玄武岩岩体围岩位移特征研究

发布时间：2020-07-16 00:22

【摘要】：针对玄武岩岩体施工期围岩的变形、稳定问题,以一赋存于玄武岩岩体中水电站大型地下厂房为背景,以其三大洞室为研究对象,依据开挖施工期围岩位移监测成果,在对围岩的变形量级、空间分布规律分析的基础上,结合施工进度和地质资料分析围岩位移随时间的发展规律及深部发展规律,最后对施工过程中玄武岩岩体的位移特征进行归纳总结,进而探讨层间、层内错动带对围岩位移的影响。研究结果表明:玄武岩岩体结构面虽然发育,但处于镶嵌紧密状态下,结构面对围岩位移整体影响较小;围岩位移基本在20 mm范围内,15 m深度范围以外的岩体位移呈现弹性状态,变形随深度发展具有连续性,该类岩体可视为均匀介质。施工是变形发展的主要影响因素,随着分层开挖进行,围岩位移呈台阶状上升趋势。
【图文】：

3926岩石力学与工程学报2014年图1地下厂区典型地质剖面Fig.1Schematicviewoftypicalgeologysectionsofundergroundpowerhouse地下厂区地层产状平缓，无断层分布，主要结构面为层间、层内错动带和节理裂隙，层间错动带总体不发育，主要有C6，C5，C4。层间错动带较发育，主要发育于5层中下部和6层中部，规模较小，破碎带厚度薄，嵌合紧密，以新鲜的裂隙岩块型为主，裂隙稀疏短小，方向零乱，规律性不强。层间错动带、层内错动带和节理裂隙共同决定了厂区的岩体结构特征，结构面的存在破坏了岩体的完整性，错动带分布部位围岩以Ⅲ类围岩为主。地下厂房洞室群规模巨大，三大洞室开挖尺寸(长×宽×高)分别为：439.74m×75.60m×28.40m(主厂房)，349.29m×33.32m×19.80m(主变室)，317m×95m×25m(尾水调压室)。为掌握围岩施工期变形发展动态，主要采用多点位移计进行监测，在1#～9#机组断面之间共布置5个监测剖面，分别布置在1#，3#，5#，7#，9#机组断面，各监测剖面布置如图2所示。图2中：M表示多点位移计，上标数字表示测点数目，M右侧数字表示多点位移计的编号，单位为“m”的数字表示测点深度。各剖面对应同一部位的仪器编号是一致的，对于某个具体监测剖面，为了与其余剖面区分开来，在仪器编号中用下标表示剖面编号，如后续文中提到的M478表示的是7#断面第8套四点式多点位移计。地下厂房系统工程于2006年3月开始，围岩位移监测于2006年5月份启动，随后仪器随着开挖工作面的展开陆续安装。文中监测数据截止于2010年5月份，主体工程施工已基本结束。3围岩位移特征3.1围岩位移空间分布特征施工开挖期间，围岩位移在地质条件及施工因素共同作用下，位移量级及空间分布呈现一定的特征规律

第33卷增2黄秋香等：玄武岩岩体围岩位移特征研究3927图2地下厂房系统围岩位移监测布置图Fig.2Schematicviewofmonitoringinstrumentslayoutoftypicalmonitoringsections(a)主厂房(b)主变室(c)尾闸室图3三大洞室围岩位移量级分布图Fig.3Deformationmagnitudedistributiondiagramofgeneratorchamber图4主厂房围岩变形空间分布示意图Fig.4Sketchofsurroundingrockmassdeformationspatialdistributioningeneratorchamber(2)主变室大部分位移测点的位移小于10mm，占全部测点的70.3%；位移大于20mm的测点，占8.1%。主变室顶拱整体位移较小，各监测部位位移量均在10mm范围内。主变室上游边墙较大位移发生在3#和7#机断面高程397.5m部位，累计位移分别为11.6和13.3mm，其余部位位移均小于10mm。＜10mm(占80.56%)10～20mm(占13.89%)＞20mm(占5.56%)1#1#1#1#1#3#3#3#3#3#3#3#3#5#5#5#5#5#5#7#7#7#7#7#9#9#9#9#9#1#1#1#5#7#7#7#9#9#9#－100102030405060370.5392.5397.9407.6397.9392.5385374.5上游边墙上游吊车梁上游拱弧拱顶下游拱弧下游吊车梁下游边墙移量位m/高程/m部位10～20mm(占27%)＞20mm(占3%)＜10mm(占70%)10～20mm(占24.56%)30～40mm(占5.26%)20～30mm(占8.77%)＞40mm(占5.26%)＜10mm(占56.14%)单位：m

第33卷增2黄秋香等：玄武岩岩体围岩位移特征研究3929观测日期(a)M478各深度测点过程线(b)M478表面点位移速率图7多点位移计典型变形特征曲线Fig.7Typicaldeformationcharactercurves由上述分析可以得出，在围岩位移整体发展过程中，围岩位移快速发展时期，其趋势呈台阶状上升，其后位移发展逐渐缓慢，经过蠕变之后进入收敛阶段。位移快速发展时间基本与分层开挖施工时间相对应，围岩位移随时间的发展特征如图8所示。图8围岩位移发展示意图Fig.8Sketchmapofsurroundingrockmassdeformationdevelopment4围岩位移结构面影响效应岩体结构控制着岩体力学性质和岩体力学作用，因而也在很大程度上控制着岩体变形和破坏规律。层间错动带、层内错动带和节理裂隙共同决定了厂区的岩体结构特征，岩体结构以镶嵌结构为主。4.1围岩位移量级结构面的存在破坏了岩体的完整性，错动带分布部位围岩以III类围岩为主，图9为主厂房典型地图9主厂房围岩位移空间分布示意图Fig.9Sketchoftypicalsurroundingrockmassdisplacementspatialdistributioningeneratorchamber－0.2－0.10.00.10.20.30.40.50.60.702705071027080710271011702802071028050710280807102810117观测日期移速率位(m/·d－1)IIII1IIII1IIII1IIIIIIo0270707002801030028070100270508002709050027100140280303002805020028080030280019202802182300310320330340350360370380390位移(7.5m)061218243036移位m/02902062

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 沈军辉,王兰生,李天斌,赵其华;川西南玄武岩的岩体结构特征[J];成都理工学院学报;2002年06期

2 王奖臻,黄润秋,许模;金沙江下游白鹤滩水电站岩体结构的建造特征[J];地球科学进展;2004年S1期

3 李洪建;聂德新;傅荣华;;不同地质环境下的玄武岩岩体结构评价指标的选取[J];工程地质学报;2009年03期

4 张志良;徐志英;;高地应力区地下洞室围岩稳定和变形分析[J];河海大学学报;1991年06期

5 沈军辉,王兰生,徐林生,李天斌;峨眉山玄武岩的岩相与岩体结构[J];水文地质工程地质;2001年06期

6 王毅,杨建宏;玄武岩的岩体结构与力学性状研究[J];岩石力学与工程学报;2002年09期

7 张志强,李宁,Swoboda G;软弱夹层分布部位对洞室稳定性影响研究[J];岩石力学与工程学报;2005年18期

8 李宏哲;夏才初;闫子舰;蒋坤;杨林德;;锦屏水电站大理岩在高应力条件下的卸荷力学特性研究[J];岩石力学与工程学报;2007年10期

9 李宁;顾强康;张承客;;相邻洞室爆破施工对已有洞室的影响[J];岩石力学与工程学报;2009年01期

10 倪绍虎;肖明;;基于围岩松动圈的地下工程参数场位移反分析[J];岩石力学与工程学报;2009年07期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱维申;阮彦晟;李晓静;王文涛;;断层附近应力分布的异常和对隧洞稳定的影响[J];地下空间与工程学报;2008年04期

2 丰正伟;刘新荣;傅晏;胡敏云;;软弱结构面对隧道围岩稳定性的影响研究[J];地下空间与工程学报;2009年04期

3 李连崇;唐春安;梁正召;李根;;软弱夹层对深部地下洞室围岩损伤模式的影响[J];地下空间与工程学报;2009年05期

4 张成良;杨绪祥;余贤斌;;加卸荷条件下辉绿岩岩体力学参数特性研究[J];地下空间与工程学报;2012年02期

5 沈军辉,王兰生,李天斌,赵其华;川西南玄武岩的岩体结构特征[J];成都理工学院学报;2002年06期

6 郑达;黄润秋;;西南水电工程坝址峨眉山玄武岩卸荷分带研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2009年02期

7 闫子舰;夏才初;;锦屏大理岩卸荷流变变形特性试验[J];长江科学院院报;2008年05期

8 白乐;彭社琴;赵其华;;西南某水电站坝区岩体深部差异风化成因及分布规律分析[J];长江科学院院报;2010年02期

9 冯仁蔚;王兴志;张帆;杨跃明;李跃纲;庞艳君;张若祥;;四川西南部周公山及邻区“峨眉山玄武岩”特征及储集性能研究[J];沉积学报;2008年06期

10 黄润秋;黄达;;卸荷条件下岩石变形特征及本构模型研究[J];地球科学进展;2008年05期

相关会议论文 前6条

1 巩城城;马凤山;张亚民;王善飞;刘自成;;基于岩体结构面统计与分维数的岩体质量评价及其在矿山工程中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

2 胡秀宏;伍法权;孙强;魏青军;;锦屏Ⅰ级电站厂房区褶皱与洞室开挖卸荷分析[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年

3 张志强;李宁;陈方方;SWOBODA G;;软弱夹层厚度模拟实用方法及其应用[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

4 王在泉;张黎明;孙辉;;含天然节理灰岩加、卸荷力学特性试验研究[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

5 王瑞红;李建林;陈星;王宇;;开挖卸荷对砂岩力学特性影响试验研究[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集（下册）[C];2010年

6 赵国斌;周建军;王思敬;;卸荷条件下灰岩力学特性研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度（第13届）学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2014年

相关博士学位论文 前10条

1 王静;光纤光栅多参数传感理论技术研究及在地下工程灾害监测中的应用[D];山东大学;2011年

2 谢晔;碎裂岩体工程特性的等效研究及工程应用[D];成都理工大学;2011年

3 杨红伟;循环载荷作用下岩石与孔隙水耦合作用机理研究[D];重庆大学;2011年

4 张永杰;基于不确定性理论的隧道围岩稳定性及风险分析研究[D];湖南大学;2010年

5 郭海庆;复杂混凝土坝坝基对坝体结构行为影响的分析理论和方法研究[D];河海大学;2002年

6 崔银祥;碎裂岩体用作高混凝土重力坝坝基的可能性评价[D];成都理工大学;2005年

7 俞伯汀;浙江省玄武岩台地区滑坡的成因机理及防治对策[D];浙江大学;2006年

8 张曙光;金沙江白鹤滩水电站高拱坝建设工程地质适宜性研究[D];成都理工大学;2007年

9 魏云杰;中国西南水电工程区峨眉山玄武岩岩体结构特性及其工程应用研究[D];成都理工大学;2007年

10 柴肇云;物化型软岩包覆改性的基础理论及其应用[D];太原理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 王红晓;峨眉山玄武岩大规模高速远程崩滑流事件多因素复合约束机制[D];昆明理工大学;2010年

2 杨海锋;软弱夹层对隧道围岩稳定性的影响研究[D];北京交通大学;2011年

3 张顺;玛尔挡电站地下厂房洞室工程地质研究[D];兰州大学;2011年

4 洛锋;高地应力巷道围岩破坏特征及支护机理试验研究[D];河北工程大学;2011年

5 雷涛;采动卸荷下连续开采诱导放顶动力响应模拟研究[D];中南大学;2010年

6 张慧涛;松南气田火山岩储层三维地质建模[D];成都理工大学;2011年

7 郭伟杰;锦屏一级水电站右坝肩绿片岩连通特征及抗滑稳定性初步分析[D];成都理工大学;2011年

8 邓洪涛;高应力条件下岩体强度参数研究[D];长江科学院;2011年

9 陈星;岩体加卸荷破坏的力学特性研究及其工程应用[D];三峡大学;2011年

10 孔令辉;弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护优化研究[D];山东科技大学;2011年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李宁,张平;地下洞室工程设计与计算中的几个误区[J];地下空间;2000年02期

2 张成良;李新平;曹俊峰;;地下洞室群爆破地震波传播的现场试验研究[J];爆破;2007年04期

3 邹海,王桂梁,桂和荣,陈兆炎;岩体力学参数的损伤─—反分析优化性研究[J];长春科技大学学报;1999年02期

4 蒋复初,吴锡浩;青藏高原东南部地貌边界带晚新生代构造运动[J];成都理工学院学报;1998年02期

5 姚孝新,耿乃光,陈楻;应力途径对岩石脆性—延性变化的影响[J];地球物理学报;1980年03期

6 杨年华,刘慧;近距离爆破引起的隧道周边振动场[J];工程爆破;2000年02期

7 阳生权;小线间距施工隧道爆破地震影响下既有隧道围岩线性动力分析[J];工程爆破;1998年01期

8 沈军辉,王兰生,赵其华,李天斌,蒋永生,孙宝俊;官地水电站坝区岩体的浅表生结构[J];工程地质学报;2002年01期

9 李新平,朱瑞赓,夏元友;裂隙分布对地下硐室稳定性的影响研究[J];金属矿山;1997年03期

10 张继勋;姜弘道;任旭华;;岩体参数对隧洞围岩稳定性影响的敏感性分析[J];采矿与安全工程学报;2006年02期

相关硕士学位论文 前4条

1 潘晓马;邻近隧道施工对既有隧道的影响[D];西南交通大学;2002年

2 张志强;软弱夹层对地下洞室稳定性影响的数值试验研究[D];西安理工大学;2003年

3 胡益华;小湾饮水沟岩质边坡爆破稳定性分析[D];西安理工大学;2005年

4 钟建辉;邻近隧道爆破施工对既有隧道影响的数值分析[D];天津大学;2005年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 汤池;刘娜;;隧道围岩位移的智能化反演研究[J];中国科技信息;2008年04期

2 ;[J];;年期

3 ;[J];;年期

4 ;[J];;年期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相关会议论文 前2条

1 吉小明;王宇会;;物探资料在隧道围岩位移预测中的应用分析[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年

2 汪洋;尹健民;肖国强;;基于岩层产状的地下洞室围岩变形研究[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年

相关硕士学位论文 前2条

1 陈海明;隧道围岩位移智能反分析研究与工程实践[D];合肥工业大学;2006年

2 郭得令;基于LS-SVM的围岩位移非线性预测应用研究[D];武汉理工大学;2006年

本文编号：2757218