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《松散砂卵石层中砼防渗墙超前支护试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、松散砂卵石层中砼防渗墙超前支护试验研究摘要：介绍了西藏直孔水电站CII标在松散砂卵石地层中采用超前支护工艺进行砼防渗墙成槽的试验目的、工艺及成果,对超长、超深、大断面开挖的三维应力及渗漏进行了模拟研究。关键词：松散砂卵石地层三维应力模拟砼防渗墙超前支护1试验目的西藏拉萨河直孔水电站坝基覆盖层深50-150m，地层松散，坝基渗透系数大，为防止水库漏水，设计在坝基下建造深18-79m、厚0.8m、长1010.5m的砼防渗墙。在砂卵石颗分曲线中，细颗粒含量偏少，粉、粘粒含量小于8%;砼防渗墙采用常规的钻劈法、反循环、
2、抓斗法施工存在槽孔易垮塌、漏浆严重、工效低的难题。因此，为了满足工程质量和进度要求，我部结合砼防渗墙设计和地质地层实际情况，在经过充分探讨和论证的基础上，提出“松散砂卵石层中砼防渗墙超前支护方案”，以解决松散砂卵石层中砼防渗墙成槽的难题，由于该方案属于技术创新，为充分验证方案的可行性，业主、监理、设计、施工四方经过多次讨论，为稳定起见，决定在桩号1+022-1+046段进行松散砂卵石层中砼防渗墙超前支护试验，根据试验研究成果，决定该施工方案是否可行。该项试验目的如下：1.1试验施工方案中提出的分段、分层、钢筋结
3、构、钢支撑等参数及工艺是否可行;1.2研究超长、超深、大断面垂直挖槽方案的应力分布状况及对渗漏影响；1.3与常规的冲击钻成槽进行技术比较。2三维应力及渗漏模拟研究2.1模型介质参数及边界条件(1)模型介质参数根据成勘院对西藏直孔水电站地质的勘测及水电七局直孔项目部的施工方案等技术资料并参考已有的研究经验,选取模型中各类介质的物理力学参数及指标(表1),作为应力─形变反演模拟的计算依据。其中，钢支撑材料各项参数的选择以建模的相似原理为准则作相应的调整。表1模型介质物理力学参数取值物理力学参数地层介质弹性模量E(M
4、Pa)泊松比μ初始内聚力C0(MPa)初始内摩擦角φ0(°)残余内聚力C’(MPa)残余内摩擦角φ(°)密度ρ。(g/cm3)抗拉强度(MPa)fglQ2600.340.0350352.240alQ3500.350.0330332.230alQ4500.370310312.230支撑2400(换算)0.15804050303.00200(2)模型边界条件考虑到模型非自由边界远离重点研究部位,边界条件可适当简化为:坝基应力─形变计算模型底部设置垂向约束的连杆支座,左、右侧作为主动边界施加水平构造力(σ=5.0MP
5、a)；槽孔垂向挖掘应力─形变计算模型底部设置垂向约束连杆支座,两侧施加水平侧压力；槽孔轴向挖掘应力─形变计算模型两侧施加水平侧压力,两端设置为水平约束的位移边界条件。2.2模拟研究成果(1)三维数值计算成果表明,坝基岩土体天然应力状态的现今特征表现为重力场模式。最大主应力(σ1)及最小主应力(σ3)随深度逐渐平稳增大,无张应力分布;最大剪应力(τmax)分布在不同的地貌单元内差异较大:河床段坝基土体中,出现量值相对较低(τmax=0.04—0.19MPa)的剪应力集中现象;阶地段最大剪应力(τmax)分布极为平
6、稳，量值仅为0.007─0.01Mpa。显然,在地壳表层岩体的天然应力状态下,坝基岩土体的应力—形变环境处于较平稳的重力作用状态。(2)槽体横剖面的二维数值计算成果清楚地显示，槽壁土体应力─应变作用具有明显的分段性:上段0—23m为一呈倒三角形分布的应力松弛变形区，主应力及剪应力均出现明显的低异常分布；下段23—45m为向下逐渐增大的侧向应力压缩区，主应力及剪应力均呈逐渐增高之势。导致土体应力─应变特征分段性的基本原因在于，槽壁内支撑间距设置的差异。(3)数值计算成果表明，垂向挖掘施工对槽壁土体应力—形变特征的
7、影响主要表现为:在拟定的槽壁内支撑前提下,主应力（σ）及剪应力（τmax）随挖掘深度逐渐增加,单壁位移变形在挖掘至20--25m深时可接近最大值。(4)进一步的三维数值模拟分析表明，沿槽体轴向连续贯通挖掘与间隔挖掘施工方案的不同，对槽壁土体的应力—形变问题有较大的影响。在槽壁上段的应力松弛变形区内,连续贯通挖掘时的单壁最大位移变形可达180mm左右,间隔15m挖掘时,仅有18mm;在下段侧向应力压缩区内,连续贯通挖掘时将产生63mm的位移变形,而间隔挖掘时的最大位移变形仅有34mm。(5)槽内钢支撑应力与变形问
8、题的三维模拟数值计算结果显示,轴向间隔挖掘施工时，槽内水平支撑钢材的应力及变形均明显低于连续贯通挖掘时的应力及变形情况。轴向连续贯通挖掘时，支撑体系较大的应力及变形难以满足其自身的受力平衡与稳定。(6)槽内钢支撑的应力—形变计算成果见表2表2槽内钢支撑的应力—形变计算成果项目开挖深度开挖形式X向位移最大值(m)Y向位移最大值(m)Z向位移最大值(轴向)(m)X向应力最大值σx(Mpa)
