不同施工條件下圍巖變形破壞機制研究——以錦屏二級水電站為例.pdf

1、錦屏二級水電站位于四川省涼山州雅礱江錦屏大河彎處的雅礱江干流上。錦屏二級水電站為一低閘、長隧洞、高水頭、大流量的引水式電站。電站的控制性工程為四條引水隧洞,具有洞線長(平均長約16.67km)、洞徑大(直徑為13m)和埋深大(最大埋深約為2525m)等特點。由于工程區(qū)巖性主要為大理巖和少量砂板巖,巖性較為單一,所以在施工方法上除了傳統(tǒng)的鉆爆法外,還采用了現(xiàn)代化程度非常高的隧道掘進機(TBM)的施工方法。在施工過程中,發(fā)現(xiàn)基于傳統(tǒng)鉆爆法的

2、隧洞圍巖分類方法對TBM具有不適用的缺點。本文從這一現(xiàn)象入手,通過研究分析隧道圍巖在這兩種不同施工條件下的變形破壞機制的不同,而期望找到傳統(tǒng)鉆爆法的圍巖分類方法對TBM不適用的原因。本論文的研究內(nèi)容如下:
　　 1.在施工現(xiàn)場進行了大量的現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、資料的收集整理和分析。工程區(qū)整個隧洞沿線地形起伏,高程均在3000m以上,最高山峰達4113m；引水隧洞沿線穿越的地層均為三疊系地層,主要巖性為大理巖,和西端少量黑云母片巖、砂板巖

3、；地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造總體走向以NNE向為主；工程區(qū)巖溶較發(fā)育,但巖石遭受不同程度的區(qū)域變質(zhì),大理巖的可溶性有所下降；由于引水隧洞具有埋深大的特點,所以巖爆問題突出。
　　 2.以引水隧洞主要穿越巖石大理巖為研究對象,開展了不同加載速率下,不同施工條件的錦屏大理巖聲發(fā)射試驗研究。試驗充分揭示了大理巖裂紋的起裂——擴展——貫通過程中的應(yīng)力——應(yīng)變——聲發(fā)射特征。從試驗結(jié)果分析,可以看出大理巖的變形破壞方式是一個集中式的猛烈破壞形式,

4、而聲發(fā)射主要集中于大理巖的破壞后階段。與鉆爆法相比,由于TBM不產(chǎn)生爆破力,從而使得大理巖力學(xué)性能增加,大理巖的抗破壞能力明顯增強。
　　 3.掃描電子顯微鏡為細觀尺度下,觀察物體表面的有效工具。通過掃描電子顯微鏡,研究在不同施工條件下的大理巖破裂面在細觀尺度下的表面特征:在鉆爆法施工條件下,大理巖受到爆破沖擊的影響,巖石斷口的張剪破壞都很發(fā)育；而TBM破巖以切削、壓剪巖石為主,巖石斷口以剪破壞為主,部分為張性破壞。