干旱地区水电枢纽工程软岩边坡及隧洞围岩稳定研究
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摘要
本文以处于塔里木盆地红层区域的骆驼脖子水电站工程边坡、库岸边坡和大山口二级水电站引水隧洞围岩为例,对于干旱地区水电枢纽工程软岩边坡及隧洞围岩的稳定性进行了研究,希望能够形成对干旱地区水电枢纽工程软岩边坡及隧洞设计与施工有一定指导意义的计算理论及方法,为其它类似工程提供参考。
本文主要内容如下所示：
(1)对于干旱地区软岩的分布特点、力学参数及水岩作用机理进行了研究。软岩的软化系数低,水的存在对于软岩的力学参数至关重要。由于常年处于干燥状态,干旱地区软岩的力学性质与其它地区有显著不同。
(2)对于软岩工程边坡的研究主要是在现场勘查和试验的基础上,采用卸荷岩体力学理论和三维有限差分法,对位于新疆库车县渭干河上的骆驼脖子水电站右坝肩工程边坡在不同开挖、锚固方式情况下的稳定性进行了计算和分析,提出了软岩边坡可以突破常规地采用陡边坡开挖方法,减少开挖工程量,降低投资。具体做法是针对骆驼脖子水电站右坝肩工程边坡采用1：0.25坡度放坡,每级边坡高度20m的开挖及支护方案,大大减少了高陡边坡处理的工程量。
(3)以骆驼脖子水电站库岸边坡为例,对软岩库岸边坡进行了研究。在分析库岸水位对边坡内浸润线位置影响的基础上,采用二维有限元软件对现状及库水位变化情况下的库岸边坡稳定性进行了分析评价。在分析总结前人所做岩石物理力学参数试验研究成果的基础上,结合该工程的运行方式,对岸坡今后的工作性态和稳定性进行了预测,并提出了加固措施的建议。
(4)对于软岩隧洞围岩的稳定研究,以新疆大山口二级水电站处于软岩地层中的隧洞为例,采用卸荷岩体力学理论和三维有限差分法,计算参数取值则采用试验得出的天然状态下的岩体物理力学参数,计算、分析了该隧洞围岩在开挖、支护过程中的变形和应力分布特征,评价了围岩的稳定性,提出了分上下部开挖的施工方案,针对不同的围岩性质提出相应的支护建议。
(5)在对软岩工程边坡及隧洞围岩进行三维建模时采用VC++编写AutoCAD To ANSYS三维建模程序,在AutoCAD2007平台下实现了点、线、面和体的快速构建,由程序生成ANSYS命令流文件,从而大大缩短了ANSYS三维建模的周期,提高了建模效率。
Taking the Project-Slope、Bank-Slope of Camel-neck Hydropower Station and Tunnel Surrounding Rock of Dashankou Secondary Hydropower Station in the Tarim Basin red layer as example,this paper has studied stability of the soft-rock's slope and tunnel soft surrounding rock of Hydropower control project in arid area, hoping to form an calculation theory or method for other similar project reference., which would has a certain guiding significance for design and construction of the soft-rock's slope and tunnel soft surrounding rock of Hydropower control project in arid area.
The main contents of this paper are as follows:
(1)This paper has studied the distribution characteristics、mechanical parameters and the water-rock interactioning mechanism of the soft rock in arid area. Because the soft-rock's softening coefficient is low, the presence of water in the soft rock is critical for the soft-rock's mechanics parameters. Because of all the year round in a dry state, the mechanics properties of the soft-rock in arid area have significantly different from in other regions.
(2) For the soft-rock's project slope, on the basis of site survey and testing, taking unloading rock mechanics theory and three-dimensional finite difference method, this paper has calculated and analysis the stability of the right abutment Project-Slope of Camel-neck Hydropower Station in different excavation or anchoring way, which was located in Xinjiang Kuche County in Weigan River, puting forwards that the steep slope excavation method can be used on the soft-rock's project slope beyond the conventional, which will reduce the excavation volume and investment.
(3)Taking the bank-slope of Camel-neck Hydropower Station for example, this paper has studied the soft-rock's bank-slope. On the basis of the analysis of the impact on the phreatic line which was tsken by the water line location, the bank-slope's stability has been analyzed and evaluated by using the two-dimensional finite element software, which was in the situation of present and that water level was changing. On the basis of summarizing the test research results of the soft-rock's physical and mechanical parameters which has been done by predecessors, in combination with the project operation mod, this paper has predicted performance and stability of the bank-slope in future, puting forwards the reinforcement measures.
(4)For studing on stability of the tunnel soft surrounding rock, to the tunnel of Xinjiang Dashankou Hydropower Secondary Station in soft rock Stratum as an example, taking the unloading rock mechanics theory and three-dimensional finite difference method to calculate and analyze the process of deformation and stress distribution of surrounding rock during the excavation or supporting, this paper has evaluated the stability of surrounding rock, and proposed the excavationprogram which was constructed of the sub-top and bottom, and put the corresponding supporting suggestions for different rock properties.
(5) Using VC++to write AutoCAD To ANSYS3D modeling program, this paper has achieved the rapid construction of the point、line、surface and body in the AutoCAD2007platform, generating ANSYS command stream file by the program, thus greatly reducing the cycle of the ANSYS three-dimensional modeling, improving the modeling efficiency.
本文主要内容如下所示：
(1)对于干旱地区软岩的分布特点、力学参数及水岩作用机理进行了研究。软岩的软化系数低,水的存在对于软岩的力学参数至关重要。由于常年处于干燥状态,干旱地区软岩的力学性质与其它地区有显著不同。
(2)对于软岩工程边坡的研究主要是在现场勘查和试验的基础上,采用卸荷岩体力学理论和三维有限差分法,对位于新疆库车县渭干河上的骆驼脖子水电站右坝肩工程边坡在不同开挖、锚固方式情况下的稳定性进行了计算和分析,提出了软岩边坡可以突破常规地采用陡边坡开挖方法,减少开挖工程量,降低投资。具体做法是针对骆驼脖子水电站右坝肩工程边坡采用1：0.25坡度放坡,每级边坡高度20m的开挖及支护方案,大大减少了高陡边坡处理的工程量。
(3)以骆驼脖子水电站库岸边坡为例,对软岩库岸边坡进行了研究。在分析库岸水位对边坡内浸润线位置影响的基础上,采用二维有限元软件对现状及库水位变化情况下的库岸边坡稳定性进行了分析评价。在分析总结前人所做岩石物理力学参数试验研究成果的基础上,结合该工程的运行方式,对岸坡今后的工作性态和稳定性进行了预测,并提出了加固措施的建议。
(4)对于软岩隧洞围岩的稳定研究,以新疆大山口二级水电站处于软岩地层中的隧洞为例,采用卸荷岩体力学理论和三维有限差分法,计算参数取值则采用试验得出的天然状态下的岩体物理力学参数,计算、分析了该隧洞围岩在开挖、支护过程中的变形和应力分布特征,评价了围岩的稳定性,提出了分上下部开挖的施工方案,针对不同的围岩性质提出相应的支护建议。
(5)在对软岩工程边坡及隧洞围岩进行三维建模时采用VC++编写AutoCAD To ANSYS三维建模程序,在AutoCAD2007平台下实现了点、线、面和体的快速构建,由程序生成ANSYS命令流文件,从而大大缩短了ANSYS三维建模的周期,提高了建模效率。
Taking the Project-Slope、Bank-Slope of Camel-neck Hydropower Station and Tunnel Surrounding Rock of Dashankou Secondary Hydropower Station in the Tarim Basin red layer as example,this paper has studied stability of the soft-rock's slope and tunnel soft surrounding rock of Hydropower control project in arid area, hoping to form an calculation theory or method for other similar project reference., which would has a certain guiding significance for design and construction of the soft-rock's slope and tunnel soft surrounding rock of Hydropower control project in arid area.
The main contents of this paper are as follows:
(1)This paper has studied the distribution characteristics、mechanical parameters and the water-rock interactioning mechanism of the soft rock in arid area. Because the soft-rock's softening coefficient is low, the presence of water in the soft rock is critical for the soft-rock's mechanics parameters. Because of all the year round in a dry state, the mechanics properties of the soft-rock in arid area have significantly different from in other regions.
(2) For the soft-rock's project slope, on the basis of site survey and testing, taking unloading rock mechanics theory and three-dimensional finite difference method, this paper has calculated and analysis the stability of the right abutment Project-Slope of Camel-neck Hydropower Station in different excavation or anchoring way, which was located in Xinjiang Kuche County in Weigan River, puting forwards that the steep slope excavation method can be used on the soft-rock's project slope beyond the conventional, which will reduce the excavation volume and investment.
(3)Taking the bank-slope of Camel-neck Hydropower Station for example, this paper has studied the soft-rock's bank-slope. On the basis of the analysis of the impact on the phreatic line which was tsken by the water line location, the bank-slope's stability has been analyzed and evaluated by using the two-dimensional finite element software, which was in the situation of present and that water level was changing. On the basis of summarizing the test research results of the soft-rock's physical and mechanical parameters which has been done by predecessors, in combination with the project operation mod, this paper has predicted performance and stability of the bank-slope in future, puting forwards the reinforcement measures.
(4)For studing on stability of the tunnel soft surrounding rock, to the tunnel of Xinjiang Dashankou Hydropower Secondary Station in soft rock Stratum as an example, taking the unloading rock mechanics theory and three-dimensional finite difference method to calculate and analyze the process of deformation and stress distribution of surrounding rock during the excavation or supporting, this paper has evaluated the stability of surrounding rock, and proposed the excavationprogram which was constructed of the sub-top and bottom, and put the corresponding supporting suggestions for different rock properties.
(5) Using VC++to write AutoCAD To ANSYS3D modeling program, this paper has achieved the rapid construction of the point、line、surface and body in the AutoCAD2007platform, generating ANSYS command stream file by the program, thus greatly reducing the cycle of the ANSYS three-dimensional modeling, improving the modeling efficiency.
引文
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