烏江彭水水電站地下主廠房圍巖穩(wěn)定研究

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1、烏江彭水水電站地下主廠房圍巖穩(wěn)定研究第38卷第9期2007年9月人民長江YangtzeRiverV01.38.No.9Sep.,2007文章編號(hào):11301—4179(21XT/)09—0096—03烏江彭水水電站地下主廠房圍巖穩(wěn)定研究冉隆田馮明權(quán)季富全(長江水利委員會(huì)長江巖土工程總公司,湖北武漢430010)摘要:彭水水電站地處碳酸巖鹽地區(qū),巖石為灰?guī)r,白云巖夾少量頁巖,巖體中存在順層發(fā)育的軟弱夾層和巖溶系統(tǒng).為了使地下主廠房避開K巖溶系統(tǒng),w溫泉巖溶系統(tǒng)和主要的軟弱夾層,地下主廠房軸線順巖層走向布置.雖然

2、避開了主要巖溶系統(tǒng),但由于主廠房軸線與主要結(jié)構(gòu)面(層面)平行,下游邊墻巖層傾向洞內(nèi)且臨空,中下部又有頁巖層,因此圍巖穩(wěn)定尤其是高邊墻的穩(wěn)定無疑是整個(gè)主廠房開挖成功的關(guān)鍵.為此對主廠房圍巖穩(wěn)定進(jìn)行了專題研究,建立地質(zhì)模型進(jìn)行模擬計(jì)算,掌握了主廠房圍巖變形的規(guī)律,在開挖,支護(hù)等方面采取一系列對策措施,確保了高邊墻的穩(wěn)定.關(guān)鍵詞:主廠房;圍巖穩(wěn)定;穩(wěn)定分析;彭水水電站中圖分類號(hào):TU352.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A彭水水電站右岸布置地下式廠房,地下電站共5臺(tái)機(jī)組,采取一機(jī)一洞,電站由主廠房,5條引水洞,尾水洞及引水進(jìn)口和

3、尾水出口建筑物組成.主廠房洞長252m,巖壁梁以上跨度3O.0m,巖壁梁以下跨度28.5m,邊墻高76.50m.1地下主廠房工程地質(zhì)條件(1)地層巖性.主廠房圍巖主要為O:層至層灰?guī)r,白云巖,含灰質(zhì)串珠體頁巖,除白云質(zhì)頁巖為中硬巖外其余均為堅(jiān)硬巖,厚度約86m(見圖1).(2)構(gòu)造.壩址位于北北東向郁山鎮(zhèn)背斜南東翼,地層走向20~25.,傾向110~一115.,傾角60~一7o..壩址區(qū)斷層,裂隙比較發(fā)育.其主廠房主要的斷層有,￡,fo.R斷層走向315.330~,傾向225.240~,傾角65.8o.,長度

4、約550m,寬度0.1—0.4m,地層斷距5.4—20m,破碎帶以角礫巖為主;.與同為NW組斷層,斷距約4m,主斷面清晰,斷層帶主要以角礫巖為主,膠結(jié)較好,斷裂面微風(fēng)化,局部弱風(fēng)化,輕微溶蝕;斷層走向308.,傾向218.,傾角61.,在235m高程斷距僅有0.5m左右,斷面處見0.12—0.5cm的角礫巖,沿?cái)鄬尤躏L(fēng)化呈灰黃色,并見有輕微溶蝕跡象;斷層其特征與相當(dāng).裂隙以走向NW,NWW組中,高角裂隙為主,與廠房軸線近直交,且裂隙發(fā)育密度不大,大多方解石膠結(jié)好,少有溶蝕現(xiàn)象.(3)軟弱夾層.軟弱夾層主要集中

5、在上游邊墻巖體層中,層僅有1條軟弱夾層,但軟弱夾層性狀大多數(shù)較好;而下游邊墻巖體,,0}中沒有軟弱夾層.夾層主要分布在廠房的上游側(cè).(4)巖溶系統(tǒng).右岸對主廠房可能有影響的巖溶系統(tǒng)有KW5系統(tǒng),w溫泉系統(tǒng).KW5巖溶系統(tǒng)出口層位為,雨后漫灘與斜坡交界處沿夾層溶蝕縫有出水,高程227.4m,流量大,洪枯流量變化大,主要由層出露區(qū)補(bǔ)給,與壩址右岸部分鉆孔及平硐奧陶系地層中的巖溶相連通;W84溫泉系統(tǒng)出口層位∈;,出口未見溶洞,流量大,溫度高,氣溫11℃時(shí)泉水溫度為26℃,有一平硐揭露該泉水,硐內(nèi)出口溫度35—39

6、℃.K和w巖溶系統(tǒng)主要是順層發(fā)育,兩大巖溶系統(tǒng)的大型溶洞主要集中在層和∈j各自的巖層之中,沒有溶蝕擴(kuò)大至其它巖層內(nèi),兩巖溶系統(tǒng)之間主廠房部位的oi:"巖體巖溶發(fā)育微弱.(5)巖體及結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù).,層中的含灰質(zhì)串珠體頁巖濕抗壓強(qiáng)度為66.15—83.52MPa,均屬堅(jiān)硬巖;層白云質(zhì)頁巖濕抗壓強(qiáng)度為31.24MPa,屬中硬巖;其余巖層中的灰?guī)r,白云巖濕抗壓強(qiáng)度為44.o4—94.0MPa.灰?guī)r與()}頁巖層界面抗剪斷強(qiáng)度.,,=0.870.89,c=0.210.26MPa,灰?guī)r層內(nèi)平直層面抗剪斷強(qiáng)度,,:0.5

7、2,c:0.13MPa.現(xiàn)場地應(yīng)力測試,平面最大主應(yīng)力為8.5—1O.96MPa,平均值9.91MPa,中主應(yīng)力為5.95—8.3MPa,平均值7.22MPa.最大主應(yīng)力方位角為14~,22~,24~,平均方位角20~.測試結(jié)果表明,廠房區(qū)地應(yīng)力量級(jí)不高,最大主應(yīng)力方位角與壩址區(qū)巖層走向基本一致.2地下主廠房圍巖穩(wěn)定分析與評價(jià)2.1圍巖整體穩(wěn)定性分析地下主廠房圍巖為灰?guī)r,白云巖及少量頁巖,巖體堅(jiān)硬,完整,巖體中夾有少量的軟弱夾層.因此地下主廠房圍巖穩(wěn)定性的控制因素,主要是弱面控制與應(yīng)力和巖體強(qiáng)度控制的變形失穩(wěn)

8、.對于大跨度洞室,高邊墻的穩(wěn)定性是最主要的工程地質(zhì)問題.收稿日期:2007—07—18作者簡介:冉隆田,男,長江水利委員會(huì)長江巖土工程總公司,高級(jí)工程師.第9期冉隆田等:烏江彭水水電站地下主廠房圍巖穩(wěn)定研究2.1.1邊墻穩(wěn)定性評價(jià)邊墻為oI:""層灰?guī)r,含灰質(zhì)串珠體頁巖,頁巖(見圖1),根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50287--99)圍巖工程地質(zhì)分類],除層為Ⅲ類圍巖外,其余為Ⅱ類巖體.由