巴贡水电站引水洞地应力测量及分析.pdf

《巴贡水电站引水洞地应力测量及分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第３０卷第６期长江科学院院报Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．６２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＪｕｎ．２０１３ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１３．０６．０１６２０１３，３０（０６）：７２－７５，７９巴贡水电站引水洞地应力测量及分析１２２汪安全，艾凯，尹健民（１．中国水电建设集团公司，北京１０００４８；２．长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉４３００１０）摘要：为了评价马来西亚巴贡水电站引水发电洞衬

2、砌方案的可靠性，在引水发电洞沿线３个不同部位采用水压致裂法进行了地应力测试，并结合地质条件进行了有限元回归分析，获得了隧洞沿线岩体初始应力分布。最后从地应力角度，论证了高压隧洞衬砌设计方案。结果表明：隧洞沿线岩体应力状态主要受地形控制，引水隧洞前段围岩最小主应力大于内水压力的１．３倍，满足围岩抗裂设计的要求，该洞段可采用钢筋混凝土衬砌。关键词：地应力；水压致裂法；引水发电洞；衬砌中图分类号：ＴＶ７３２；ＴＵ４５９．４文献标志码：Ａ文章编号：１００１－５４８５（２０１３）０６－００７２－０４高压隧洞是蓄

3、能电站和引水工程的重要组成部段、竖井段、下弯段、下平段、渐变段和钢衬段组成，分。但目前在高压隧洞衬砌设计方案方面尚无非常全长４４７１．３ｍ。隧洞进口高程为１８０ｍ，出口高程成熟的理论，大多依赖于工程经验。我国的白山电为４２．０ｍ，隧洞埋深为５０～２３５ｍ，隧洞开挖直径为站隧洞衬砌使用素混凝土，其高压灌浆压力为１０．７～８．４ｍ。正常工况下，高压洞段内水压力为２．０ＭＰａ；广州抽水蓄能电站高压岔管采用钢筋混１．５８～１．８５ＭＰａ。［１－２］凝土衬砌。在挪威、澳大利亚等国有一些经验隧洞围岩主要以微风化至

4、新鲜的杂砂岩（ＧＷ）、方法估算水工隧洞钢筋混凝土衬砌的可行性，如挪页岩（泥岩）（ＳＨ）和页岩砂岩互层（ＧＷ／ＳＨ）组成。威的覆盖公式和澳大利亚的雪山公式等，其主要理砂岩占５０．０％～６２．６％（平均５４．８％），页岩（泥岩）占论依据是：在地质条件好或较好的情况下，当岩体中３０．９％～４３．０％（平均３８．４％），砂页岩互层占存在足够高的初始地应力时，可以防止围岩内的原４．５％～９．２％（平均６．８％）。杂砂岩多呈厚层状，节生裂隙在内水压力作用下发生水力劈裂而产生大的理稀疏，层面发育程度低，强度高，可近

5、似为各向同性［３］渗漏现象。的岩体。页岩（泥岩）及页岩互层因层间节理发育而为了论证巴贡水电站引水发电洞衬砌应用钢筋具各向异性特性。岩层分布见图１。混凝土的合理性，本文通过水压致裂法地应力测量对巴贡水电站引水发电洞的地应力状态进行研究，并结２水压致裂法地应力测试原理合地质条件对隧洞沿线地应力进行回归分析。最后水压致裂法是国际岩石力学学会推荐的地应力从地应力的角度论证了衬砌设计方案的优化建议。［４］主要量测方法，该法具有测量深度大、操作简单、无需岩石力学参数参与计算等优点，可快捷地获得钻孔１工程概况横断面

6、内的二维应力状态及其沿孔深的变化趋势。巴贡水电站位于马来西亚东部沙捞越州Ｂｅｌａｇａ水压致裂法是通过液压泵向钻孔内拟定深度处镇上游３７ｋｍ处的Ｂａｌｕｉ河上。电站由高２０５ｍ、总加液压将孔壁压裂，测定压裂过程中的各特征点压３力及开裂方位，然后根据测得的压裂过程中压力读填筑量约１７００万ｍ的面板堆石坝及溢洪道、进水口、引水隧洞及厂房组成，总装机容量为８×３００数计算测点附近岩体地应力大小和方向。地应力大ＭＷ。其中引水隧洞位于大坝左岸山体内，由８条小按下式计算：隧洞组成。采用单洞单机的方式向发电厂房供水。

7、σｈ＝Ｐｓ；隧洞开挖断面为圆形，由进口渐变段、上平段、上弯σＨ＝３σｈ－Ｐｂ－Ｐ０＋σｔ。（１）收稿日期；２０１２－０５－０３；修回日期：２０１２－０６－１４基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３）项目（２０１１ＣＢ７１０６０３）；水利部公益性行业科研专项项目（２０１００１００９）；中央级公益性科研院所基本科研业务费项目（ＣＫＳＦ２０１１０２０／ＹＴ）作者简介：汪安全（１９６４－），男，安徽安庆人，高级工程师，主要从事水利水电工程技术研究与建设管理，（电话）０１０５８９６０１８５（电子信箱）ｗａｎ

8、ｇａｎｑｕａｎ＠ｓｉｎｏｈｙｄｒｏ．ｃｏｍ。第６期汪安全等巴贡水电站引水洞地应力测量及分析７３式中：σｈ为最小水平主应力；σＨ为最大水平主应表１测孔布置参数表力；Ｐｓ为关闭压力；Ｐｂ为破裂压力；Ｐ０为孔隙水压Ｔａｂｌｅ１Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂｏｒｅｈｏｌｅｓ力；σｔ为岩石抗拉强度。孔号围岩类别距离／钻孔方位钻孔倾角／孔深／ｍ角／（°）（°）ｍ水压致裂破裂面一般沿垂直于横截面上最小主８ＨＪ１页岩２２０．７１８０５３０应力方向的平