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地下厂房母线洞裂缝安全稳定分析

人民长江 2000年第4期31卷 15-16页

作者：曾龙翔王凯南曹超然长江水利委员会江垭工程建设监理总站湖南慈利427221 澧水流域水利水电综合开发总公司工程部湖南慈利427221

江垭地下厂房洞室群埋深 80～ 14 0m ,由 3 0个洞室组成 ,主厂房和主变洞之间厚 3 0m的岩壁 ,被 7个孔洞贯穿。在施工过程中 ,先后在 3号和 2号母线洞发现有贯穿裂缝。产生裂缝的主要原因为 :岩壁断面削弱致使应力集中 ;岩石产状和地质... 详细信息

江垭地下厂房洞室群埋深 80～ 14 0m ,由 3 0个洞室组成 ,主厂房和主变洞之间厚 3 0m的岩壁 ,被 7个孔洞贯穿。在施工过程中 ,先后在 3号和 2号母线洞发现有贯穿裂缝。产生裂缝的主要原因为 :岩壁断面削弱致使应力集中 ;岩石产状和地质构造的影响 ;锚喷支护滞后 ;爆破冲击波的震荡。有限元分析计算的结果表明 :洞室群的整体稳定是安全的。处理措施为 :提高母线洞的抗剪变形刚度 ;提高岩体的整体刚度 ;提高岩石层面的抗剪强度 ;加强安全监测。全面地论述了裂缝的成因、发展和处理过程 ,有普遍应用价值。

关键词：贯穿式裂缝母线洞地下厂房安全稳定水利枢纽

水电站地下厂房中关键网络基元 ——母线洞空气流动特性研究

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水电站地下厂房中关键网络基元 ——母...

作者：王星重庆大学

学位级别：硕士

水力资源的优越性能以及目前严重的能源短缺问题,使得水电站建设在我国的能源战略中越来越重要;厂房通风作为水电站建设的重要环节,其设计质量包括热环境状况和气流组织效果的优劣将直接影响到工作人员的工作效率和整个厂房机器设备的... 详细信息

水力资源的优越性能以及目前严重的能源短缺问题,使得水电站建设在我国的能源战略中越来越重要;厂房通风作为水电站建设的重要环节,其设计质量包括热环境状况和气流组织效果的优劣将直接影响到工作人员的工作效率和整个厂房机器设备的正常运行。本文结合西龙池水电站地下厂房通风模型试验这一委托科研项目,运用相似模型实验和CFD数值模拟相结合的方法,对地下水电站洞室群通风空调系统网络模型建立过程中的一个关键的网络基元母线洞进行了研究。本文通过对母线洞的相似模型实验获得了母线洞冷态下的阻抗U值;随后进行的热态实验中,得出了不同Re数和Ar数下的阻抗U值。通过分析得出冷热态下的阻抗U值差异,并获得母线洞冷热态阻抗U值无显著差异的Ar数区域,拟合出阻抗U值与Ar数的一元线性回归方程。本文通过对西龙池水电站母线洞阻抗值CFD数值模拟结果与模型实验结果的对照,验证了CFD数值模拟方法对于此类通道阻抗模拟的可行性和可靠性。而后通过CFD数值模拟来分析母线洞冷态下的阻抗及其影响因素。通过分析,从建筑结构来说,母线洞的绝对粗糙度和通道进口处风流断面的变化对阻抗影响较小,而楼梯口与防火风口的设置则对阻抗影响较大。从内部设备的布置来说,启动母线和内部设备的多寡及其布置方式对阻抗影响较小,排风口处风机的台数和风口的断面面积影响较大。在热态情况下,控制通风的雷诺数Re和热量阿基米德数Ar,得出不同工况下的热态阻抗U值,通过分析得出冷热态下阻抗U值差异,并得出在一定Ar数下,母线洞的通风量对阻抗U值影响不大,热态阻抗U值仅为Ar数的函数,从而获得了冷热态阻抗U值无显著差异的Ar数区域,并拟合出阻抗U值与Ar数的一元线性回归方程。

关键词：水电站母线洞模型实验 CFD 阻抗

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杨房沟水电站母线洞围岩稳定性研究

杨房沟水电站母线洞围岩稳定性研究

作者：张磊成都理工大学

学位级别：硕士

雅砻江杨房沟水电站位于四川省凉山州木里县境内,其总库容为5.1248亿m,装机容量为1500MW,该电站目前正处于施工阶段,预计2022年竣工。地下厂房采用左岸首部开发方案,地下厂房部位的地面高程2240～2370m,上覆岩体厚度197～328m,水平岩体... 详细信息

雅砻江杨房沟水电站位于四川省凉山州木里县境内,其总库容为5.1248亿m,装机容量为1500MW,该电站目前正处于施工阶段,预计2022年竣工。地下厂房采用左岸首部开发方案,地下厂房部位的地面高程2240～2370m,上覆岩体厚度197～328m,水平岩体厚度125～320m,岩性为花岗闪长岩,岩质坚硬,岩体较完整。厂区主副厂房洞、主变洞、尾调室三大洞室平行布置,纵轴线方向为N5°E,4条母线洞依次平行布置于厂房洞与主变洞间的岩柱之中,洞向与厂房轴线正交,开挖尺寸为45m×9m(11m)×7.5m(长×宽×高),每条母线洞之间的净距为24m。根据开挖洞室揭露的岩体性状,母线洞围岩岩体结构以块状～次块状为主,结构面一般以小断层和节理为主,主要呈NNE、NEE、NWW向,倾角以中陡倾角为主,围岩类别以Ⅱ、Ⅲ类为主。随着主副厂房洞持续下卧,母线洞逐渐位于高边墙的中上部,应力不断调整,再加上NNE向不利结构面的切割影响,其应力状态将变得十分复杂。经过现场调查发现,在开挖的不同阶段,母线洞出现了多种不同类型的变形破坏。开挖初期出现了掉块、片帮,中后期母线洞岩体、混凝土喷层、混凝土垫层及二次衬砌都出现了不同程度的开裂,有的水平分布,有的环向分布。而母线洞围岩是否稳定直接影响到厂房下游边墙的稳定性,因此对其围岩稳定性的研究是十分必要的。本次研究依托导师项目对杨房沟水电站进行施工期地质调查,参与现场地质素描工作,对每一段洞室开挖面进行详细的编录,及时整理第一手地质资料,对岩体结构、围岩质量进行评价,调查、分析每个开挖阶段产生的变形破坏现象。以“杨房沟水电站母线洞围岩变形破坏机制研究作为基础,围岩稳定性研究为目标”作为总体路线和方法进行研究。通过上述研究,主要取得如下成果:(1)母线洞在支护前,围岩的变形破坏现象主要为边顶拱的块体型破坏、片帮以及底板基础裂缝。经支护后,变形破坏现象主要为边顶拱的喷层裂缝、底板垫层裂缝以及二衬混凝土裂缝。根据裂缝的空间发育特征,可以将裂缝分为平行于母线洞轴向的水平裂缝和垂直于母线洞轴向的环向裂缝。水平裂缝多出现在初衬过后母线洞的右侧拱肩位置,环向裂缝分布则较多,包括底板基础裂缝、喷层环向裂缝、底板垫层裂缝,靠近厂房发育较多、靠近主变洞发育较少。(2)母线洞围岩变形破坏机制主要为结构面控制型、应力控制型以及应力-结构面组合型。结构面控制型主要是块体发生滑移、塌落,最终产生掉块;应力控制型破坏现象主要是拱肩、拱脚等部位切向压应力集中而产生片帮、喷层水平裂缝;应力-结构面组合型是由于围岩由最初的三向压缩应力状态调整为竖向加载、侧向卸荷状态而产生压致拉裂破坏,NNE向陡倾角优势结构面进一步使围岩向厂房内侧发生变形,由此产生拉张型环向裂缝。(3)受河谷偏压地应力及二次应力特征影响,母线洞存在局部稳定性问题。在“跳洞开挖”模式下,相邻母线洞的位移变化很小,开挖扰动程度弱,母线洞洞群围岩稳定性较好。通过运用3DEC数值模拟软件,模拟分层开挖作用下母线洞围岩的响应特征可以得出:在高边墙效应及母线洞围岩侧向卸荷、竖向加载的作用下发生压致拉裂变形破坏,使母线洞围岩、衬砌产生拉张型的环向裂缝。母线洞产生的轴向位移最大为9.64cm,若不及时支护,就不能确保母线洞围岩的稳定性。(4)对岩柱进行系统支护后可知:在支护措施实施后,母线洞邻近围岩的最大主应力大值由-2.5～-5.0MPa增大到-5.0～-7.5MPa,最小主应力由原来的正值变为负值,原来的拉应力区已基本消失。母线洞的轴向位移由支护前的9.64cm降低为4.08cm,塑性区只分布在浅表层,深部的已基本消失,母线洞的变形得到了有效地控制,围岩的稳定性大大提高。

关键词：杨房沟水电站母线洞裂缝围岩变形破坏机制围岩稳定性

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杨房沟水电站母线洞裂缝成因分析

四川水利 2019年第6期40卷 39-44页

作者：蔡一坚蔡波周勇潘兵中国电力建设集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司杭州311122

在水电站地下厂房开挖下卧的过程中,母线洞开挖支护设计的合理性和适当性对于厂房及主变洞的围岩稳定具有重要意义。作为厂房与主变洞的主要衔接通道,其裂缝问题在厂房开挖下卧的过程中时有发生。本文针对杨房沟水电站在厂房开挖过程中... 详细信息

在水电站地下厂房开挖下卧的过程中,母线洞开挖支护设计的合理性和适当性对于厂房及主变洞的围岩稳定具有重要意义。作为厂房与主变洞的主要衔接通道,其裂缝问题在厂房开挖下卧的过程中时有发生。本文针对杨房沟水电站在厂房开挖过程中出现的母线洞裂缝进行分析,结合母线洞开挖时序和数值计算的结果,从开挖变形响应和受力特征方面,对母线洞裂缝成因进行分析和论证。

关键词：母线洞裂缝成因地下厂房开挖杨房沟水电站

基于监测成果的某水电站母线洞环向裂缝成因分析

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低碳世界 2014年第9期4卷 133-134页

作者：彭巨为中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

大型地下洞室群在主厂房开挖时，位于主厂房与主变室之间的母线洞围岩产生环向裂缝，这在已建或在建水电站地下厂房多次出现。本文针对某水电站母线洞内距离主厂房下游边墙7m左右出现的环向贯穿裂缝，通过监测数据对该裂缝的成因进行分... 详细信息

大型地下洞室群在主厂房开挖时，位于主厂房与主变室之间的母线洞围岩产生环向裂缝，这在已建或在建水电站地下厂房多次出现。本文针对某水电站母线洞内距离主厂房下游边墙7m左右出现的环向贯穿裂缝，通过监测数据对该裂缝的成因进行分析。结果表明：母线洞下方围岩体较上方围岩体变形增长快，变形深度在0~10m范围内，变形、应力的增长使得该部位围岩产生沿母线洞轴向方向的拉应力，导致拉裂缝的出现。同时该部位相对较差的Ⅳ类围岩及未及时进行母线洞钢筋混凝土衬砌支护也是产生环向裂缝的重要原因。厂房围岩变形与爆破开挖具有正相关性，建议主厂房开挖时，尤其是母线洞高程以下部位，合理控制爆破参数。

关键词：母线洞裂缝安全监测水电站

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海蓄电站母线洞混凝土衬砌开始施工

云南水力发电 2016年第4期 122-122页

6月17日,海南琼中抽水蓄能电站C3标1号母线洞底板第1仓衬砌混凝土浇筑完成。海蓄电站地下厂房与主变洞间平行布置有3条母线洞,长度均为40m,结构布置形式相同,母线洞衬砌成型断面为城

关键词：混凝土衬砌蓄电站母线洞

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两河口水电站母线洞开挖过程围岩破坏机制

岩土力学 2019年第1期40卷 305-314页

作者：蒋雄徐奴文周钟侯东奇李昂张敏四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

为研究两河口水电站5#、6#母线洞开挖过程中围岩破坏机制,构建高精度微震监测系统,通过实时监测微震聚集情况并分析聚集区微震信号,圈定地下厂房开挖卸荷过程危险区域;依据前期勘探资料及现场开挖进度,借助UDEC离散元程序,揭示母线洞开... 详细信息

为研究两河口水电站5#、6#母线洞开挖过程中围岩破坏机制,构建高精度微震监测系统,通过实时监测微震聚集情况并分析聚集区微震信号,圈定地下厂房开挖卸荷过程危险区域;依据前期勘探资料及现场开挖进度,借助UDEC离散元程序,揭示母线洞开挖后变形分布区域及破坏机制。研究结果表明:(1)微震活动和地下厂房开挖密切相关,5#、6#母线洞开挖引起微震事件聚集和锚杆应力计读数增加,开挖形成的临空面容易失稳。(2)围岩破裂发生前,微震信号高频成分先减少后增多。(3)开挖后的母线洞顶拱及主变室上游边墙位移明显,且呈现拉张破坏现象。研究结果可为两河口水电站地下厂房后期开挖支护提供重要参考依据。

关键词：微震监测地下厂房频率特征离散元围岩稳定母线洞

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地下厂房岩锚梁纵向裂缝成因分析及发展趋势

岩石力学与工程学报 2009年第5期28卷 1000-1009页

作者：唐军峰徐国元唐雪梅中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中国水电工程顾问集团公司中南勘测设计研究院湖南长沙410014

地下厂房第六层开挖结束后,岩锚梁混凝土上表面出现纵向裂缝,测缝计监测结果显示岩锚梁裂缝部位两处的下部开合度数据大于上部值,不符合一般规律。结合现场地质条件、监测数据、施工因素和数值计算,对岩锚梁纵向裂缝的成因进行详细的分... 详细信息

地下厂房第六层开挖结束后,岩锚梁混凝土上表面出现纵向裂缝,测缝计监测结果显示岩锚梁裂缝部位两处的下部开合度数据大于上部值,不符合一般规律。结合现场地质条件、监测数据、施工因素和数值计算,对岩锚梁纵向裂缝的成因进行详细的分析。研究结果表明,岩锚梁距离母线洞洞顶距离只有5.2m,3条夹层斜穿岩锚梁部位围岩和母线洞,施工开挖造成围岩应力调整,局部应力集中现象明显,导致岩锚梁部位岩体产生不均匀变形。数值计算结果表明,夹层JC2-2及下部小夹层形成的锥形块体随地下厂房的开挖有向外"挤出"的趋势,当变形体位于岩锚梁下部时,即形成下部的开合度值大于上部的开合度值这样一种看似不合理的现象,且CZ0+87断面开度值大于CZ0+127断面的,计算结论与监测结果吻合良好。最后,预测不同部位的岩锚梁现有裂缝发展趋势及可能出现裂缝的部位,并给出几点支护处理措施的建议。

关键词：地下工程岩锚梁纵向裂缝地下厂房母线洞夹层

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节理裂隙大断面洞室围岩质量评判与支护研究

能源与环保 2023年第6期45卷 254-262页

作者：王竹波张红光张艳艳张灵晶中国水利水电第十一工程局有限公司河南郑州450001 中国水利水电第五工程局有限公司四川成都610066

富含节理裂隙的地下洞室稳定性受控于裂隙岩体质量、空间断面尺寸,其工程围岩常存在支护设计不合理、变形破坏严重等问题。针对河南五岳抽水蓄能电站地下厂房母线洞节理裂隙发育、开挖断面较大等工程问题,基于现场节理裂隙调查、岩体钻... 详细信息

富含节理裂隙的地下洞室稳定性受控于裂隙岩体质量、空间断面尺寸,其工程围岩常存在支护设计不合理、变形破坏严重等问题。针对河南五岳抽水蓄能电站地下厂房母线洞节理裂隙发育、开挖断面较大等工程问题,基于现场节理裂隙调查、岩体钻孔电子窥视等手段,系统研究了围岩体节理裂隙分布特征及围岩质量等级情况。在此基础上,根据“内、外承载结构”的围岩控制理论,提出了针对节理裂隙大断面洞室的支护设计方案,即以“锚网喷(或钢拱架)+锚杆”等组成的初次支护,辅以“钢筋混凝土”等二次加强锚固,以此充分调动此类围岩的整体承载能力。现场工程应用表明:母线洞大断面段围岩主要变形发生在支护开挖7 d左右完成,顶板沉降、底板鼓起、两帮挤出等各部位的最终收敛值分别为30.78、42.35、40.33、44.19 mm,同时现场未出现洞身顶板塌方等现象,说明“钢拱架+锚杆”并结合钢筋混凝土结构加固的支护方案能有效抑制节理裂隙类大断面洞室围岩的失稳破坏。

关键词：节理岩体母线洞质量评判稳定性控制