深圳抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定性研究

发布时间：2017-10-27 05:23

  本文关键词：深圳抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定性研究

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【摘要】：深圳抽水蓄能电站位于深圳市盐田区和龙岗区之间,距深圳市中心约20公里。电站设计装机容量1200MW,为Ⅰ等大型工程。地下厂房具体布置在响水河南侧、鹅公髻~福田坳分水岭的北东端山体下,埋深270m~290m。岩性为燕山三期中粗粒黑云母花岗岩。断层型结构面和裂隙型结构面较为发育。大跨度地下洞室围岩稳定性问题是主要的工程地质问题。因此,本文以深圳抽水蓄能电站的地下厂房为研究对象,对地下厂房围岩的块体稳定性和变形稳定性进行了研究。本文在掌握了深圳抽水蓄能电站区域及厂房区工程地质条件的基础上,根据地下洞室断层型结构面和裂隙型结构面的赤平投影分析本文归纳出了几组优势产状,为判断洞室内各部位可能产生的各类型块体奠定了基础。在取得上述成果之后,使用UNWEDGE软件计算出块体的形状、规模、滑动模式、稳定性系数等。对厂房围岩块体稳定性做出评价。本文根据现场地应力测试结果得到了厂房区的地应力条件并根据现场结构面编录资料以及厂房几何尺寸通过3DEC建立模型对地应力场、结构面的对厂房变形稳定性的影响进行模拟计算研究。而后根据实际的施工开挖步骤对开挖过程中地下洞室的顶拱、边墙的变形稳定性进行研究,对支护方案以及加强支护方案进行了模拟评价。通过上述研究,本文得到了厂房区块体稳定性和变形稳定性的综合评价,为深圳抽水蓄能电站地下厂房的设计、施工提供了较为合理的依据,同时为类似的浅埋、大跨度、硬岩地下洞室的稳定性研究提供了一定的思路和依据。本文研究内容具体如下:(1)厂房置于燕山期花岗岩中,主要岩性为燕山二期(γ52(2))和燕山三期(γ52(3))花岗岩类;区内断层较发育,但均是在晚更新世以来趋于稳定,活动性断裂不发育,小断层和节理裂隙以北西向和近东西向为主,与隧洞轴线夹角较大,对围岩稳定有利;厂房区属于中低地应力区;厂房区地震基本烈度为Ⅶ度,相应基岩水平峰值加速度为0.0723g;地下水类型有全风化带、第四系松散堆积层中的孔隙性潜水以及基岩裂隙水,主要为基岩裂隙水。(2)厂房区断层型结构面和裂隙型结构面均以陡倾结构面占绝大多数。断层型结构面优势走向有一组,即近NWW向,优势产状为N82°W/NE∠80°。这组断层型结构面的基本特征是:其裂面一般起伏,较坚硬;潮湿,局部滴水;整体胶结较差,不甚连续。裂隙型结构面优势走向分别为NW和NWW两组。其中,NW向裂隙组,优势产状为N40°W/NE∠78°;NWW向裂隙组优势产状为N84°W/NE∠74°。裂隙型结构面基本特征:这些裂隙都以闭合为主,裂面多微起伏~起伏粗糙,少数平直光滑和平直粗糙;局部长大裂隙地下水呈现渗滴状出露。这三组结构面对洞室围岩块体稳定性起控制作用。(3)对天然工况下洞室不同机组段边墙、顶拱的潜在不稳定块体进行搜索和稳定性分析。结果表明:总共搜索46个块体,其中边墙有6个确定性块体、15个半确定性块体、11个随机性块体;顶拱有5个确定性块体、4个半确定性块体、5个随机性块体。下游边墙的潜在不稳定块体明显多于上游边墙。通过对每个块体的稳定性计算发现:①边墙有11个块体稳定性系数小于1.0,为关键块体,其中机组1段分布有4个,在机组2段分布有1个,机组3段分布有3个,机组4段分布有3个。②顶拱14个块体稳定性系数小于1.0,为关键块体。其中机组1段有4个关键块体,机组2段有2个关键块体,机组3段有1个关键块体,机组4段有7个关键块体。机组1段和机组4段关键块体较多。顶拱的关键块体较边墙稍多,并且其中有几个块体可能发生直接坠落,因此是施工时重点处理的对象。(4)结构面对深蓄地下厂房围岩变形的控制作用十分显著,而地应力条件不是深蓄地下厂房变形稳定性的主控因素。对比根据中导洞编录和第二层开挖编录进行的两次计算,变形量、不利变形分布稍有差别,但总体上,变形规律大致相同。从第四步开挖后不利变形开始出现。边墙变形稳定性较差,顶拱变形稳定性良好。上游边墙较下游边墙的不利变形区域更大;上游边墙4#机组附近为不利变形主要分布区,断层F357和北东向裂隙组对块体变形起到了控制性作用。原支护方案确实对局部变形起到了限制作用,对边墙变形的限制较顶拱明显。通过对加强支护方案和结构面刚度的对比分析,本文认为与结构面刚度的影响相比,加强支护的效果不显著,建议不更改原支护设计方案。
【关键词】：深圳抽水蓄能电站 地下厂房 块体稳定性 变形稳定性 离散元
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV731.6;TV223.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-22
• 1.1 选题依据及研究意义11-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 岩体结构的研究现状14-16
• 1.2.2 地下洞室围岩稳定性研究现状16-19
• 1.3 研究内容及技术路线19-22
• 1.3.1 研究内容19-20
• 1.3.2 技术路线20-22
• 第2章 研究区工程地质条件22-35
• 2.1 区域地质背景22-24
• 2.1.1 区域地貌22
• 2.1.2 区域构造22-23
• 2.1.3 新构造运动与地震23-24
• 2.2 研究区工程地质条件24-35
• 2.2.1 地形地貌24
• 2.2.2 地层岩性24-25
• 2.2.3 地质构造25-31
• 2.2.4 地应力特征31-33
• 2.2.5 水文地质条件33-35
• 第3章 洞室围岩岩体结构特征35-42
• 3.1 结构面类型35-38
• 3.2 岩体结构总体特征38-41
• 3.2.1 断层型结构面总体发育特征38-40
• 3.2.2 裂隙型结构面总体发育特征40-41
• 3.3 优势结构面41-42
• 第4章 地下厂房块体稳定性研究42-60
• 4.1 地下洞室块体边界的确定42-43
• 4.2 厂房区潜在不稳定块体的确定43-52
• 4.2.1 厂房区边墙不稳定块体44-49
• 4.2.2 顶拱不稳定块体49-52
• 4.3 块体边界力学参数的选定52-53
• 4.4 厂房区块体稳定性分析与评价53-59
• 4.4.1 边墙块体稳定性分析与评价53-57
• 4.4.2 顶拱块体稳定性分析与评价57-59
• 4.5 小结59-60
• 第5章 地下厂房围岩变形稳定性研究及支护方案评价60-108
• 5.1 概述60
• 5.2 离散元方法与 3DEC程序60-61
• 5.2.1 离散元原理60-61
• 5.2.2 3DEC程序的相关特点61
• 5.3 模型的建立61-65
• 5.3.1 模型范围61
• 5.3.2 计算模型概化61-65
• 5.4 模拟策略简介65-66
• 5.5 主控因素评价66-70
• 5.5.1 概述66-67
• 5.5.2 结构面影响研究67-68
• 5.5.3 地应力影响研究68-70
• 5.6 围岩变形稳定性数值模拟研究70-84
• 5.6.1 中导洞围岩变形稳定性评价72-79
• 5.6.2 第二层开挖围岩变形稳定性评价79-84
• 5.7 支护设计方案评价84-107
• 5.7.1 原支护方案介绍及初步评价85-87
• 5.7.2 原支护方案的数值模拟评价87-95
• 5.7.3 加强支护方案数值模拟评价95-102
• 5.7.4 结构面刚度的影响性分析102-107
• 5.8 小结107-108
• 结论108-110
• 致谢110-112
• 参考文献112-116
• 攻读学位期间取得学术成果116

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 臧士勇;块体理论及其在采场巷道稳定性分析中的应用[J];昆明理工大学学报;1997年04期

2 丁秀丽;吕全纲;黄书岭;段海波;程鹏;;锦屏一级地下厂房大理岩变形破裂细观演化规律[J];岩石力学与工程学报;2014年11期

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本文编号：1102101