大型地下水电站厂房洞群三维地质力学模型试验

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资料等级:大型地下水电站厂房洞群三维地质力学模型试验
发布时间:2014-3-9
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                          大型地下水电站厂房洞群三维地质力学模型试验
本文对拟建的超大型水电站地下厂房洞室群三维地质力学模型试验作了综合介绍,包括采用离散化多主应力面加载和控制系统,解决了复杂三维初始应力场的模拟难题;采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等,解决了三维试验中的隐蔽开挖模拟及内部量测等关键技术问题。试验结果表明拟建水电站地下厂房洞室群的总体布置、洞型设计、洞室间距是合理的,推荐的支护方案对洞室整体性的加强有明显的作用,对设计方案起到有力的支持和验证作用。 
研究岩体稳定问题通常采用的方法有工程类比法、地质结构分析法、数值模拟仿真分析法和地质力学物理模型试验法等[1,2]。对于中小型工程,一般只采用前几种方法进行研究,但对于大型或超大型工程,地质力学物理模型试验则是必要的。模型试验尤其是三维模型试验与数值方法相比有它的弱点,如尺寸效应、试验难度大、费用高。然而,物理模型则由于是真实的物理实体,在基本满足相似原理的条件下,则更能真实地反映地质构造和工程结构的空间关系,更准确地模拟施工过程和影响。试验结果能给人以更直观的感觉,使人更容易从全局上把握岩体工程整体力学特征、变形趋势和稳定性特点,以及各洞室或结构之间的相互关系,从而做出相应的判断。其次,也可以通过物理模型试验,对各种数值分析结果进行一定程度上的验证。与研究坝体、坝基和坝肩及边坡稳定性的三维地质力学模型试验[3~6]相比,地下洞室群的岩石力学物理模型试验则有很大的差距。据文献检索,只有少数几个平面模型试验[7~11]和小型三维试验[12]。这些试验均未模拟洞室的施工过程。其原因主要是模拟地下洞室施工过程的三维模型试验难度太大,如三维地应力场的模拟原理和技术、洞室群开挖尤其是内部洞室隐蔽开挖技术的实现、内部物理量测量等。本文作者提出并研制了离散化多主应力面加载和控制系统,成功解决了复杂三维初始应力场模拟的难题;采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等,解决了隐蔽开挖模拟及内部量测等关键问题,完成了水电站复杂洞室群模型试验。这一试验成果可应用于今后我国大西南地区的其它超大型地下水电站的研究。
编辑评价
内容编制详细、表述清楚,有一定的参考价值。
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