高地應力高外水壓隧洞圍巖穩(wěn)定和支護結構研究及應用.pdf

1、近幾十年來,為滿足經濟和社會快速發(fā)展的需要,世界上各種用途的隧洞工程的建設發(fā)展迅猛,其主要表現形式和趨勢就是隧洞長度不斷增大以及埋深的不斷增加.大埋深將使隧洞開挖施工時遭遇到如高外水壓及高壓涌水、高地應力及巖爆、高地溫、高瓦斯有害氣體等一系列地質災害問題,這成為制約深埋隧洞建設快速發(fā)展的主要因素.錦屏二級水電站四條引水隧洞平均長度16.625km,最大埋深達2525m左右,洞線高程處地應力最大主應力值達54MPa,工程區(qū)屬高地應力區(qū).在

2、前期4km長探洞施工過程中,曾發(fā)生多次較大涌水,單點最大涌水量達4.91 m<'3>/s,長探洞封堵后最大水壓力達10.22Mpa,工程區(qū)高外水壓力問題突出.如此大埋深、高外水壓力、高地應力下的隧洞工程建設目前還很少有同類工程可資借鑒,這方面的研究也不多見.這就使該隧洞工程的建設面臨著極大的挑戰(zhàn).該文是在將圍巖作為主要承載結構,支護與圍巖共同作用的現代隧洞設計理論的基礎上,來研究高外水壓力及高地應力下隧洞圍巖穩(wěn)定性及支護結構安全的.首先

3、,研究了不同滲控方案的外水壓力在灌漿加固圈和襯砌上如何合理分配的問題.接著,該文在深入研究工程區(qū)高外水壓力及高地應力分布規(guī)律及巖體特性的基礎上,建立起高地應力、高外水壓力作用下隧洞圍巖結構非線性有限元仿真計算模型,然后考慮隧洞的開挖過程、水荷載的作用歷史,通過計算分析得出了不同洞徑、不同的灌漿圈滲透系數和不同的灌漿圈深度以及不同開挖過程與圍巖及支護結構的應力、位移和塑性區(qū)的關系.計算結果表明,如果能使錦屏工程引水隧洞灌漿圈圍巖具有較好的