本文關鍵詞：深圳抽水蓄能電站地下廠房圍巖穩(wěn)定性研究

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【摘要】：深圳抽水蓄能電站位于深圳市鹽田區(qū)和龍崗區(qū)之間,距深圳市中心約20公里。電站設計裝機容量1200MW,為Ⅰ等大型工程。地下廠房具體布置在響水河南側、鵝公髻~福田坳分水嶺的北東端山體下,埋深270m~290m。巖性為燕山三期中粗粒黑云母花崗巖。斷層型結構面和裂隙型結構面較為發(fā)育。大跨度地下洞室圍巖穩(wěn)定性問題是主要的工程地質問題。因此,本文以深圳抽水蓄能電站的地下廠房為研究對象,對地下廠房圍巖的塊體穩(wěn)定性和變形穩(wěn)定性進行了研究。本文在掌握了深圳抽水蓄能電站區(qū)域及廠房區(qū)工程地質條件的基礎上,根據(jù)地下洞室斷層型結構面和裂隙型結構面的赤平投影分析本文歸納出了幾組優(yōu)勢產(chǎn)狀,為判斷洞室內各部位可能產(chǎn)生的各類型塊體奠定了基礎。在取得上述成果之后,使用UNWEDGE軟件計算出塊體的形狀、規(guī)模、滑動模式、穩(wěn)定性系數(shù)等。對廠房圍巖塊體穩(wěn)定性做出評價。本文根據(jù)現(xiàn)場地應力測試結果得到了廠房區(qū)的地應力條件并根據(jù)現(xiàn)場結構面編錄資料以及廠房幾何尺寸通過3DEC建立模型對地應力場、結構面的對廠房變形穩(wěn)定性的影響進行模擬計算研究。而后根據(jù)實際的施工開挖步驟對開挖過程中地下洞室的頂拱、邊墻的變形穩(wěn)定性進行研究,對支護方案以及加強支護方案進行了模擬評價。通過上述研究,本文得到了廠房區(qū)塊體穩(wěn)定性和變形穩(wěn)定性的綜合評價,為深圳抽水蓄能電站地下廠房的設計、施工提供了較為合理的依據(jù),同時為類似的淺埋、大跨度、硬巖地下洞室的穩(wěn)定性研究提供了一定的思路和依據(jù)。本文研究內容具體如下:(1)廠房置于燕山期花崗巖中,主要巖性為燕山二期(γ52(2))和燕山三期(γ52(3))花崗巖類;區(qū)內斷層較發(fā)育,但均是在晚更新世以來趨于穩(wěn)定,活動性斷裂不發(fā)育,小斷層和節(jié)理裂隙以北西向和近東西向為主,與隧洞軸線夾角較大,對圍巖穩(wěn)定有利;廠房區(qū)屬于中低地應力區(qū);廠房區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度,相應基巖水平峰值加速度為0.0723g;地下水類型有全風化帶、第四系松散堆積層中的孔隙性潛水以及基巖裂隙水,主要為基巖裂隙水。(2)廠房區(qū)斷層型結構面和裂隙型結構面均以陡傾結構面占絕大多數(shù)。斷層型結構面優(yōu)勢走向有一組,即近NWW向,優(yōu)勢產(chǎn)狀為N82°W/NE∠80°。這組斷層型結構面的基本特征是:其裂面一般起伏,較堅硬;潮濕,局部滴水;整體膠結較差,不甚連續(xù)。裂隙型結構面優(yōu)勢走向分別為NW和NWW兩組。其中,NW向裂隙組,優(yōu)勢產(chǎn)狀為N40°W/NE∠78°;NWW向裂隙組優(yōu)勢產(chǎn)狀為N84°W/NE∠74°。裂隙型結構面基本特征:這些裂隙都以閉合為主,裂面多微起伏~起伏粗糙,少數(shù)平直光滑和平直粗糙;局部長大裂隙地下水呈現(xiàn)滲滴狀出露。這三組結構面對洞室圍巖塊體穩(wěn)定性起控制作用。(3)對天然工況下洞室不同機組段邊墻、頂拱的潛在不穩(wěn)定塊體進行搜索和穩(wěn)定性分析。結果表明:總共搜索46個塊體,其中邊墻有6個確定性塊體、15個半確定性塊體、11個隨機性塊體;頂拱有5個確定性塊體、4個半確定性塊體、5個隨機性塊體。下游邊墻的潛在不穩(wěn)定塊體明顯多于上游邊墻。通過對每個塊體的穩(wěn)定性計算發(fā)現(xiàn):①邊墻有11個塊體穩(wěn)定性系數(shù)小于1.0,為關鍵塊體,其中機組1段分布有4個,在機組2段分布有1個,機組3段分布有3個,機組4段分布有3個。②頂拱14個塊體穩(wěn)定性系數(shù)小于1.0,為關鍵塊體。其中機組1段有4個關鍵塊體,機組2段有2個關鍵塊體,機組3段有1個關鍵塊體,機組4段有7個關鍵塊體。機組1段和機組4段關鍵塊體較多。頂拱的關鍵塊體較邊墻稍多,并且其中有幾個塊體可能發(fā)生直接墜落,因此是施工時重點處理的對象。(4)結構面對深蓄地下廠房圍巖變形的控制作用十分顯著,而地應力條件不是深蓄地下廠房變形穩(wěn)定性的主控因素。對比根據(jù)中導洞編錄和第二層開挖編錄進行的兩次計算,變形量、不利變形分布稍有差別,但總體上,變形規(guī)律大致相同。從第四步開挖后不利變形開始出現(xiàn)。邊墻變形穩(wěn)定性較差,頂拱變形穩(wěn)定性良好。上游邊墻較下游邊墻的不利變形區(qū)域更大;上游邊墻4#機組附近為不利變形主要分布區(qū),斷層F357和北東向裂隙組對塊體變形起到了控制性作用。原支護方案確實對局部變形起到了限制作用,對邊墻變形的限制較頂拱明顯。通過對加強支護方案和結構面剛度的對比分析,本文認為與結構面剛度的影響相比,加強支護的效果不顯著,建議不更改原支護設計方案。
【關鍵詞】：深圳抽水蓄能電站 地下廠房 塊體穩(wěn)定性 變形穩(wěn)定性 離散元
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV731.6;TV223.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-22
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義11-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 巖體結構的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 地下洞室圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 研究內容及技術路線19-22
• 1.3.1 研究內容19-20
• 1.3.2 技術路線20-22
• 第2章 研究區(qū)工程地質條件22-35
• 2.1 區(qū)域地質背景22-24
• 2.1.1 區(qū)域地貌22
• 2.1.2 區(qū)域構造22-23
• 2.1.3 新構造運動與地震23-24
• 2.2 研究區(qū)工程地質條件24-35
• 2.2.1 地形地貌24
• 2.2.2 地層巖性24-25
• 2.2.3 地質構造25-31
• 2.2.4 地應力特征31-33
• 2.2.5 水文地質條件33-35
• 第3章 洞室圍巖巖體結構特征35-42
• 3.1 結構面類型35-38
• 3.2 巖體結構總體特征38-41
• 3.2.1 斷層型結構面總體發(fā)育特征38-40
• 3.2.2 裂隙型結構面總體發(fā)育特征40-41
• 3.3 優(yōu)勢結構面41-42
• 第4章 地下廠房塊體穩(wěn)定性研究42-60
• 4.1 地下洞室塊體邊界的確定42-43
• 4.2 廠房區(qū)潛在不穩(wěn)定塊體的確定43-52
• 4.2.1 廠房區(qū)邊墻不穩(wěn)定塊體44-49
• 4.2.2 頂拱不穩(wěn)定塊體49-52
• 4.3 塊體邊界力學參數(shù)的選定52-53
• 4.4 廠房區(qū)塊體穩(wěn)定性分析與評價53-59
• 4.4.1 邊墻塊體穩(wěn)定性分析與評價53-57
• 4.4.2 頂拱塊體穩(wěn)定性分析與評價57-59
• 4.5 小結59-60
• 第5章 地下廠房圍巖變形穩(wěn)定性研究及支護方案評價60-108
• 5.1 概述60
• 5.2 離散元方法與 3DEC程序60-61
• 5.2.1 離散元原理60-61
• 5.2.2 3DEC程序的相關特點61
• 5.3 模型的建立61-65
• 5.3.1 模型范圍61
• 5.3.2 計算模型概化61-65
• 5.4 模擬策略簡介65-66
• 5.5 主控因素評價66-70
• 5.5.1 概述66-67
• 5.5.2 結構面影響研究67-68
• 5.5.3 地應力影響研究68-70
• 5.6 圍巖變形穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究70-84
• 5.6.1 中導洞圍巖變形穩(wěn)定性評價72-79
• 5.6.2 第二層開挖圍巖變形穩(wěn)定性評價79-84
• 5.7 支護設計方案評價84-107
• 5.7.1 原支護方案介紹及初步評價85-87
• 5.7.2 原支護方案的數(shù)值模擬評價87-95
• 5.7.3 加強支護方案數(shù)值模擬評價95-102
• 5.7.4 結構面剛度的影響性分析102-107
• 5.8 小結107-108
• 結論108-110
• 致謝110-112
• 參考文獻112-116
• 攻讀學位期間取得學術成果116

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 臧士勇;塊體理論及其在采場巷道穩(wěn)定性分析中的應用[J];昆明理工大學學報;1997年04期

2 丁秀麗;呂全綱;黃書嶺;段海波;程鵬;;錦屏一級地下廠房大理巖變形破裂細觀演化規(guī)律[J];巖石力學與工程學報;2014年11期

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本文編號：1102101