錦屏二級水電站深埋長引水隧洞圍巖穩(wěn)定性分析與研究.pdf

1、當(dāng)前，我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，給水電事業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇，同時也提出了大量新的課題。雅礱江上擬建的錦屏二級水電站引水隧洞長約18km，最大埋深達2500m，為目前國內(nèi)長度最長、埋深最大的引水隧洞。此類深埋隧洞由于埋深大、洞程長、地下水豐富、地質(zhì)條件復(fù)雜，在設(shè)計和建設(shè)中將遭遇一系列特殊問題，如高地應(yīng)力、高外水壓力、高壓涌水和巖爆等問題。對于這類引水隧洞圍巖的穩(wěn)定性分析與研究是必不可少的，直接關(guān)系著生命財產(chǎn)安全，如何進行穩(wěn)定性評價是目

2、前工程科技界關(guān)注的熱點問題。 本文以錦屏二級水電站引水隧洞圍巖穩(wěn)定性評價為主線，以指導(dǎo)隧洞的設(shè)計與施工為目的，對圍巖穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的研究。為此，本文主要做了以下幾方面的工作： 先從影響地下洞室圍巖穩(wěn)定性的因素入手，分析討論了其中幾個主要的影響因素；接著分析了圍巖的變形破壞類型與機理；在這基礎(chǔ)上分析了洞室開挖過程中的力學(xué)性態(tài)與圍巖失穩(wěn)判據(jù)。 接著分析了引水隧洞區(qū)的工程地質(zhì)條件和主要工程地質(zhì)問題。隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與

3、模糊數(shù)學(xué)的發(fā)展，在常規(guī)巖體分級方法的基礎(chǔ)上，本文研制了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANFIS模型)的圍巖類別判定系統(tǒng)，為圍巖的分類模型提供了一條新的途徑。 在大型通用巖土分析軟件FLAC3D的基礎(chǔ)上，建立了高地應(yīng)力、高外水壓力作用下隧洞圍巖的數(shù)值仿真計算模型，對錦屏二級水電站引水隧洞開挖過程進行了數(shù)值模擬，分析了圍巖中應(yīng)力場、位移場及塑性區(qū)的分布和變化規(guī)律。首先研究了開挖卸荷對圍巖變形、應(yīng)力及塑性區(qū)的影

4、響。然后為了盡可能反映引水隧洞設(shè)計、施工的特征，對不同的開挖施工步序(全斷面開挖與上下臺階開挖)進行了分析比較。在考慮開挖卸荷的基礎(chǔ)上，通過采用地應(yīng)力釋放率，考慮了開挖過程中不同的支護時機對隧洞圍巖穩(wěn)定性的影響，分析比較了應(yīng)力場、位移場、塑性區(qū)及錨桿軸力隨地應(yīng)力釋放率的變化規(guī)律。接著分析研究了不同開挖方式下主要變形及應(yīng)力隨開挖面距離的變化，這在隧洞施工開挖過程中顯得尤為重要。 最后考慮巖體的流變屬性，采用Cvisc粘彈塑性模型作