南湃水电站高压引水隧洞开挖围岩稳定分析研究

发布时间：2020-04-20 14:11

【摘要】：为满足水利水电工程具有的多种任务,普遍选择在地下开挖各种形式的水工隧洞来起到宣泄洪水、引水发电灌溉、放空水库等功用。其中高压引水隧洞由于其良好的功用性能越来越多的应用在大型水利水电工程中,但由于其对洞线选择、岩石的各项性能、各项荷载和应力以及施工方式等要求较高,以及对围岩的预判不足等问题,对高压引水隧洞施工及工作的稳定研究十分有必要,其中对围岩和支护的研究则是其核心内容。本研究以南湃水电站高压引水隧洞工程为例,通过采用自重应力场模拟初始地应力场对不同的围岩洞段边界条件进行模拟计算,并分析得出不同施工方案的围岩各向位移。利用有限元方法仿真分析地下洞室开挖问题。同时将得到的侧压力系数进行敏感性分析。项目拟采用的技术路线展开研究:分别在上、中和下平段典型位置选取计算断面,进行初始地应力场构造分析,进而展开施工开挖期的围岩稳定与支护结构安全分析,校核围岩稳定性与支护结构安全性。经过最终的分析及研究,对于Ⅲ2类围岩在埋深达到400m时,围岩最大塑性区深度较大,可能导致喷层受压破坏和锚杆的受拉屈服。建议此洞段采用喷锚联合支护措施,确保围岩的稳定性,但支护实际不宜过早。在Ⅳ类围岩条件下,当埋深在200m以上时,塑性区深度均超过了2倍的开挖洞径,需要施加喷锚支护措施,且由于喷层与锚杆的应力均较大,建议采用挂网喷射混凝土或钢纤维混凝土,以保证喷射混凝土的完整性,同时由于围岩变形与塑性区深度普遍较大,因此,则需要加强支护措施,增加锚杆长度(建议增加至3-6m)与支护强度(锚杆采用直径25mm或28mm以上)。
【图文】：

喷层混凝土的厚度为 10cm，等规划设计了 6 个计算方案。各向同性的线弹性材料模型、锚索优化支护类型与支护强度等。件下，洞室埋深 400m，喷层混凝同的侧压力系数，对侧压力系数线展开研究是：分别在上、中和下中间断面），，进行初始地应力场构进而展开施工开挖期的围岩稳定与。b 屈服模型及有限元的方法，模拟定情况，计算分析施工时围岩各向到施工时对隧洞不同围岩段适宜的

图 2-1 南湃水电站地理位置示意图Figure 2-1 Geographical Location of Nam Phay Hydropower Station规模为二等大（2）型，挡水建筑物级别为 2 级，引水隧洞级别为容决定，且引水发电系统远离大坝，为独立系统）。枢纽建筑物主（最大坝高 93m）和溢洪洞组成，引水发电系统由进水口、长约0m 的地下埋管，长约 800m 的地面钢衬钢筋混凝土管及地面厂房大水头 817m。水库正常蓄水位 1140.00m，设计洪水位 1141.70，死水位 1120.00m。南湃水电站引水隧洞平面图见图 2-2。电系统有压引水隧洞总长为 6622.26m，进口底板高程 1114.00m，段组成。上平段洞段长度 2443.41m，起始高程 1114.00m，末端高 5%；中平段洞段长度 2380.21m，起始高程 913.95m，末端高程；下平段洞段长度 1594.28m，起始高程 658.83m，变坡点高程1.220m，底坡坡比为 5%及 0.75%。竖井连接上平段与中平段以及分别为 77.62m 和 136.26m。南湃水电站引水隧洞纵剖面图见图
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV554;TV223.1

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本文编号：2634630