武都水庫壩基大型溶洞處理方案及信息化施工研究.pdf

1、武都水庫壩基下存在大型巖溶洞穴，特別是K111溶蝕大廳正斜穿壩基底下，埋深很淺，溶洞的空間很大，對(duì)該處碾壓混凝土壩體的安全構(gòu)成了危險(xiǎn)，影響了壩基防滲帷幕的可靠性。該巖溶洞穴的洞頂存在軟弱結(jié)構(gòu)面，洞室上下游邊墻在清挖過程中將出現(xiàn)高臨空面，清挖有時(shí)需要進(jìn)行爆破施工，這些都對(duì)洞室圍巖的穩(wěn)定極為不利，安全問題突出。本文以K111溶蝕大廳和壩基為主要研究對(duì)象，建立三維數(shù)值模型，研究了溶洞處理方案對(duì)壩基壩體的影響，開挖及圍巖加固方式對(duì)洞室穩(wěn)定性的影

2、響，并在施工中進(jìn)行安全監(jiān)測與信息化施工研究。通過以上的研究得到了如下成果： (1)通過數(shù)值模擬分析后發(fā)現(xiàn)，壩基底部的大型溶洞惡化了壩基壩體的受力條件，位于溶洞處的壩基在大壩建成后及運(yùn)行期將產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，在溶洞洞周將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力區(qū)域，對(duì)壩基及壩體結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成了威脅，影響壩基防滲帷幕的可靠性，所以對(duì)壩基底部應(yīng)力影響范圍內(nèi)的洞室進(jìn)行徹底治理是必要的。 (2)在溶洞的處理過程中，根據(jù)應(yīng)力及防滲綜合考慮，回填C15混凝土

3、較為合理。處理的范圍至少應(yīng)從壩軸線起向上游處理16m才能消除溶洞對(duì)壩基壩體及防滲帷幕的影響。 (3)在溶洞處理施工過程中，應(yīng)采取對(duì)溶洞圍巖影響較小的施工方案。分段開挖回填的方式能夠有效地減小對(duì)圍巖的擾動(dòng)，洞周圍巖的塑性區(qū)也明顯減小。研究表明，對(duì)圍巖使用錨桿加固是必要的，間距為小于2m，長度為不小于7m的錨桿能夠有效地減小拉應(yīng)力區(qū)及塑性區(qū)的發(fā)展，基本上能消除上游高邊墻的層面效應(yīng)，能保證圍巖的整體穩(wěn)定性。 (4)在溶洞安全監(jiān)

4、測設(shè)計(jì)中，充分利用地質(zhì)及數(shù)值模擬成果，合理地布設(shè)了內(nèi)觀及外觀監(jiān)測儀器，對(duì)圍巖的整體穩(wěn)定性進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)反饋監(jiān)測成果，為施工單位的正常施工作業(yè)提供了安全保障。 (5)通過對(duì)K111溶蝕大廳安全監(jiān)測資料及數(shù)值模擬成果的分析，認(rèn)識(shí)到溶洞內(nèi)的充填物對(duì)圍巖的作用力較小，圍巖的位移已基本釋放完畢，所以在評(píng)判圍巖穩(wěn)定性、確定安全預(yù)警指標(biāo)時(shí)，應(yīng)側(cè)重考慮位移及支護(hù)內(nèi)力的變化率，選取這兩個(gè)為控制指標(biāo)。 (6)在溶洞處理中，圍巖的局部穩(wěn)定性問