【摘要】：進入21世紀后，為加快利用富饒的水能資源，較好滿足與日俱增的剛性能源需求，國家正在建設一個個水利水電工程。大量的水利水電工程基本都會采用帷幕灌漿進行大壩基礎處理，帷幕灌漿已成為大壩基巖防滲處理的一項常規(guī)工程措施。帷幕灌漿孔鉆孔質量的優(yōu)劣將直接影響防滲帷幕的形成，影響大壩是否能夠正常蓄水、按期投入使用，甚至影響大壩的安全運行。 大量的生產(chǎn)實踐和研究表明，在帷幕灌漿孔鉆孔工作中，灌漿孔彎曲是普遍存在的。由于設備制約和灌漿平洞施工環(huán)境的局限性，，水電工程灌漿孔偏斜較難控制，加之大型水利水電工程的出現(xiàn)，需進行帷幕灌漿鉆孔的區(qū)域增多、鉆孔深度增加、鉆孔精度、鉆孔偏斜量要求提高，其鉆孔質量極難保證。灌漿孔彎曲常導致帷幕鉆孔輔助工作量增加、施工周期延長、工程投資增加、經(jīng)濟社會效益降低等問題。因此，如何在施工環(huán)境、施工設備受到約束的現(xiàn)有條件下，通過有針對性的分析研究，進行相應防斜方案設計，提出相關防斜技術措施，指導帷幕灌漿鉆孔施工工作顯得尤為重要。 在建的大崗山水電站，其帷幕灌漿設計工程量約為15萬m，拱壩對基礎的防滲性能要求高，鉆孔工作量大，作業(yè)平硐多，相互交叉影響大，本文從該水電站灌漿工區(qū)具體地質條件入手，對鉆具管柱運動狀況、受力狀態(tài)、載荷種類進行了分析，并對鉆具管柱進行靜力學分析計算，得出軸力、扭矩公式。利用能量學基本原理對鉆具管柱進行應力、變形分析及穩(wěn)定性研究，推導出管柱半波長撓度公式、管柱彎曲方程及管柱變形臨界荷載；根據(jù)縱橫彎曲理論提出與實際鉆進相似的假設，進行鉆頭邊界效應研究，利用權余法推導出鉆具管柱的軸向力、鉆頭處孔斜力公式及鉆具管柱與孔壁接觸點判斷方程；得出鉆壓（軸向力）對鉆具管柱的應力、變形、彎曲形態(tài)等有重要影響，是提供偏倒力，引起鉆孔彎曲的主要因素。 本文對各種載荷下平底圓柱壓頭、球形壓頭、圓柱體側面壓入、軸向力和切向力共同作用下的巖石應力狀態(tài)進行分析研究；對鉆進花崗巖、輝綠巖，分階段進行孔底碎巖過程分析，揭示了其孔底碎巖機理，得出在不同性質的荷載作用下，碎巖所需能量均成越階式單減變化，除此之外，還得出靜荷載碎巖的能量較動荷載碎巖的能量低。 針對大崗山帷幕灌漿孔彎曲情況，建立不同灌漿孔彎曲分析模型，進行相應數(shù)值分析，從微觀上解釋了非均勻應力產(chǎn)生的孔底反力在各方向上存在數(shù)值差異，導致鉆頭偏轉，致使鉆進偏斜，進而出現(xiàn)灌漿孔彎曲的原因。分析研究同時表明，應力因素、鉆具震蕩等會導致孔壁間隙增加，加劇鉆孔彎曲偏斜；孔壁間隙是一個引起鉆孔彎曲的重要因素，在進行帷幕灌漿孔鉆孔施工過程中，應對孔壁間隙引起足夠重視，并進行相應控制。 根據(jù)本文的分析研究成果，進而設計出三扶正器防斜鉆具（組合）方案和繩索取心防斜技術方案，提出相關操作規(guī)程，實現(xiàn)該水電帷幕灌漿工程的快速、可靠、大規(guī)模地鉆進成孔。為本項目創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟效益，并為類似水電帷幕灌漿工程提供寶貴的防斜借鑒經(jīng)驗。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TV223.4;TV543.5

【參考文獻】

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本文編號：2566238