松動巖體群洞圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、黃河黑山峽大柳樹壩址區(qū)廣泛分布著松動巖體，該松動巖體是中寒武統(tǒng)香山群本身所具有的軟硬相間特性以及其所處的特殊區(qū)域穩(wěn)定動力學背景共同作用的產(chǎn)物。作為洞室圍巖的松動巖體，巖體內(nèi)斷裂發(fā)育，局部有架空現(xiàn)象；波速低，透水性強、地下水位深；巖體不均一和完整性差；絕大部分圍巖屬Ⅲ類和Ⅳ類，且以為Ⅳ類為主。 本文在系統(tǒng)研究大量資料的基礎上，以數(shù)值模擬為手段，視松動巖體為等效連續(xù)介質(zhì)，以大柳樹壩址Ⅲ線勘探剖面上分布的群洞為研究對象，首次系統(tǒng)地研究

2、了重力場、地下水動力條件、地震動作用以及多場耦合作用下松動巖體群洞效應問題。得到了以下認識：(1)松動巖體群洞之間存在明顯的相互影響和相互作用，特別是間距較小的5條引水發(fā)電洞兩兩洞室之間的圍巖內(nèi)，豎向應力的極值均在5～8MPa，為洞室開挖前原始應力的兩倍左右，塑性區(qū)相互溝通，軟弱帶ji22與洞室交匯的部位位移超出1m，有塑性擠出的現(xiàn)象，其兩側(cè)洞室圍巖中的應力分布明顯受到ji22存在的影響；(2)因松動巖體具強透水性，地下水的滲流使群洞效

3、應更加明顯。地下水主要通過降低巖體中的有效應力而降低圍巖強度，由此，群洞區(qū)域的剪切應變增量的量值和波及范圍均較無地下水滲流時大為增加；洞壁圍巖也由剪切屈服向拉張屈服轉(zhuǎn)變；(3)通過對比單洞與群洞的地震響應，發(fā)現(xiàn)群洞區(qū)域觀測點的加速度時程(特別是豎向加速度時程)，其幅值明顯較單洞時有所放大，群洞區(qū)域迫振后的自振幅值往往較高；(4)在重力場、地下水滲流場以及地震波動場的多場耦合作用下，地震使巖體進一步松動、擴容，因此巖體中不會出現(xiàn)超靜水壓力

4、，有效應力有所上升。 本文還首次基于非連續(xù)介質(zhì)模型，研究了松動巖體單洞以及群洞的成洞條件，錨噴支護對松動巖體Ⅲ類特別是Ⅳ類圍巖的適應性，錨噴支護后地震作用下的松動群洞圍巖穩(wěn)定性。結(jié)果表明：(1)松動巖體單洞穩(wěn)定性較差，圍巖將出現(xiàn)大范圍破壞和塌方現(xiàn)象，因群洞效應，松動巖體群洞圍巖穩(wěn)定性比單洞圍巖更差，且其最嚴重的破壞并不出現(xiàn)在洞頂，而是偏向鄰近洞室一側(cè)；(2)對松動巖體圍巖需采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴砼聯(lián)合方式進行支護，但對于其中的Ⅳ類

5、圍巖，這種支護方式的支護效果并不理想，需對松動巖體進行超前灌漿處理；(3)基于彈粘性模型理論，采用錨噴支護的松動巖體Ⅲ類圍巖，預測其最終流變變形量為16.8mm，Ⅳ類圍巖最終流變變形量為22.7mm；(4)在地震作用下，采用錨噴支護的群洞圍巖，其位移和切向應力并不隨振動持時而單調(diào)增加或減小，在振動2s后，即保持在一定值附近往返波動；靜力條件下穩(wěn)定性好的錨噴支護圍巖，在地震作用下其穩(wěn)定性依然較好，相反，靜力條件下穩(wěn)定性差的錨噴支護圍巖(如