1.洞壁围岩开裂概况及工程地质资料
鲁布革电站地下厂房开挖于三叠系钙质白云岩、白云质灰岩及泥质灰岩夹泥灰岩的岩体中。洞体所在部位断层不太发育,仅F3 规模稍大,其破碎带宽度仅40~80cm,产状为N70°W/SW∠40°,其余规模都比较小。厂房所在位置地质结构示于图11-4至图11-7。图11-4为厂房区地下工程布置与地质构造的关系,图中还展示了主厂房的纵横剖面结构图。图11-5为厂房区枢纽的主剖面图,这一枢纽工程由引水洞,主厂房、尾水洞、母线洞及主变室组成,地下厂房为主体工程。图11-6展示了母线洞位于厂房下游的位置及其地质特征素描。图11-7为母线洞内761m高程的切面图,图中展示了厂房洞壁围岩板裂化裂缝分布情况,图中实线是实测的,虚线是作者推断的。下面一些参数是杨子文高级工程师通信告诉作者的。
图11-4 厂房枢纽地下洞室结构及地质图
图11-5 厂房枢纽工程及地质主剖面图
(1)地下厂房形状和尺寸:地下厂房剖面形状为圆拱直墙,拱的半径为9m,厂房跨度为18m,边墙高30m,洞轴线走向为N45°W,母线洞尺寸为8m×10m;
(2)主厂房洞底标高为744.6m,洞顶标高为783.0m,地面标高为1100.0m,地下洞室埋深为320.0m;
(3)岩体中节理比较发育,一般与地下洞室轴线斜交,倾角多为70°,节理间距为1~3m;
图11-6 厂房下游边墙工程及地质剖面图
1A~4A—母线洞;1B~4B—尾水洞;①边墙顶;②层面;③填泥
图11-7 厂房母线洞761.0m高程地质平切图
(4)地应力测量结果为σ1=14MPa,N40°~60°W/∠10°~20°;σ2=12MPa,S40°~60°W/∠40°~60°;σ3=4.5MPa,N40°~50°E/∠10°~30°;
(5)岩体重度为27kN/m3;
(6)岩体弹性模量一般为 E=4×104MPa,泊松比 μ=0.2,单轴抗压强度 σc=80MPa,抗拉强度σt=5MPa;
(7)洞壁收敛变形结果:最大0.045m,中部0.015m,安装间为0.015m;
(8)裂缝间距:第一条1~3m,第二条2~3m;
(9)厂房上游侧2#及4#叉管洞内喷层出现与母线洞内相同的裂缝,规模亦相当。
2.洞壁变形分析
将式(11-10),(11-11)代入式(11-1),且取偏心距
σ0=16.44MPa
据此计算得板条最大弯曲变形
uxmax=0.023m
用边界元法解得洞壁端的平均变形为:
δ=0.00019m
由此求得洞壁最大收敛变形
umax=2(δ+uxmax)=0.046m
此值与实测结果比较接近。
3.围岩板裂化分析
利用公式(11-16)和(11-17)条件,对鲁布革电站地下厂房计算结果示于图11-8,表明开裂深度约为12m左右,野外现场实测到的开裂深度约为11~13m。
图11-8 洞壁围岩开裂深度计算结果
4.洞壁围岩稳定性分析
(1)岩体强度判据 由连续介质力学方法求得洞边应力σθ=16.5MPa,室内试验求得岩块抗压强度σc=80MPa,则洞壁岩体破坏稳定性系数为:
地质工程学原理
显然,洞壁不会发生破坏现象,但没有考虑到围岩发生板裂化稳定性。
(2)板条稳定性判据 板条失稳时,其弯曲变形ux➝∝,根据式(11-7)可得到临界载荷为
地质工程学原理
而板条上作用力
P=Aσ0=16.44MPa
则板裂化板条强度稳定性系数为:
地质工程学原理
仍属稳定。故洞壁不会出现破坏,分析结果与实际相符。