金元水电站引水隧洞f25断层变形原因及控制技术

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1、金元水电站引水隧洞F25断层变形原因及控制技术【摘要】通过介绍金元水电站引水隧洞高地应力软弱千枚岩地层的围岩特性、变形规律、开挖、支护施工过程中采用的抑制千枚岩变形技术措施，为今后类似工程的施工提供可借鉴经验。　　【关键词】断层、千枚岩、变形、措施　　1工程简介　　金元水电站位于四川省甘孜藏族自治州的康定县境内、大渡河左岸支流金汤河干流中游，为金汤河干流梯级开发的第二水电站，引水式开发。坝址位于康定县捧塔乡的下关门石，距金汤河河口沿河公路里程约40Km。　　金元水电站为Ⅲ等中型工程，以发电为主，兼顾生态环

2、境用水。总库容11.3万立方米，装机容量12万千瓦。枢纽建筑物由混凝土闸坝、岸塔式进水口、左岸引水隧洞、左岸地面厂房、钟鼓楼沟调水建筑物及公地沟调水建筑物等组成。　　引水隧洞位于金汤河左岸，全长11KM，穿越段为泥盆系中统上段，上部为灰白色~灰色厚层含生物骨屑细晶灰岩，夹深灰色千枚岩；中下部为灰色~浅灰色中厚层含生物粒屑微~细晶灰岩、含粒屑白云岩、微~细晶白云岩与薄层泥质灰岩、泥灰岩夹千枚岩不等厚互层，岩层于洞轴线夹角50度左右。引水隧洞埋深90~880米，穿越的围岩局部稳定性差。　　为加快施工进度，采用

3、长隧短打，全洞共增设7个支洞，F25断层位于3#支洞上游引5+769~5+899段。断层宽度约130米，围岩主要以千枚岩为主，根据开挖揭露情况看，围岩为薄~中层灰黑色碳质灰岩、泥质炭质千枚岩不等厚互层，层理极其发育。受构造影响，岩层扭曲变形严重，擦痕、磨光镜面极其发育，局部层间方解石条带及团块发育，层间结合力差。F25断层为挤压性断层，由于断层内物质挤压紧密，属于阻水断层，施工中未见渗水。掌子面可见千枚岩呈薄片状、散土状，走向与洞轴线夹角50~80度左右，岩石极其软弱，手拨出现掉块，手捏呈粉末状，经风钻用

4、水浸泡后变为黑色淤泥，极易坍塌变形。经分析认定本段属于高地应力、软弱围岩地段。　　设计洞室断面为马蹄形结构，开挖底宽4.2米，开挖高度5.3米。初期支护采用I18工字钢拱架、∮8钢筋X片、∮25砂浆锚杆（L=3米）结合喷射混凝土支护，钢拱架间距1.2米。设计初期未对洞室底部采取任何加固措施，这是造成下沉变形严重的一个重要原因。设计开挖支护图如下：　　2施工期间围岩变形情况及原因　　2.1围岩变形情况　　引水隧洞采用全断面一次成型光面爆破技术，使用电雷管引爆，毫秒微差雷管起爆，2#岩石乳化炸药，每循环装药7

5、0kg左右，每炮进尺2.0~2.4米。初期支护钢支撑及挂X锚喷及时跟进。　　开挖进入断层带后，掌子面围岩极不稳定，拱顶、左边墙掉块、坍塌现象逐渐增多。2010年5月12日，开挖至引5+782时，发现引5+778~5+858段出现初期支护变形，喷射混凝土严重开裂、破损，初期支护型钢钢架扭曲变形，局部出现弯折。主要表现在左侧拱脚和拱顶部位，拱顶表现为初期支护喷混凝土开裂、脱皮、掉块，拱脚、拱腰主要表现为喷混凝土开裂压溃，部分地方钢架内鼓，钢架发生扭曲，其中引5+779~5+799段尤其严重。　　从监控量测资料

6、看，本段初期支护完成后，水平收敛值为5~24mm/d，且变形每天都在继续，没有趋于稳定的迹象。在5月初为抑制变形，对引5+779~5+799段进行了底板换填处理，换填施工期间由于钢支撑拱脚悬空，造成变形急剧增大，水平收敛值增大到120~170mm/d，最大处累计水平收敛达950mm，拱顶下沉达350mm。　　2.2围岩变形原因分析　　隧洞围岩发生大变形的原因很复杂，它与地质构造及地层特征、围岩特性、初始应力及开挖后围岩二次应力、开挖方式、断面形状、设计支护参数等因素有关。综合分析本隧洞的特点，造成大变形的

7、主要原因有以下几点：　　（1）F25断层埋深400米左右，围岩以千枚岩为主，属于深埋高应力条件下的软弱围岩挤压变形。变形速度初期较小，随着世间的推移会逐渐增大。当变形达到15mm时喷射混凝土开始出现开裂。　　（2）设计初期支护强度和刚度不足也是F25断层发生大变形的重要原因，尤其是设计钢拱架没有闭合成环，大大削弱了钢拱架的抵抗能力。F25断层以千枚岩为主，挤压紧密，且处于无水状况下，具有短期的自稳能力，开挖后掌子面在一定时期内处于稳定状态。完成初期支护后，随着时间推移围岩将会持续不断的发生变形，挤压直至破

8、坏初期支护体系。　　（3）开挖方式不当【摘要】通过介绍金元水电站引水隧洞高地应力软弱千枚岩地层的围岩特性、变形规律、开挖、支护施工过程中采用的抑制千枚岩变形技术措施，为今后类似工程的施工提供可借鉴经验。　　【关键词】断层、千枚岩、变形、措施　　1工程简介　　金元水电站位于四川省甘孜藏族自治州的康定县境内、大渡河左岸支流金汤河干流中游，为金汤河干流梯级开发的第二水电站，引水式开发。坝址位于康定县捧塔乡的下关门石，距金汤河河口沿河