不同施工條件下圍巖變形破壞機(jī)制研究——以錦屏二級(jí)水電站為例.pdf

1、錦屏二級(jí)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(jí)水電站為一低閘、長(zhǎng)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(zhǎng)(平均長(zhǎng)約16.67km)、洞徑大(直徑為13m)和埋深大(最大埋深約為2525m)等特點(diǎn)。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(jìn)機(jī)(TBM)的施工方法。在施工過(guò)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(duì)TBM具有不適用的缺點(diǎn)。本文從這一現(xiàn)象入手,通過(guò)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(jī)制的不同,而期望找到傳統(tǒng)鉆爆法的圍巖分類方法對(duì)TBM不適用的原因。本論文的研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、資料的收集整理和分析。工程區(qū)整個(gè)隧洞沿線地形起伏,高程均在3000m以上,最高山峰達(dá)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?yàn)橹?；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(diǎn),所以巖爆問(wèn)題突出。
　　 2.以引水隧洞主要穿越巖石大理巖為研究對(duì)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(yàn)研究。試驗(yàn)充分揭示了大理巖裂紋的起裂——擴(kuò)展——貫通過(guò)程中的應(yīng)力——應(yīng)變——聲發(fā)射特征。從試驗(yàn)結(jié)果分析,可以看出大理巖的變形破壞方式是一個(gè)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(qiáng)。
　　 3.掃描電子顯微鏡為細(xì)觀尺度下,觀察物體表面的有效工具。通過(guò)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(xì)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。