纵 向上 接 受 河 在 水 补给 。地 表水 流 在 下 渗 到灯 影 组 的碳 酸 盐 岩 后 ，
房最 大 高度 ３ ． ｍ。 主变 室 开挖 跨 度 １ ． ｍ， 大 ９６ ４６ 最
５ ： 层 第①层 ： ～ 灰 灰白色细晶白云岩 ； 第②层 ： ～ 灰 深灰色斑纹状细晶白云岩； 第③层 ： ～ 白色细晶 灰 灰 白云岩 ； 第④层 ： ～ 灰 深灰色细晶白云岩； 第⑤层 ： 灰 灰 白色细 晶 白云岩 。岩 层 总体 产状 为 Ｎ ０ ７ 。 ６ 。一 ０ Ｅ Ｓ ０ ４ 。微倾 山外 偏下 游 。 ／ ＥＬ３ 。～ ０ ，
３ 围岩整体稳定分析
３ １ 初始 地应 力及 反 演结 果 ． 反演 计 算 时 ， 要 是 根据 实 测 地 应力 点 的实 测 主
２ 围岩 地 质 条 件
地 下 厂 房 位 于 龙 头 沟 上 游 ０ ５一ｌ ｍ 的 山 体 ． ｋ 里， 水平 埋 深 １５～２ ５ ， 直 埋 深 １ ５～１５ ９ １ｍ 垂 １ ４ ｍ。