玛尔挡电站地下厂房洞室工程地质研究

论文摘要

水电资源大多数位于高山峡谷地区,岸坡陡峭,河谷狭窄,流量较大。受地形条件的制约,往往需要将发电机群设置在地下洞室中,而地下洞室位置的选择关系到地下工程的成败与否,一旦选择不当,工程代价巨大。因此很有必要进行地下厂房方案的比较选择。大跨度、高边墙的地下厂房系统必然会遇到复杂的地质条件和大量的工程地质问题,其中最受关注的是围岩稳定问题。基于此,本文以黄河玛尔挡水电站地下厂房洞室群为例,从工程地质的角度对与地下洞室位置选择密切相关的问题进行了较为全面的分析与评价。针对电站三个地下厂房比选方案,以区域环境和坝址区工程地质条件为依据,进行详细的现场勘察和试验,相关资料广泛的收集,及大量数值试验研究,从基本地质条件、岩体质量、洞室稳定性和开挖中地质灾害等多方面进行地下厂房洞室方案的优选。对于玛尔挡电站地下厂房洞室工程地质,主要研究内容包括：(1)区域地质环境及工程区工程地质；(2)应力场特征,包括区域构造应力场主压方向和工程区应力空间分布特征、主应力的方向和量值等；(3)厂房区结构面的产状、发育程度、表面形态和充填物质等发育特征和分布规律,岩体结构综合划分以及结构面力学参数取值问题；(4)BQ法、Q系统、RMR法和水电规范法等多种分级标准评价围岩质量,以及厂房区岩体质量空间展布特征和围岩力学参数的量值问题；(5)评价厂房安全施工和运营的地下洞室稳定性分析,包括整体稳定性分析和局部稳定性分析；(6)基于厂房洞室稳定性分析的洞轴向选择的尝试；(7)厂房区涌水和岩爆问题初步预测的分析探索。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 图索引
• 表索引
• 1 前言
• 1.1 选题依据和研究意义
• 1.2 工程概况
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 地应力
• 1.3.2 岩体结构
• 1.3.3 岩体质量
• 1.3.4 围岩稳定性
• 1.4 研究思路及技术路线
• 1.5 主要研究内容
• 2 地下厂房区工程地质环境
• 2.1 区域构造样式
• 2.2 厂房区工程地质
• 2.2.1 地层岩性
• 2.2.2 地质构造
• 2.2.3 水文地质条件
• 2.2.4 物理地质现象
• 2.2.5 地形地貌
• 2.3 新构造运动和地震活动
• 2.3.1 新构造运动
• 2.3.2 近场区地震活动特征
• 3 地应力场特征
• 3.1 区域构造应力
• 3.2 程区地应力
• 3.2.1 工程区地应力现象
• 3.2.2 地应力实测
• 4 地下厂房岩体工程特性
• 4.1 岩石基本物理力学性质
• 4.2 岩体结构
• 4.2.1 结构面产状
• 4.2.2 结构面发育程度
• 4.2.3 结构面充填特征
• 4.2.4 结构面表面形态特征
• 4.2.5 岩体结构类型
• 4.3 结构面基本力学性质
• 4.3.1 硬性结构面
• 4.3.2 软弱结构面
• 4.3.3 主要结构面的力学性质
• 4.4 岩体力学性质
• 4.4.1 变形模量
• 4.4.2 抗剪强度
• 4.5 岩体质量
• 4.5.1 岩体质量指标
• 4.5.2 厂房区岩体质量评价
• 4.6 围岩力学性质参数
• 5 围岩稳定性
• 5.1 影响因素分析
• 5.2 厂房区初始应力场
• 5.2.1 几何模型
• 5.2.2 本构模型和计算参数
• 5.2.3 边界条件
• 5.2.4 天然应力场计算
• 5.3 厂房区围岩应力场
• 5.3.1 右岸二长岩方案（方案一）
• 5.3.2 右岸变质砂岩方案（方案二）
• 5.3.3 左岸变质砂岩方案（方案四）
• 5.4 整体稳定性
• 5.4.1 右岸二长岩方案（方案一）
• 5.4.2 右岸变质砂岩方案（方案二）
• 5.4.3 左岸变质砂岩方案（方案四）
• 5.5 局部稳定性
• 5.5.1 右岸二长岩方案（方案一）
• 5.5.2 右岸变质砂岩方案（方案二）
• 5.5.3 左岸变质砂岩方案（方案四）
• 5.6 岩爆
• 5.6.1 定性判别
• 5.6.2 定量判别
• 6 地下厂房方案比选
• 6.1 基本地质条件
• 6.2 岩体质量
• 6.3 围岩稳定性
• 6.3.1 整体稳定性
• 6.3.2 局部稳定性
• 6.3.3 岩爆
• 6.4 洞向比选
• 6.4.1 方案一
• 6.4.2 方案二
• 6.4.3 方案四
• 6.4.4 建议轴向时方案间稳定性比选
• 7 结语
• 7.1 主要结论
• 7.2 尚待进一步研究问题
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢