西部建设中的软岩工程问题水利工程论文_工学论

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1、论文范文　　题目：西部建设中的软岩工程问题水利工程论文_工学论文　编辑：小小　　摘要：软岩是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质，给地下工程建设带来若干岩石力学问题，特别是大中型水电工程建设中的高应力软岩。在西部、特别是西南地区大中型水电站中，地下洞室遇到的高应力软岩则是最为突出的问题之一，它的存在使本身完整坚硬的岩石呈现出工程软岩的特性。本文重点介绍了二滩水电站地下厂房开挖建设中出现的高应力软岩问题、处理措施、效果及建议，同时提出了溪洛渡、锦屏一级水电站地下洞室开挖中可能出现的软岩工程问题。关键词：岩石力

2、学软岩工程软岩高应力软岩岩爆　1前言　　　　软岩是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质，可分为地质软岩和工程软岩两大类别。地质软岩指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质；工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。工程软岩强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。　　　　工程软岩和地质软岩的关系是：当

3、工程荷载相对于地质软岩（如泥页岩等）的强度足够小时，地质软岩不产生软岩显著塑性变形力学特征，即不作为工程软岩，只有在工程力作用下发生了显著变形的地质软岩，才作为工程软岩；在大深度、高应力作用下，部分地质硬岩（如泥质胶结砂岩等）也呈现了显著变形特征，则应视其为工程软岩。　　　　根据软岩特性的差异及产生显著塑性变形的机理，软岩可分为4大类，及膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。　　　　根据高应力类型的不同，高应力软岩可细分为自重应力软岩和构造应力软岩。前者的特点是与深度有关，与方向无关；而后者的特点是与深度无关，

4、而与方向有关。高应力软岩根据应力水平分为3级，即高应力软岩、超高应力软岩和极高应力软岩（表1.1）。　　　　表1.1高应力软岩分级　　　　级别　　　　应力水平/MPa　　　　高应力软岩　　　　25～50　　　　超高应力软岩　　　　50～75　　　　极高应力软岩　　　　＞75　　　　在西部、特别是西南地区的水电站大都位于深山峡谷中，枢纽区岸坡陡峻、河谷狭窄，主要建筑物只有布置在山体之中。大断面的导流洞、泄洪洞、引水洞、发电厂房、主变室、尾水调压室、尾水洞、交通洞等，构成巨大的地下洞室群，因而涉及到大量的地质、岩石力学问题。

5、如：洞口高边坡稳定问题，洞室软岩段稳定及工程处理问题，高应力下工程软岩的研究和处理问题，层间或层内错动带软弱夹层的研究和处理问题，大跨度洞室顶板的变形和稳定问题，软弱夹层的流变特性及长期强度问题等，而高应力软岩则是最为突出的问题之一。2二滩水电站地下厂房　　　　2.1主要软岩工程问题　　　　电站勘测设计阶段在主厂房设计位置进行了原位模拟洞围岩变形特性研究，试验结果预测：　　　　⑴由于岩体坚硬，洞室周边将形成应力集中带，应力值高达40MPa以上。母线廊道岩柱将再次产生应力集中，应力值将在67MPa以上，从而使围岩岩体产生脆

6、性拉裂，破裂面与厂房洞室边墙平行。　　　　⑵地下厂房边墙围岩变形一般在30~60mm，顶拱变形在10mm左右。　　　　⑶原位模拟洞围岩位移反分析结果表明原岩最大主应力在30MPa左右。　　　　根据预测结果，厂房地下洞室群可能存在高应力软岩问题，主要以构造应力特征显现。　　　　地下厂房洞室群于1993年3月动工开挖，至1996年底主体工程开挖完成。施工过程中，完整性较好的正长岩、辉长岩内不同程度地产生过岩石板裂、葱皮现象，尤其是应力集中的工程部位，如三大洞室上游拱座附近、洞室交叉口、岩柱及其他复杂工程部位等。这些部位曾多次

7、产生岩石板裂、剥落掉块、混凝土喷层开裂、脱空，以及部分锚索失效等现象。围岩的破坏在二滩水电站这个高应力区域主要以岩爆的形式表现出来在地下厂房施工过程中，曾发生过数十次不同规模的岩爆，其中最严重的有两次。　　　　⑴1995年9月8日，当#2尾调室靠南端墙侧的台阶开挖并与下部尾水洞的出渣洞贯通时，诱发了主变室1~3号母线洞之间岩柱发生岩爆，导致尾调室上游拱座及母线洞裂缝进一步发展，尤其在#2母线洞0+005~015起拱线附近最为严重，大量块石坍落。在#1与#2尾水管之间的岩柱也同时发生严重岩爆，范围达几十米，坍落岩块厚度达3

8、m，PHM21突变50mm，并拉断6根预应力(175t)锚索。　　　　⑵1996年4月30日，当主厂房#2基坑与#2尾水管贯通时，发生严重岩爆，边墙围岩突变24~41.5mm，基坑围岩坍落大量岩块，#1和#2母线洞距离厂房下游边墙0+060~0+130m中、下部的衬砌混凝土开裂，裂缝宽达5~13mm(见图2.1)，厂