大型地下洞室群开挖的施工预测与信息化管理(修改稿)范例.doc

大型地下洞室群开挖的施工预测解析与信息化管理 Predictive analysis and observational construction for a large-scale underground powerhouse cavern complex. 汪易森　　　　　　　　　　　　　　　刘斯宏 （中国水力发电工程学会，北京）　　　　　　　（河海大学，南京） 摘 要：介绍了天荒坪抽水蓄能电站地下厂房洞室群施工预测解析与信息化施工管理的工程实例。工程开工后完全模拟洞室的开挖实况，进行了三维弹塑性有限元计算分析，预测了洞室开挖过程中围岩应力、位移和屈服范围的变化规律。根据计算结果及施工现场的观测结果，及时修正调整了施工期的支护参数，确保了工程的顺利完成。 关键词：地下洞室群；施工预测解析；信息化施工管理；支护设计。 中图分类号： 文献标识号： 文章编号： 作者简介：汪易森 Abstract: In this paper, the predictive analysis and observational construction for the large-scale underground powerhouse cavern complex in Tianhuangping pumped storage power station is presented. The predictive analysis was carried out in three dimensions by FEM that simulated the actual staged excavation procedures. The analysis provides the sufficient information on the deformation evolution and the potential yielding zones in the cavern rocks. Based on the analysis results and the geological observation as well as the instrument measurement made during the construction, the design supporting parameters for the safety of the cavern rocks were adjusted timely. As a result, the the underground powerhouse complex was successfully constructed. Key words: Underground carven complex; Predictive analysis; Observational construction; Rock support design. 前 言 近年来日本地下洞室开挖支护中普遍采用信息化设计施工法[1-3]，这种方法将施工全过程分为日常管理和阶段管理两大部分，所谓日常管理是指在一个开挖阶段中根据与施工开挖同步进行的观测资料分析，不断地和设计预测的围岩变化基准值进行比较，决定是否要调整施工支护参数。所谓阶段管理是指一个开挖阶段结束后，将前一阶段所得到的实际围岩变化值作为初始条件输入计算模型进行反分析，检查设计阶段进行的初始计算参数是否正确，如有误差则修正初始设计参数，并对下一个开挖阶段进行计算，从而预测下一开挖阶段的围岩变化基准值，这种两阶段结合的设计施工方法已在不少大型地下工程中得到应用。不过，日本的预测解析（FEM计算分析）大多对单个大洞室进行，并简化为二维（平面）问题，很少进行完全模拟实际施工过程的三维计算。 本文介绍天荒坪抽水蓄能电站地下厂房洞室群的信息化设计施工实例，其特点是完全模拟实际施工过程，并进行了三维预测解析。具体为：根据地下厂房第一层开挖揭示的实际地质情况修正三维弹塑性FEM计算模型，真实模拟实际采用的“平面多工序、立体多层次”的施工作业顺序，预测洞室群围岩性状；根据计算结果及时修正围岩支护设计参数。同时在施工开挖时，对开挖面加强现场同步观测，及时分析观测资料，对观测分析中发现的一些重点施工支护部位适时加固，确保围岩的安全稳定。这种施工预测解析与信息化施工管理相结合的施工方法简单实用。由于采用了这种施工方法，天荒坪抽水蓄能电站地下厂房洞室群的开挖施工在短短的24个月内得以顺利完成，确保了电站1998年提前投产发电。 天荒坪抽水蓄能电站地下厂房洞室群概况及地质情况 天荒坪抽水蓄能电站位于浙江省安吉县，安装6台300MW机组，总容