某水电站地下厂房关键块体稳定性分析.pdf

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1、第42卷第1期人民长江Vo1．42．No．12011年1月YangtzeRiverJan．，2011文章编号：1001—4179(2011)叭一0042—05某水电站地下厂房关键块体稳定性分析李红旭，盛谦，张勇慧，朱付广(中国科学院武汉岩土力学研究所岩石力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071)摘要：介绍了定位块体、半定位块体和随机块体的研究方法，以某水电站地下厂房结构面发育特征统计分析为基础，结合地下厂房洞室群结构特征，应用块体理论研究了地下厂房区可能构成的块体类型，并对块体的几何特征与稳定性进行统计分析。结果表明：定位块体只可能在安装间顶拱发育，表现为从预拱直接坠落，体

2、积约171m，埋深l2．2m；半定位、随机块体在安装间、主机间发育较多，体积一般在20m以下，埋深一般在l～5m，最大埋深为6．08～7．47m，不稳定块体多集中于顶拱，可采用6～10m系统锚杆对半定位、随机块体进行锚固，局部采用加强锚杆。关键词：岩石力学；地下厂房；关键块体；稳定性中图法分类号：TV73l文献标志码：A岩体是一种复杂的地球介质，包含有各种结构面，块体的几何特征与稳定性进行统计分析。这些结构面将岩体切割成各种形态的空间结构体——1块体理论及稳定性分析块体。在地下开挖中，岩体主要的破坏方式就是由不稳定块体的运动造成的。实地调研表明，块体不稳定1．1块体理论性是开挖工

3、程失稳的最主要形式⋯。块体理论首先将结构面和开挖临空面看成空间平由R．E．Goodman与G．H．Shi提出的块体理论，面，块体是由空间平面构成的几何凸体，将各种作用荷是近年来发展和完善起来的一种适合于工程岩体稳定载看成空间向量，应用几何方法(拓扑学和集合论)详性分析的有效方法。。该理论提出后受到国内外学尽研究在各空间平面已知的条件下，岩体内可构成多者的广泛重视，刘锦华和吕祖珩最早将块体理论介绍少种块体类型及其可动性。然后通过静力平衡计算，到中国，对块体理论的基本原理和分析方法及在岩体求出各类失稳块体的滑动力，为工程加固措施提供设工程中的应用进行了系统、全面的介绍。王思敬等计依据

4、。应用矢量分析法对地下工程围岩块体进行分析。构成块体的结构面产状和出露位置具有很大的随盛谦、邬爱清、黄正加等将块体理论应用于三峡工机性和隐蔽性，具体位置只有在揭露后通过及时的施程。。张奇华进行块体理论软件开发，并应用于工工地质编录予以确定。据此，将块体分为定位块体、半程。近年来，块体理论在地下洞室、边坡岩体稳定定位块体与随机块体。性分析中都得到了广泛应用。定位块体是由已知岩体中结构面产状、出露位置本文在块体理论基础上，介绍了定位块体、半定位和开挖面切割形成的。块体和随机块体的研究方法，以某水电站地下厂房结半定位块体是由已知岩体中结构面产状、出露位构面发育特征统计分析为例，结合地下

5、厂房洞室群结置(如断层，岩脉)和开挖面与随机分布的节理面切割构特征，应用块体理论研究可能构成的块体类型，并对形成的。收稿日期：2010—06—12基金项目：国家自然科学基金重大研究计划项目(90715042)；国家“十一五”科技支撑计划(2008BAB29B01一】)作者简介：李红旭，男，博士研究生，主要从事岩土工程数值稳定性分析研究。E—mail：lhxlhy2008@126．com人民长江为主，约占总数的54％，岩块岩屑型(B1)与泥夹岩屑化为一水平面，则地下厂房围岩几个主要开挖面的产型(B3)比例相当，各占总数的25％和21％(图3)。状如表1。表1地下厂房几个主要开挖面产

6、状(。)部位倾向倾角部位倾向倾角上游边墙14590右端墙5590下游边墙32590顶拱00左端墙23590为预测块体的几何尺度和稳定性，取裂隙迹长l0m为上限构造三维实体，体积在1m以下的块体及自b％锁的块体在稳定性计算中不加考虑，岩脉断层不设上-Bl型结构面圈B2型结构面_B3型结构面限，采用Unwedge软件进行块体计算，并进行相应的图3断层结构面类型统计几何特征统计与稳定性分析。2．3节理裂隙发育特征3．1定位块体统计分析厂区裂隙(V级结构面)优势产状大致有5组：①岩脉断层在安装间部位发育较多，由引水发电建近SN／E／60。～80。；②N15。W／SW65。～80。；⑧筑物

7、区970，980m高程平切面图推测，一。(L一)、N15。～30。E／NW60。～70。；④近EW／N(或S)13一。(f3一，)、13⋯，在安装间顶拱存在交切关系，可能60。～80。；⑤缓倾角裂隙，产状变化较大，主要为近在顶拱形成较大不稳定块体，从顶拱直接坠落，体积约SN～N40。～60。E／E～SE17。～26。；另发育N40。～l71m，安全系数0，埋深12．2m(图5)。其他部位不65。E／NW70。～85。与N40。～65。E／SE／40。～55。两存在定位块体。组裂隙