铁城水电站引水发电隧洞收敛变形量测及岩石松动圈测试.pdfVIP

20o8年第22期 铁城水电站引水发电隧洞收敛变形量测及岩石松动圈测试 冯啸 (甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州 73000o) 摘要：介绍了铁城水电站 引水发 电隧洞收敛变形 的量测及岩石松动圈测试，为预测围岩稳定状态，合理选择二次支护 时机。优化隧洞衬砌结构设计及山岩压力计算和衬砌类型及其隧洞灌浆方案设计提供了依据。 关键词：铁城水电站；引水发电隧洞 ；隧洞收敛变形量测 ；岩石松动圈测试 1 概述 12个测量断面各测段的相对收敛变形速率的统计资料， 甘肃大通河铁城水电站工程位于大通河下游的甘 参照 《锚杆喷射混凝土支护设计规范》(GBJ50086一 肃省永登县境内。电站距永登县城约 103km，工程主要 2001)5-3条现场监控量测的数据处理与反馈标准判断， 任务是发电，采用混合式开发方案。电站由引水枢纽、有 12个测量断面在近60d的收敛变形量测得出以下结论： 压引水系统、发电厂房及升压站等建筑物组成，总装机 (1)隧洞周边水平收敛速率0．025—0．092mm，d；拱顶 容量51．50Mw。铁城水电站引水发电隧洞在即将全线贯 或底板垂直收敛速率O．03l一0．098mm，d，符合 《锚杆喷 通时进行了收敛变形量测及隧洞松动圈的测试工作。 射混凝土支护设计规范》(GBJ50086—2001)5．3．5条规定 2 测试 目的 的隧洞周边水平收敛速率小于0．2Omm，d和拱顶或底板 通过对隧洞收敛变形的量测。了解隧洞围岩变形规 垂直收敛速率小于0．10frIm／d的规定。 律及发展趋势，预测围岩稳定状态，为合理选择二次支 (2)从隧洞围岩收敛变形速率与时间关系曲线的形 护时机，优化隧洞衬砌结构设计提供依据。通过对隧洞 态来分析，它们是随着观测时间的延长而收敛变形速率 围岩的声波测试，结合隧洞地质条件确定围岩的松动范 递减的双曲函数关系，隧洞周边水平收敛速率及拱顶或 围，从而为山岩压力计算和衬砌类型及其隧洞灌浆方案 底板垂直收敛速率有明显的下降趋势，且各量测断面各 设计提供可靠的依据。 测点间的围岩收敛变形速率与时间关系曲线未端平缓， 3 隧洞收敛变形量测 证明隧洞围岩收敛变形也趋于稳定。 3．1 基本原理 由于地下岩体开挖 ，使硐室周围的岩体 3．3 小结 综上所述，隧洞围岩收敛变形已基本稳定， 失去了原有的支撑，破坏了岩体原来的受力平衡状态， 符合规范二次衬砌的时机规定标准。通过本阶段量测工作 围岩将向洞内方向产生松胀位移，其位移的结果，改变 及对资料的综合分析判断，隧洞围岩的收敛变形已基本结 了邻近岩体的相对平衡关系，从而引起围岩一定范围内 束，围岩不会出现较大的有害松动，隧洞已具备二次支护的 应力、应变及能量的调整，形成新的应力状态。 稳定条件。因此二次支护设计宜结合山岩压力、支护刚度、 通过对隧洞围岩向洞内方向松胀位移的测量，即隧 围岩类别等因素分析确定，及早对开挖贯通暴露时间长、围 洞收敛变形量和收敛变形速率的量测，可以问接地判断 岩岩性软弱、岩体类别较低的Ⅳ、Ⅲ类围岩进行支护。 围岩应力、应变重新分布后，是否达到了新的平衡状态， 4 隧洞围岩松动圈测试 从而确定围岩压力等参数。一般对隧洞收敛变形量测和 4．1 基本原理 由于在岩体中开挖硐室改变了岩体的 收敛变形速率的量测主要通过钢尺收敛计来进行，它可 边界条件 ，破坏了岩体原有的相对平衡状态，使岩体中 以测量地下硐室内任意两点间的微小变化。 的天然应力场发生变化 ，硐室围岩应力场将重新分布， 3．2 成果资料分析 收敛变形速率与时间关系曲线是 当重新分布后的应力大于围岩强度时，围岩即产生塑性 施工监测控制和判断围岩稳定的重要依据，也是锚喷支 破坏，在硐室周围形成一定半径范围的松动圈。 护设计工作支护时机选择的依据之一，当收敛变形速率 目前，测定岩体松动圈最直接有效的方法是声波 逐渐减小，并