水電站地下洞室塊體穩(wěn)定性探究

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1、水電站地下洞室塊體穩(wěn)定性探究【摘要】目前，由于我國近些年水電工程施工數(shù)量較多，很多工程環(huán)境各不相同，因而影響水電站地下洞室安全的因素也逐漸的增大，其中塊狀的穩(wěn)定性是影響水電站地下洞室安全的主要因素。所以，在進(jìn)行地下洞室開挖時，對于地下洞室的整體穩(wěn)定性研究是十分重要的，本文通過對地下洞室和巖體應(yīng)力變化的主要內(nèi)容進(jìn)行簡要的分析，對地下洞室塊體的穩(wěn)定性進(jìn)行了一定的研究?！娟P(guān)鍵詞】水電站；地下洞室；巖體應(yīng)力；塊體；穩(wěn)定性在水利工程中，地下洞室的開挖有著十分重要的意義，它的安全問題直接關(guān)注到整個水利工程的質(zhì)量，因此在進(jìn)行地下洞室開挖的時候，我們必須要保證對地下洞室的各個工程環(huán)境因素進(jìn)行勘察，確保

2、地下洞室的安全性得到保障，這樣也有利于我國水利工程的發(fā)展。其中巖塊的穩(wěn)定性是影響水利工程地下洞室安全的重要因素，而巖體的穩(wěn)定性和地下洞室?guī)r體的應(yīng)力變化有關(guān)，因此我們進(jìn)行分析討論的時候，一定要對其地下洞室的巖體應(yīng)力進(jìn)行一定程度的分析。下面我們就以實際案例為例來對其進(jìn)行系統(tǒng)的分析和處理。1?地下洞室的概述地下洞室泛指于在地表以下巖土體中修建的各種形式和用途的建筑。地下洞室是巖土工程中的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、交通、采礦、水利水電、國防等部門，如作為地下工廠、交通隧道、礦山巷道、水電站地下廠房、地下商場、儲備倉庫、地下防空洞等等。地下洞室的共同特點是：都建設(shè)在地下巖土體內(nèi)，具

3、有一定斷面形狀和尺寸，并有較大延伸長度。地下洞室的斷面形狀一般有曲線型、折線型和兩者的組合型。地下洞室斷面形狀的選擇，應(yīng)考慮洞室的用途和服務(wù)年限、洞室的巖性質(zhì)、巖土體地應(yīng)力的分布特征；洞室的支護(hù)或襯砌方式和材料等因素綜合確定。一般地來講，曲線型洞室（圓形、橢圓形和馬蹄形等）的穩(wěn)定性較好，對周圍巖土體的穩(wěn)定有利。折線型洞室（矩形、方形和梯形等）的斷面利用率高、施工方便、開挖工藝簡單。洞室的尺寸主要取決于洞室的用途，一般性隧道高（或?qū)挘┰?m-5m,有些可達(dá)20m以上，而地下廠房的斷面則要大得多，一般高度可達(dá)60m-70m,寬度在20m-35ni之間。洞室可分為過水的和不過水的（如交通隧洞

4、）兩大類。洞室周圍的巖土體通稱圍巖。狹義上，圍巖常指洞室周圍受到開挖影響，大體相當(dāng)?shù)叵露词覍挾然蚱骄睆?倍左右范圍內(nèi)的巖土體。由于初始地應(yīng)力的存在，洞室開挖勢必打破原來巖（土）體的自然平衡狀態(tài)，引起洞室周圍一定范圍內(nèi)的巖（土）體應(yīng)力重新分布，有的圍巖的強(qiáng)度能夠適應(yīng)變化后的應(yīng)力狀態(tài)，可不采取任何人力措施，便能保持洞室穩(wěn)定；但有時因圍巖強(qiáng)度低，或其中應(yīng)力狀態(tài)的變化大，以致圍巖不能適應(yīng)變化后的應(yīng)使巖土體產(chǎn)生變形、位移，甚至破壞，若不加固或加固而未保證質(zhì)量，都會引起破壞事故，對施工、運(yùn)營造成危害。工程中將洞室開挖后周圍發(fā)生應(yīng)力重新分布的巖（土）體稱為圍巖。地下洞室突出的工程地質(zhì)問題是圍巖穩(wěn)定

5、問題。尤其象地下飛機(jī)庫、大跨度引水隧洞和水電站地下廠房等大型洞室的因巖穩(wěn)定性，常常是工程地質(zhì)研究的重點；礦山采空區(qū)常出現(xiàn)獨特的工程地質(zhì)現(xiàn)象。國內(nèi)外建筑史上因洞室圍巖失穩(wěn)而造成的事故，為數(shù)不少。如澳大利亞悉尼輸水壓力隧洞，混凝土襯砌。使用期間在300m長的地段上，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)有壓水大量滲入圍巖而達(dá)地表。放空檢修發(fā)現(xiàn)在100m的內(nèi)水水頭作用下，襯砌被破壞，洞頂圍巖被掀起，出現(xiàn)裂縫，錯開距離多達(dá)1.0-2.0cm。2.塊體理論巖體的穩(wěn)定性的分析方法有很多種，塊體理論就是其中的一種，并且由于這種理論對巖體結(jié)構(gòu)和力學(xué)指標(biāo)，都有著比較系統(tǒng)的分析，因此目前在水電站的地下工程中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)在進(jìn)行地

6、下洞室開挖時，對已知的巖體結(jié)構(gòu)和工程作用力進(jìn)行一定的分析處理，而且將洞室四周和洞室頂部不穩(wěn)定巖塊的應(yīng)力，作為工程處理的依據(jù)，并且對其進(jìn)行逐步的開展了一系列的穩(wěn)定研究。而且據(jù)地下洞室?guī)r體的相關(guān)規(guī)律，我們可以了解到當(dāng)?shù)叵露词規(guī)r體的徑向應(yīng)力開始減少時，切向應(yīng)力也開始在增大，而局部的應(yīng)力也開始的集中,因此我們可以將地下洞室的巖體穩(wěn)定性，看成一種穩(wěn)定的變量，當(dāng)其中的一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的時候巖體的穩(wěn)定性也會發(fā)生變化。因此，在運(yùn)用塊體理論對地下洞室的塊體的應(yīng)力進(jìn)行分析的時候，我們主要從塊體的穩(wěn)定性和活動性進(jìn)行分析處理。2.1塊體的穩(wěn)定性在進(jìn)行塊體穩(wěn)定性進(jìn)行研究的時候，發(fā)現(xiàn)影響塊體的穩(wěn)定性的因素有很多，

7、其中做主要的因素就是塊體的中存在的靜滑力，而對巖塊靜滑力的變化的因素主要包括主動力合力、作用于歡動的法相反作用力和滑動面上的切向摩阻力合力等各方面因素，因此在對塊體的穩(wěn)定性進(jìn)行檢測的時候，我們就通過這些方面的因素，進(jìn)行計算研究，當(dāng)計算結(jié)果為正值的時候，這塊體的穩(wěn)定性就存在著不足，而為負(fù)值的時候你就表面滑動面上的應(yīng)力小于摩擦阻力，因此地下洞室就處于一個平衡的狀態(tài)。2.2塊體的活動性由于地殼在進(jìn)行不同的運(yùn)動，水電站的地下洞室的塊體就具有一定的活動性