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1、分类号:P64210710-2015126100硕士学位论文刘家峡水电站引水隧洞围岩稳定性研究韩笑导师姓名职称王勇智副教授申请学位级别工学硕士学科专业名称地质工程论文提交日期2018年5月5日论文答辩日期2018年5月31日学位授予单位长安大学ResearchonSurroundingRockStabilityofDiversionTunnelatLiujiaxiaHydropowerStationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HanXiaoSupervisor：A.P.Wan
2、gYongzhiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要当前，随着我国国民经济的快速持续发展，公共基础工程建设也在有条不紊的进行着，水工隧道作为其中的一部分，在输水、泄洪等方面发挥着重要作用。刘家峡水电站引水隧洞属于特长隧洞，长约31.71km，同时也属于深埋隧洞，其中约8km长的隧洞埋深大于600m，最大埋深约1000m。隧洞地质环境错综复杂，隧洞开挖可能存在围岩稳定性、岩爆及软岩变形、涌水等工程地质问题。结合如此多的可能出现的问题，可见研究隧洞围岩稳定性，解决施工、设计及日后的运营工作是很有必要的。本论文以刘家峡水电站引水
3、隧洞为例，通过在现场实习和收集、查阅资料的基础上，研究了隧址区的工程地质条件，并对TBM2段隧洞沿线进行了工程地质分段及围岩等级分类；最后通过Midas软件对隧洞出口段断面进行数值模拟来研究隧洞开挖支护前后的稳定性。主要取得的成果如下：（1）通过对隧址区工程地质条件的研究，综合考虑引水隧洞的工程地质条件，为隧洞TBM2段分段做准备。（2）首先对TBM2段进行工程地质分段，然后绘制出每段中结构面的走向玫瑰花图，通过结构面走向与洞轴线走向的关系，判断出是否对隧洞稳定有利和围岩分级中的结构面评分参数E，进而完成对隧洞围岩的地质分类。从围岩质量分类结果中可以
4、看出引水隧洞TBM2段围岩以Ⅱ类围岩为主，Ⅲ类围岩次之，岩体质量较好，在经过F3、F4、F8断层时围岩划分为Ⅴ类，岩体质量差。（3）选取出口段不同埋深及不同围岩等级的剖面以及相对应的支护参数，利用Midas软件进行数值模拟，分别从围岩位移特征、围岩主应力特征、喷射混凝土受力、锚杆轴力、围岩塑性区域及影响深度等方面进行分析，并得出相关规律。（4）总结了引水隧洞可能发生的常见地质问题，具体的可分为隧洞涌水问题：运用大气降水入渗估算法和裘布依公式计算TMB2段涌水量；隧洞软岩变形崩解问题：运用修正芬纳-塔罗勃等相关公式计算塑性区半径及径向变形；深埋藏隧洞岩
5、爆问题：运用侯发亮教授提出的岩爆判据公式计算临界岩爆深度并根据规范划分其等级，最终提出预防与治理措施的意见。关键词：引水隧洞围岩分级围岩稳定数值模拟iAbstractAtpresent,withtherapidandcontinuousdevelopmentofChina'snationaleconomy,publicinfrastructureprojectconstructionisalsoproceedinginanorderlymanner.Aspartofit,thehydraulictunnelplaysanimportantrolein
6、thetransmissionofwaterandflooddischarge.ThediversiontunneloftheLiujiaxiaHydropowerStationisabout31.71kmlong,whichisanextremelylongtunnelwithadepthofmorethan600mandamaximumburieddepthofabout1000m.Itisadeeptunnel.Thegeologicalconditionsofthetunnelarerelativelycomplex.Tunnelexcava
7、tionmayhaveengineeringgeologicalproblemssuchasthestabilityofsurroundingrock,rockburstwithhighgroundstress,deformationofsoftrock,waterinrush,mud,highgroundtemperature,radioactivity,andharmfulgases.Combiningsomanypossibleproblems,wecanseethatitisnecessarytostudythestabilityoftunn
8、elsurroundingrockandsolveconstruction,design,andfuture
