向家坝水电站地下厂房缓倾角层状围岩稳定分析.doc

向家坝水电站地下厂房缓倾角层状围岩稳定分析

樊启祥1，2，王义锋2
(1.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084；2.中国长江三峡集团公司，湖北宜昌443002)

摘要：向家坝水电站地下厂房跨度33.4m、高85.2m，为国内最大跨度与高度的地下厂房。缓倾角岩层中大跨度地下洞室群的开挖致使顶拱围岩稳定问题突出，为典型结构面控制型地下岩体工程。采取三维离散单元法与应力位移监测相结合的研究对策，对围岩稳定进行综合分析，实施对穿锚索和系统锚杆的加固对策，并基于监测成果说明厂房顶拱围岩在开挖加固后的稳定性。研究表明，浅至中等埋深结构面控制型围岩稳定问题必须加强工程地质分析，重视岩体的非连续性和各向异性，宜采用非连续介质力学分析方法进行分析，以实施针对性加固措施。
关键词：岩石力学；层状围岩；监测；稳定性；三维离散元法
中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2010)07–1307–07

StabilityAnalysisoFLayeredSurroundingRockMassofLargeUndergroundPowerhouseofXiangjiabaHydropowerStation

FANQixiang1，2，WANGYifeng2
(1.StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；
2.ChinaThreeGorgesCorporation，Yichang，Hubei443002，China)

Abstract：TheundergroundpowerhouseofXiangjiabahydropowerstation(33.4m×85.2m)isthelargestundergroundpowerhouseintheworld.Excavationoflarge-spanundergroundcavernsingentlyinclinedstratumleadstosignificantstabilityproblemsofsurroundingrockmass.Both3Ddistinctelementmethodandstressanddisplacementmonitoringareusedtostudythesurroundingrockmassstability，andtwo-endedanchorandsystematicboltsareusedtoreinforcethesurroundingrockmass.Then，basedonthemonitoringresults，thestabilityofsurroundingrockisanalyzed.Theresearchrevealsthestructure-controlledsurroundingrockstabilityproblemofshallowormiddleburiedcavern，andgreatattentionshouldbepaidtogeologyanalysisandthesurveyofrockmassgeometricfeaturesanddiscontinuity.Itisappropriatetousethediscontinuousmediummechanicsmethod，andthentoimplementthecorrespondingoptimalreinforcementmeasures.
Keywords：rockmechanics；layeredrockmass；monitoring；stability；3Ddistinctelementmethod

1引言

向家坝水电站地下洞室群规模宏大，结构复杂，主厂房跨度为33.4m，高为85.2m，为国内最大跨度与高度的地下厂房。主要洞室的上覆岩层厚度为100～225m，由于其大跨度特征以及自重应力为主的初始应力条件，属浅至中等埋深岩体工程。缓倾角岩层中大跨度地下洞室开挖致使围岩稳定问题突出，为典型结构面控制型岩体工程[1，2]。
岩体地下工程围岩稳定问题归结为岩体对开挖释放荷载的响应，即开挖使岩体应力总体表现松弛，由于受岩体特性和开挖结构形式的影响，开挖变形特征可能存在非对称性等差异现象。在一些部位受其结构面影响，可能改变应力场的相对关系，从而表现出不同的稳定特征和潜在破坏方式[3，4]。
向家坝水电站浅埋岩体的结构面效应、自重应力场初始条件等地质因素的作用，在很大程度上决定了岩体的成洞条件和围岩稳定性。缓倾角岩层中大跨度地下洞室开挖对顶拱围岩稳定造成了很大影响，其中