某抽水蓄能电站地下厂房监测和研究

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1、某抽水蓄能电站地下厂房监测和研究　　摘要：地下工程施工期间的监测，其目的是为施工提供安全指导，本文以某抽水蓄能电站地下厂房施工监测为例，介绍了监测项目项目的确定与实施，并对获得的监测数据进行分析，对影响到施工安全的部位提出了控制措施，以期为类似工程提供指导和借鉴。关键词：蓄能电站地下洞室围岩变形、应力监测分析中图分类号：TL48文献标识码：A文章编号：1工程概况及工程地质条件1.1工程概况某大型纯抽水蓄能电站，总装机容量1200MW，为一等工程，工程规模为大（I）型。枢纽主要建筑物的级别均为I级，其中包括上、下水库的大坝、下水库泄洪排沙闸、厂房输

2、水系统，次要建筑物为3级建筑物。主厂房开挖尺寸为165.8m×22.7m×55.6m（长×宽×高），主变洞为131.4m×20m×23.6m（长×宽×高）。地下厂房全洞室喷混凝土，喷混凝土厚度为15cm，在厂房顶拱及吊车梁以上侧墙布置系统锚杆，锚杆长度根据不同高程设有5m、4m、3m等几种长度。在岩台吊车梁处，锚杆按三个角度设置，每个角度每延米设置2根锚杆。主变洞顶拱喷混凝土，喷混凝土厚度为15cm。101.2工程地质区内出露地层主要有下元古界辽河群变质岩系（Ptlh）、早元古代混合花岗岩（Mγ2）和混合岩（M2），后期有元古代和侏罗系侵入岩及岩

3、脉，上覆新生界第四系松散堆积层。地下厂房枢纽区位于黄草沟右测第一条NEE冲沟沟尾处，地面高程225m—325m。地下厂房上覆山体厚度180m—280m，厂房区岩体主要为早元古代混合花岗岩，岩石新鲜完整、坚硬，物理力学指标较高，洞室围岩以Ⅱ类为主。厂房部位节理裂隙一般不甚发育，地下水位高出顶拱150m—250m左右，岩石透水性较弱，仅局部见有地下水渗涌。对厂房位置有影响的主要是西半部的f9断层及东部的F3、F4、Fj34断层，围岩节理主要有两组：①走向NW330°～355°，多倾向NE，倾角多大于50°；②走向NE20°～50°，多倾向SE，倾角多

4、大于50°。围岩初始最大水平主应力为9.3～12.2MPa，其方向为NE71°～81°或NW275°～290°，最小水平主应力一般为3.3～6.6MPa。2抽水蓄能电站地下厂房监测内容根据地下厂房部分的工程地质特点，主要进行以下项目的监测：收敛监测、声波测试、锚杆应力计、多点位移计、测缝计等监测。2.1岩体内部位移监测10施工期钻孔轴向岩体内部位移观测采用多点位移计，选择弦式仪器。施工期观测仪器的电缆走线以满足施工期观测为主，一般在主体工程施工结束后即停止观测。施工期多点位移计仪器要有较强的抗震性能，其布置尽量选在掌子面附近埋设并获得第一次观测数

5、据。2.2锚杆应力监测施工期锚杆应力观测采用锚杆应力计，选择弦式仪器。锚杆应力计为杆式结构，按设计要求裁截锚杆钢筋，并与应力计对焊，应力计焊接需与钢筋保持在一条直线上，并防止焊接时的高温对传感器的影响。施工期锚杆应力计要有较强的抗震性能，其布置尽量选在掌子面附近埋设并获得第一次观测数据。2.3接缝开合度监测测缝计安装埋设时，确保仪器波纹管能自由伸缩。安装过程中注意检测。3监测数据分析及施工建议3.1围岩变形监测数据分析及施工建议围岩变形监测数据如图1，多点位移计位移变化速率过程线见图2。图1多点位移计位移过程曲线图2多点位移计位移变化速率曲线10

6、从围岩的变形过程与变形速率曲线中不难得出：同一测孔不同深度测点的位移变化过程及变化速率规律基本是一致的，且距离孔底相对不动点越远的测点，其位移变化越大。从多点位移计位移变化速率过程线上可以看到，监测前期，变化速率在一个较小的数值上限内小范围地波动，因为厂房区岩体主要为早元古代混合花岗岩，岩石新鲜完整、坚硬，物理力学指标较高，洞室围岩以Ⅱ类为主，厂房部位节理裂隙一般也不甚发育，所以变形量和变形速率受开挖的较破碎岩体小，加之本工程的厂房施工采取了预留保护层，先掏中槽的开挖方法，在10月17日左右，正处于掏中槽的过程，对围岩稍有扰动，因此围岩变形量和变

7、形速率有少量的增加。围岩变形速率在0-0.4mm/d之间变化，根据相关规范可知当围岩速率在1-0.2mm/d之间时，表明围岩处于缓慢变形阶段，这时围岩在掏槽的影响下缓慢属于正常情况，所以不必采取工程措施。截至11月9日，位移变化速率突然有所增大，其中测点4最大变化速率达到1.167mm/d，出现这种情况原因是施工的掏槽已经结束，随着保护层的开挖，岩体发生了明显的内空变形。因此变形速率加大。施工措施：由相关规范可知：当位移速率大于1mm/d时，表明围岩处于急剧变形阶段，应密切关注围岩动态。鉴于这种情况，为了保证施工的安全，在位移计同一高程增设两排锚

8、杆，锚杆长度为9m，增加锚杆示意图如图3所示。此后变形速率逐渐降低并趋于平稳。10图3锚杆增设示意图监测进行到11月19日时，位移的变化