松動(dòng)巖體群洞圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、黃河黑山峽大柳樹(shù)壩址區(qū)廣泛分布著松動(dòng)巖體，該松動(dòng)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(dòng)力學(xué)背景共同作用的產(chǎn)物。作為洞室圍巖的松動(dòng)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(qiáng)、地下水位深；巖體不均一和完整性差；絕大部分圍巖屬Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)，且以為Ⅳ類(lèi)為主。 本文在系統(tǒng)研究大量資料的基礎(chǔ)上，以數(shù)值模擬為手段，視松動(dòng)巖體為等效連續(xù)介質(zhì)，以大柳樹(shù)壩址Ⅲ線(xiàn)勘探剖面上分布的群洞為研究對(duì)象，首次系統(tǒng)地研究

2、了重力場(chǎng)、地下水動(dòng)力條件、地震動(dòng)作用以及多場(chǎng)耦合作用下松動(dòng)巖體群洞效應(yīng)問(wèn)題。得到了以下認(rèn)識(shí)：(1)松動(dòng)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(yīng)力的極值均在5～8MPa，為洞室開(kāi)挖前原始應(yīng)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(yīng)力分布明顯受到j(luò)i22存在的影響；(2)因松動(dòng)巖體具強(qiáng)透水性，地下水的滲流使群洞效

3、應(yīng)更加明顯。地下水主要通過(guò)降低巖體中的有效應(yīng)力而降低圍巖強(qiáng)度，由此，群洞區(qū)域的剪切應(yīng)變?cè)隽康牧恐岛筒胺秶^無(wú)地下水滲流時(shí)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(guò)對(duì)比單洞與群洞的地震響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)群洞區(qū)域觀測(cè)點(diǎn)的加速度時(shí)程(特別是豎向加速度時(shí)程)，其幅值明顯較單洞時(shí)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(chǎng)、地下水滲流場(chǎng)以及地震波動(dòng)場(chǎng)的多場(chǎng)耦合作用下，地震使巖體進(jìn)一步松動(dòng)、擴(kuò)容，因此巖體中不會(huì)出現(xiàn)超靜水壓力

4、，有效應(yīng)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(dòng)巖體單洞以及群洞的成洞條件，錨噴支護(hù)對(duì)松動(dòng)巖體Ⅲ類(lèi)特別是Ⅳ類(lèi)圍巖的適應(yīng)性，錨噴支護(hù)后地震作用下的松動(dòng)群洞圍巖穩(wěn)定性。結(jié)果表明：(1)松動(dòng)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(yīng)，松動(dòng)巖體群洞圍巖穩(wěn)定性比單洞圍巖更差，且其最嚴(yán)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(duì)松動(dòng)巖體圍巖需采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴砼聯(lián)合方式進(jìn)行支護(hù)，但對(duì)于其中的Ⅳ類(lèi)

5、圍巖，這種支護(hù)方式的支護(hù)效果并不理想，需對(duì)松動(dòng)巖體進(jìn)行超前灌漿處理；(3)基于彈粘性模型理論，采用錨噴支護(hù)的松動(dòng)巖體Ⅲ類(lèi)圍巖，預(yù)測(cè)其最終流變變形量為16.8mm，Ⅳ類(lèi)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(hù)的群洞圍巖，其位移和切向應(yīng)力并不隨振動(dòng)持時(shí)而單調(diào)增加或減小，在振動(dòng)2s后，即保持在一定值附近往返波動(dòng)；靜力條件下穩(wěn)定性好的錨噴支護(hù)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(hù)圍巖(如