高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律与参数反演分析.pdf

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1、2Q!!堡篁!Q塑f篁篁!!!塑)辽亘建堑勘塞皇测绘．__L口同地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律与参数反演分析■肖新，付成华，刘帅鬃西华大学，四川成都610039摘要：控制地下洞室围岩变形及失稳的重要因素之一就是松动区，本文以某水电站为例对高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律进行了分析，并采用遗传算法进行了大型地下厂房松动区参数反演分析。在分析地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律时主要采用了声波测试和多点位移计监测，通过这两种方法的探究得知地下洞室围岩变形与地下洞室岩壁位移变化有一定的联系，高低应力与一般强度的应力对地下厂房松动变化的影响也不同

2、。本文从多方面探究了高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律，通过参数反演确定变化规律，找出解决办法：通过灌浆加固控制地下洞室围岩变形及失稳问题。关键词：高地应力条件大型地下厂房松动区变化规律反演分析1工程概况某水电站的地下厂房洞室群分布在水坝区域的右岸，水电站地下厂房洞群中引水洞有五条，除引水洞外还有水电站地下厂的主副厂房、主变室、圆形尾水调压室等组成。在水电站地下厂房中，主厂房的位置在大坝下游的山体内，与河谷的走向垂直。主厂房的吊车梁以下跨度为24．21m，与主厂房平行布置的主变室与主厂房之间存在岩柱。在水电站的主厂房和主变室水平埋深为100m一400

3、m，主厂房和主变室垂直埋深为150m一450m。水电站地下厂区的地质条件十分复杂，岩层的类型是大理岩夹绿片岩，地下厂区的围岩具有很高的饱和抗压强度。水电站地下厂区岩体地应力主要为构造应力，围岩的轻度应力在1．0—3．0之间，说明水电站地下厂区的围岩应力属于高应力。2高地应力条件下大型地下厂房松动变化规律2．1声波测试在探究高地应力条件下大型地下厂房松动变化规律时，采用了声波测试技术，在水电站地下厂房的主厂房周围设置了声波测试}L，经过一段时间的观测后，绘制了声波测试图，通过声波测试结果图可知水电站地下厂区未松动围岩的声波波速在5000m／s左右，水电站地下

4、厂区松弛强度较大的围岩声波波速在4000m／s左右。水电站主厂房的声波测孔，每一个N：YL孑L口的高程都不一样，测试是对主厂房围岩岩层的开发情况一不一样，所以围岩松弛的深度也是不同的。通过声波测试图可知，地下厂区的第一个测试孔的高程为1642m，对1测孔进行了三次声波测试，每一次声波测试开挖的岩层不同，分别为第1层、第Ⅵ层、第Ⅶ层。在声波测试中第一次测试的岩围松弛深度比第二次测试的浅，第三次测试与第二次测试没有明显的变化。地下厂区的第二个测试孔的高程为1651111．对2测孔进行了三次声波测试，分别为第Ⅲ层、第Ⅳ层、第Ⅵ层，声波测试的第二次测试与第三次测试

5、的围岩松弛深度一致，为5．5m。地下厂区的第三个测试孔的高程为1640m，对3测孔进行了三次声波测试，分别为第V层、第Ⅵ层、第Ⅵ层，第三个测试孔的声波测试曲线基本一致，地下厂区围岩松弛的深度为6．4m。地下厂区的第四个测试孔的高程为1647m，对3N：fL进行了一次声波测试，对Ⅵ层进行开挖，围岩松弛的深度为6．5m：2．2地下主厂房围岩松动区的变化规律通过声波测试得到了主厂房区域内围岩松弛的具体深度，但是声波测试的次数会受到开挖施工、测试}L塌方等不确定因素的影响，所以声波测试的结果不能连续测试分析地下主厂房区的松动变化规律。此时就要应用多点位移计监测，多

6、点位移计能够在一定程度上弥补声波测试的缺陷，同时多点位移计能够实现密集监测，还不会受到开挖施工的影响。但是多点位移计也存在一定的缺陷，多点位移计不能准确的测得围岩松弛的深度。所以，想要探究高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律，就要有机将声波测试与多点位移计结合起来，发挥两者的优势，实现对地下厂房围岩松动变化的连续性分析。声波测试与多点位移计检测互为补充，互相验证，对两者测试的结果进行综合分析就能了解地下主厂房围岩松动区的具体情况，找到一定的变化规律：地·2】2·下主厂房侧墙围岩松弛深度较大，地下主厂房松动区深度和岩壁移动量的大小存在一定的对应关系。在一

7、般应力条件下，水电站地下主厂房区的围岩松弛深度小于高地应力条件。水电站地下主厂房与主变室之间的岩体应力调整幅度更大，说明水电站地下主厂房围岩松弛深度呈水平方向发展。3高地应条件下大型地下厂房松动参数反演分析3．1参数反演分析的主要具体步骤(1)确定有限元计算模型用来建立反演参数：在确定有限元计算模型时，采用的是Phase2有限元计算软件。有限元计算模型确立后对水电站地下厂房的实际开挖过程进行分步模拟，在有限元的计算中应用了弹塑性计算方法，在有限元计算模型中的各个地层和各个结构面中应用弹塑性本构模型。根据岩体物理力学参数，应用有限元计算模型就能回归获取实地测

8、试的应力数据。通过高地应力条件下大型地下厂房松动变化规律的探究。可