南湃水电站高压引水隧洞开挖围岩稳定分析研究

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属服。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）。

目录

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究状况

1.3研究内容

1.4技术路线

2基本资料

2.1工程概况

2.2引水隧洞工程地质条件

2.2隧洞断面设计

2.3.1特征水位

2.3.2材料参数

2.4结构计算工况与荷载组合

3计算理论

3.1初始地应力场

3.2开挖的机理及其实现

3.3围岩材料屈服准则

4施工开挖期围岩稳定分析

4.1 Ⅲ2类围岩洞段

4.1.1计算模型

4.1.2计算方案

4.1.3计算结果

4.1.4结论及分析

4.2 Ⅳ类围岩洞段

4.2.1计算模型

4.2.2计算方案

4.2.3计算结果

4.2.4结论及分析

4.3侧压力系数敏感性分析

4.3.1计算方案

4.3.2计算结果比较

4.3.3结论及分析

4.4本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献