（水利工程专业论文）雅砻江锦屏水电站导流洞工程塌方机理研究.pdf

雅砻江锦屏水电站导流洞工程塌方机理研究 工程硕士研究生姓名：赵喜云指导教师：阮怀宁教授工程领域：水利工程 摘要： 锦屏一级水电站左岸导流洞工程在施工过程中发生特大规模塌方，塌方长度1 2 0 - ，高度约4 2m ， 塌方量约5 万余1 3 本文主要介绍锦屏一级水电站左岸导流洞工程塌方处理与机理分析，重点对导流 洞各段的围岩进行稳定分析，特别是高地应力、大断面隧洞施工的研究，对导流洞开挖的稳定性进行了 非线性有限元分析，并对开挖过程及加固措施进行模拟，根据分析得出研究结果，为类似工程的设计提 供参考依据。同时简要叙述了塌方处理方案的选择与确定，以及塌方处理的过程。 论文主要内容如下： 1 进行了导流洞区域工程地质条件的分析，从地质构造角度分析了塌方的成因； 2 通过埋设大量变形与渗流监测仪器，分析了洞室的稳定性； 3 采用非线性有限元方法，对导流洞两个典型断面进行了应力应变分析，提出了合理的 支护加固方案，并采用相应的施工技术进行了塌方处理，监测结果证实了加固处理的 有效性 塌方处理采用工字钢支撑与混凝土组成承载拱并起到预期的效果；该方案突破了现有围岩稳定理论 的约束，尝试并证明了偏拱稳定问题，对高边墙1 2n 厚塌方虚渣采用灌浆和预应力锚索进行深层加固 取得效果，本次塌方处理历时与塌方规模相比，处理的速度是类似工程中最快的。 塌方处理方案经过各方专家讨论，事实证明此方案中提出的钢拱架混凝土戴帽方案简单易行，高效 安全，塌方处理的重点是锁口与腹拱封项，左导流洞在塌方量5 万余1 3 的情况下，以6 个月处理结束 并按期实现过水分流目标，为塌方处理提供了参考价值，同时也为给塌方的预防提出了要求，为隧洞塌 方处理的支护理论研究提供了宝贵的实践资料 关键词：锦屏导流洞、围岩失稳成因分析与研究、特大塌方处理 在读期问发表重要学术论文 l 、赵喜云，镜面砼外观质量保证措施中州水电2 0 0 4 年第3 期： 2 、赵喜云，黄河小浪底进水塔混凝土旋工综述水利学报2 6 ( 4 ) ：2 0 0 5 ： 作者简介：赵喜云，男，1 9 7 2 年生，1 9 9 7 年于华北水利水电学院水工专业毕业并获工 学学士学位 t h er e s e a r c ho nd i v e r s i o nt u n n e ll a n d s l i po f y a l o n gr i v e rj i n p i n g h y d r o e l e c t r i cp o w e r s t a t i o n c a n d i d a t e ：x i y u nz h a oa d v i s o r ：p r o f r u a nh u a i p i n g e n g f i e l d ：h y d r a u l i ce n g i n e e r i n g , a i n t r a e t ： t h e r ei sa ne x t r e m el a r g es c a l el a n d s l i po nt h el e f tb a n kd i v e r s i o nt u n n e ld u r i n gc o n s u l l c t i o na tt h ef i r s t c l a s sh y d r o e l e c t r i cp o w e rs t a t i o no f j i n p i n g , w h i c hi s1 2 0mi nl e n g t h , 4 2mi nh e i g h t a b o u t5 0 0 0 0m 3 t h i s p a p e rm a i n l yi n t r o d u c e st h el a n d s l i d ep r o c e s s i n ga n dm e c h a n i s ma n a l y s i s t h ek e yp o 硫i st oa n a l y z es t a b i l 时 o f e a c hs e c t i o no f t h ew a l lr o c ko f t h ed i v e r s i o nt u n n e l ，e s p e c i a l l yt h er e s e a r c ho n h i g hl a n ds t r e s sa n dm a s s s e c t i o nt u n n e ic o n s 加e t i o n t h es t a b i l i t yo f t h ed i v e r s i o nt u n n e le x c a v a t i o ni sg i v e na n o n - l i n e a rf i n i t ee l e m e n t a n a l y s i s m o r e o v e r , i th a ss t i m u l a t e dt h ee x c a v a t i o np r o c e s sa n dr e i n f o r c e m e n tm e a s u r e s t h er e s u l tw h i c hi s b a s e du p o nt h ea n a l y s i sw i l lp r o v i d er e f e r e n c ef o rs i m i l a rp r o j e c td e s i g n m e a n w h i l ei tt a i k sa b o u tt h ec h o i c e a n dd e c i s i o no f d e a l i n gm e 枷s 醒面l l s il a n d s l i pa n dt h ep r o c e s so f t r e a t m e n tf o rl a n d s l i p t h ep a p e ri sm a i n l ya b o u t ： 1 a n a l y s et h eg e o l o g yc o n d i t i o ni nt h ea r e ao f t h ed i v e r s i o nt u n n e l ，a n da n a l y s et h ec a u s eo f t h el a n d s l i p c o n s i d e r i n gt h ea s p e c to f g e n l o g i cc o n s t i t u t i o n ； 2 a n a l y s et h es t a b i l i t yo f m et u n n e li nv i r t u eo f b u r y i n gal o to f m o n i t o r so f d e f o r m a t i o na n ds e e p a g e ： 3 a n a l y s et h es n e s sa n dt h ed e f o r m a t i o ni nt h et w ot y p i c a ls e c t i o n so ft h ed i v e r s i o nt u n n e li nu s eo f n o n - l i n e a rf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sm e t h o d , s u g g e s tt h er e a s o n a b l es u p p o r t i n ga a dr e i n f o r c i n gp r o p o s a l , a n de m p l o yt h ec o r r e s p o n d i n gt e c h n o l o g yo f c o n s t r u a i o nf o rt h el a n d s l i pt r e a t m e n t s a n dt h er e s u l to f m o n i t o rp r o v e st h ev a l i d i t yo f t h er e i n f o r c i n gt r e a t m e n t s t h et r e a l m e n to fl a n d s l i pa d o p t st h el - s h a p a ds t e e ls u p p o r ta n dc a r r y i n ga r c hi nc o n c r e t ea n dr e a c h e st h e a n t i c i p a t i n gr e s u l t t h i sp r o p o s a lb r e a k st h r o u g ht h el i m i t so fa c t u a lt h e o r yo fw a l lr o c k , t r i e sa n dp r o v e st h e s t a b i l i t yp r o b l e mo f p a r t i a la r c h ；e m p l o y sg r o u t i n ga n dp r e - s t r e s s i n gf o r c ef o rt h e1 2m h i g hw a l lf o rd e e p l y r e i n f o r e i n ga n da c h i e v e st h ep u r p o s e t h i st r e a t m e n to f l a n d s l i pi st h em o s tr a p i dc o n s i d e r i n gi t sd i m e m i o n s a f t e rt h ed i s c u s s i o no f e x p e r t sf r o me v e r yp a r t yo np r o c e s s i n gp l a n , t h ef a c tp r o v e st h a tt h i sp r o p o s a lo f s t e e lb r i d g ef r a m ec o n c r e t ei se a s yt op o u ti n t op r a c t i c ew i t hh i g h l ye f f e c t i v es e c u r i t y t h ek e y p o i n ti nl a n d s l i p p r o c e s s i n gi sc l o s i n gm o u t ha n dh e r m e t i c ：a r c h t h ei r c a l m e n to f l a n d s l i pi sc o m p l e t e dw i t h i n6m o n t h si nt h e c a s eo f v o l u m em o r et h a n5 0 , 0 0 0 一a n dt h et a r g e to f d i v e r s i o nd u r i n gw a t e rp a s s i n gt h r o u g hi sa c c o m p l i s h e d o nt i n l e , w h i c hp r o v i d e sr e f e r e n c ef o rl a n d s l i pp r o c e s s i n ga n dr e q u i r e sp r e v e n t i o n 艇蛳l a n d s l i p i tp r o v i d e s p r e c i o u sp r a c t i c ei n f o r m a t i o nf o rs u p p o r t i n gt h e o r yr e s e a r c ho f t u n n e ll a n d s l i pt r e a t m e n t k 肼w o r d s ：t r e n s d u e t i o nf l o wh o l eo f j i n p i n g ；b i gl a n d s l i d e t r e a t i n g ；t h ea n a l y s ea n dr e s a n t c ho f r o u n dr o c k t ol o s et h es t e a d yf i n e n e s s r e s e a r c ha c h l e v e m e n l s ： 1 z h a n x i y u n , z h o n g z h o u h y d r o p o w e r3 ：2 0 0 4 ； 2 z h a o x i y u a , 可l l ex i a o l a n g d ii n t a k et o w e ro fy e l l o wr i v e rc o n c r e t ec o n s t r u c t i o n j o u r n a l o f h y d r a u l i ce n g i n e e r i n g 2 6 ( 4 ) ：2 0 0 5 z h a o x i y u a , m a l e , b o r ni n1 9 7 2 ，g r a d u a t ef r o mn o r t hc h i n aw a t e re l e c t r i c i t ye n g i n e e r i n g , i n s t i t u t ei n 1 9 9 7 , a q u aw o r kp r o f e s s i o n , a c q u i s i t i o ne n z y m o l o g yb a d e g r e e 前言 “新奥法”施工在我国水工隧洞甚至公路隧洞中的发展，已有近3 0 年的历史，现在 我国已成为年地下隧洞掘进总里程最长的国家随着工程的开发，工程规模不断扩大，地 质条件也越来越差，塌方处理也越来越引起人们的注意和重视，而更值得人们关注的是如 何预防塌方的发生 本文主要介绍锦屏一级水电站左岸导流工程塌方处理与机理分析，重点对导流洞各段 的围岩进行稳定分析，特别是高地应力、大断面隧洞施工的研究，为类似工程的设计提供 参考依据。同时简要叙述了左导塌方处理的过程，塌方处理的重点是锁口与腹拱封顶，左 导在塌方量5 万余m 3 的情况下，以6 个月处理结束并按期实现过水分流目标，为塌方处 理提供了参考价值，同时也为给塌方的预防提出了要求。本书在成稿的过程中，成都堪测 设计研究院驻锦屏设代处的设计，地质人员，提供了宝贵的研究成果，在此对他们的辛勤 工作和热心支持、帮助表示衷心的感谢，特别要感谢阮怀宁教授和衡富安教授的悉心指导 和大力支持。 声明与说明 1 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ：! 堑童墨2 0 0 7 年5 月4e t 。 2 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂 志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究生 院办理。 论文作者( 签名) ：塞。 墨2 0 0 7 年5 月4 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 工程概况 锦屏一级水电站位于凉山彝族自治州盐源县和木里县境内，是雅砻江干流上的重要梯 级电站，其下游梯级为锦屏二级、官地、二滩和桐子林电站。锦屏一级水电站最大坝高 3 0 5 o m ，电站总装机容量6 x6 0 0 m w ；水库正常蓄水位1 8 8 0 o m ，死水位1 8 0 0 o m ，正常蓄 水位以下的库容7 7 6 亿一，死库容2 8 5 亿m 3 ，调节库容4 9 1 亿矿，水库调节性能为不 完全年调节 锦屏一级水电站左岸导流洞，断面为城门洞型，其尺寸为1 5 x1 9 m ( 宽x 高) ，洞身长 度1 2 1 4 3 5 9 m ，进、出口底板高程分别为1 6 3 8 5 0 m 和1 6 3 4 o o m 。整个导流洞按双弯道布 置，由进口引渠段、闸室段、渐变段、洞身段、堵头段、洞身段和出口引渠段组成洞身 开挖分三层进行钻爆开挖，在每层开挖过程中根据围岩情况及时进行锚喷支护，其中喷混 凝土为1 0 1 5 c m 厚的钢纤维混凝土，然后采用6 0 1 2 0 c m 厚钢筋混凝土全断面衬砌，其 中边、拱为c 3 0 混凝土，底板为c 4 0 聚丙烯纤维混凝土。 1 2 塌方情况简述 该工程于2 0 0 4 年1 1 月2 5 日开工，2 0 0 5 年6 月l o 日上层开挖全部贯通，在施工期间 小的塌方掉块现象也时有发生，并得到及时控制，到开挖第三层( 保护层) 时弯段出现了 连续塌方，统计如下： 2 0 0 5 年l o 月2 6 日1 4 时左右位于左岸导流洞0 + 4 5 0 0 + 4 5 5 边墙下部出现塌方，最大 塌方深度约6 m ，平均深约3 m ，塌方面积约7 0 m 2 ，已完工的系统支护和随机支护一起塌落， 塌方量2 1 0 m 3 左右。 2 0 0 5 年1 1 月2 日1 1 时左右，左岸导流洞0 + 5 0 0 0 + 5 2 5 左侧顶拱塌方，锚杆、网喷 混凝土层均塌落下来，塌方面积约4 0 0 m 2 ，塌方量3 0 0m 3 左右。 2 0 0 5 年1 1 月4 日1 6 时左右，左岸导流洞0 + 5 5 5 0 + 5 6 5 左侧顶拱出现塌方，挂网喷 护的混凝土塌落下来，塌方面积约l o o m 2 ，塌方量5 0 r n 3 左右。 2 0 0 5 年1 1 月7 日下午1 7 ：3 0 分，左岸导流洞0 + 4 0 0 4 ) + 4 6 2 段右侧边墙出现塌方，锚 杆和网喷混凝土层塌落，塌方面积约5 0 0 r a 2 ，用于塌方支护的空压机、钻机等设备均被埋 在下面，塌方量2 0 0 0 m 3 左右。 2 0 0 5 年1 1 月l o 早上7 ：1 0 时，0 + 5 1 5 桩号处左侧顶拱塌方，由于人员下班，故未造 成人员伤亡，把用于塌方处理的满堂架子砸在下面。此后由于经常不定时的掉块和塌落， 岩体一直没有趋于稳定，该工作面当时处于停工状态。 河海大学工程硕士学位论文 1 1 月1 3 下午1 6 时，0 + 4 4 5 4 1 + 4 7 0 桩号处右侧边墙出现塌方，沿7 日塌方边缘扩大约 4 0 0 余o 1 1 月2 3 日早上5 ：3 0 ，0 + 4 9 0 - 0 + 5 5 0 部位顶拱偏左侧出现大面积塌方，沿顶拱以上约6 米处一“人”字形结构面以下全部塌落，己完工的系统支护和随机支护全部塌落，塌方量 4 0 0 0 m 3 左右。 1 1 月2 6 日2 3 ：1 0 时左右，位于导流洞o + 5 5 0 0 + 5 6 5 桩号顶拱出现塌方，塌方面积 约2 0 0 余1 1 1 2 ，塌方量5 0 0 余m 3 2 0 0 5 年1 2 月2 日2 l ：2 0 左右位于导流洞o + 4 5 0 桩号左右( 塌方处理段) ，发生了塌 方，喷射封闭混凝土被塌落，用于处理塌方的部分脚手架被突然塌方的石块砸毁，塌方面 积约1 0 5 m 2 ，塌方1 5 0 m 3 左右。 2 0 0 5 年1 2 月1 5 日2 2 ：3 0 左右，位于导流洞k o + 4 2 7 k 0 + 5 5 5 桩号处，洞身突然塌 方，导流洞k o + 4 2 7 k 0 + 5 5 5 桩号以内系统锚喷支护和随机喷锚支护全部被毁坏。 k 0 + 4 3 0 k 0 + 4 8 0 经多次平整、修筑成的旌工道路，前功尽弃。塌方段的多次补强支护的 锚杆、喷钢纤维混凝土层、混凝土支墩等均被毁坏。本次塌方约4 万多立方。这次塌方使 塌渣体堆满该段导流洞，整个导流洞被封堵，导流洞设计开挖线的上部形成2 0 余米高的 空腔。 1 3 塌方处理结果 据统计，左岸导流洞特大塌方的长度达1 2 0 余米，最大跨度4 0 余米，塌方高度近5 0 米高，总塌方量5 万余方，在塌方的发生及处理过程中，国内知名专家、院士多次到现场 察看研究，一致认为该塌方的规模和范围在国内外同类工程中实属罕见。经过专家、院士、 业主、监理、设计和施工单位的共同努力，此次特大塌方已于2 0 0 6 年l o 月底处理完毕， 经过专家验收组验收一致通过。左岸导流洞己于2 0 0 6 年1 1 月2 2 日胜利过流，锦屏一级电 站也于1 2 月4 日胜利实现大江截流。 这次特大塌方仅是导流洞施工过程中较集中的一次，实际在施工过程中发生多次小规 模的塌方和局部围岩失稳情况，通过对左岸导流洞围岩失稳的成因分析及其加固处理措施 的研究，能够使我们对岩土工程特别是地下工程有更进一步的了解和认识，对地下工程的 施工具有更好的和现实的指导意义。在整个左岸导流洞的施工过程中，笔者作为施工方在 现场的总指挥，亲历和践行了整个过程，这也是我这篇毕业论文迟迟未拿出稿的原因。我 想结合左岸导流洞施工的实际情况，着重研究和探讨以下两个方面的问题：一是左岸导流 洞围岩失稳的成因及加固措施，二是左岸导流洞特大塌方的处理。 2 第二章左岸导流洞围岩失稳的成因及加固措施 第二章、左岸导流洞围岩失稳的成因及加固措施 2 1 工程地质 2 1 1 概述 锦屏一级水电站坝址区位于四川省木里、盐源两县毗邻处的普斯罗沟峡谷段。大地构 造部位上位于鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河小江断裂带及金沙江红河断裂带所 围限的“川滇菱形断块，之东部，由雅江稻城断块内理塘前波断裂所分割的级断块一雅 江- 九龙断块中部。断块内以褶皱为主，断裂构造不发育。断块经历了海西印支期的地槽 演化阶段，印支晚期褶皱回返，岩石普遍变质，硬化程度较高。雅江九龙断块内部距工程 区最近仅2 k m 的锦屏山断层，据断层物质测龄显示，中更新世中期( 1 7 3 8 万年) 以来无活 动，已不属现代活动断裂。距坝址区约3 0 k i n 之北西边界前波断裂是一条现代有一定活动 性的断裂，但由于长枪穹窿的阻隔未延伸至近场区。从区内夷平面对比和阶地相位分析表 明，该区新构造运动以整体均衡抬升为主，无明显差异性活动。因此，断块应划属构造稳 定区。经历史地震调查和地震地质背景分析，工程场区内不具备发生强震的地质构造条件， 其地震效应属外围地震带强震活动的波及区，经国家地震局地质研究所等单位共同研究鉴 定，国家地震局全国地震烈度评定委会员审查同意，地震基本烈度为度。 2 1 2 基本地质条件 导流洞布置于坝区大坝上游约4 5 0 5 0 0 m 至a 勘探线下游附近，沿线地形陡峻，基 岩裸露，除右岸普斯罗沟切割较深外，无其他大的冲沟发育 左岸导流洞地层由杂谷脑组第二段大理岩组成，主要涉及第6 、7 、8 层。第6 层：以 深灰灰黑色薄一中厚层条带状大理岩为主，层面结合差，且夹有性状软弱、分布较连续 的薄层状绿片岩，后期构造改造多发育成为层问挤压错动带。第7 层：岩性为条纹状大理 岩，浅灰色，层面多胶结愈合，呈短小的裂隙状，厚层块状结构第8 层：灰白色薄中 厚层状条带状大理岩，底部发育较多的绿片岩，层面结合较差。另外，导流洞还遇到了灰 绿色的云斜煌斑岩脉。 导流洞区岩层产状由于岩性、岩层厚度、构造差异及后期叠加裙皱等因素影响，其产 状变化大，断层、层间挤压错动带、节理裂隙等构造结构面较发育。 左岸为反向坡，岩层总体产状n 1 0 5 0 0 e ，n w 么1 5 4 5 0 。 左岸导流洞区除位、6 断层规模较大外，其余均规模小，另外大理岩中还发育有顺层 层问挤压错动。 河海大学工程硕士学位论文 左岸导流洞区主要断层破碎带特征如表2 1 。 导流洞区主要断层破碎带特征表 表2 1 编 产状 在导流洞内破碎带 长度 号出露位置宽度( )( m ) 主要地质特征 n 3 0 4 0 0e n w 左岸导流洞碎裂岩，角砾岩、片状岩、糜棱岩、 f ：l 1 55 0 0 么3 0 6 0 。1 + 1 3 0 1 + 1 7 0 断层泥、组成。局部软化、泥化。 n 3 5 4 0 。e s e左岸导流润 主要由构造角砾岩、片状岩及次生 f 51 5 31 8 0 0泥组成，片状岩局部碳化，局部见 么6 5 7 铲0 + 2 蚰0 + 2 7 6 黑色断层泥，右行错距7 0 9 0 m 。 导流洞区主要节理裂隙有：n 1 5 8 0 0 e ，n w 么2 5 4 5 0 ，层面裂隙：n 5 0 7 0 0 e ， s e 5 0 8 0 0 ；近s n n 3 0 0 e ，s e l 6 0 8 0 0 ； n 6 0 。w e w ，n e ( s w ) 或s ( n ) 么6 0 8 0 0 ；n 3 0 5 0 。w ，n e l 6 0 8 0 。 左岸导流洞沿线地下水的分布主要受裂隙的发育及分布情况控制，主要为基岩裂隙 水。岩体总体透水性以弱透水为主，部分裂隙集中发育段为中等透水，据导流洞开挖揭示， 左岸硐段多干燥，局部硐段表现为渗、滴水，个别地段股状涌水，地下水位低平，总体与 河水位一致。 2 1 3 围岩分类及物理力学参数 根据洞室区岩体的岩性、完整性、风化特征、结构面性状以及地下水活动情况等，按 水利水电工程围岩分类标准，对导流洞围岩进行了分类，分类结果及相应的物理力学参数 建议值见表2 2 ( 见下页) 。 2 2 施工揭示左岸导流洞围岩工程地质分段 到2 0 0 5 年l o 月底，左岸导流洞除进口段少量未完成开挖外，其余洞段洞身上、中、 下层开挖均已完成。根据施工地质编录资料统计，左岸导流洞旌工开挖揭示围岩工程地质 分段如下： 2 2 1 左岸导流洞各分段地质描述 o + o o o - o + 0 4 0 m 段 该段为进口段，洞向为n 5 4w 岩性为第6 层灰浅灰色中薄层条纹状大理岩夹少量薄层状绿片岩，总体产状n 3 0 4 0 。f j n w 么4 5 5 5 。，与洞向夹角为3 5 4 5 。 4 第二章左岸导流洞围岩失稳的成囡及加固措麓 表2 2 锦屏一级水电站地下洞室围岩物理力学参数建议值表 变形模量弹性模量 抗剪断强度抗剪强度 e o ( g p a )即( 6 p a ) 泊 弹性抗 坚 平垂平垂 松力系数 周 围岩 岩体特征 行直行直 系 类烈比 c c k 0 结结结 结f f 数 构构构构 肌押a k p a e a f l 【 面面面面 岩石坚硬，完整，嵌合紧 密，岩体呈厚层块状结 2 21 9约2 54 5 5 i i 构，一般偶见l 2 组裂，o 2 51 2 o 9 5 o， 辣，问距 5 0 c a ，延伸一3 0船4 2 4 2 5 56 般 3 m ，部分 5 0 e b ，延伸一般1 51 3 2 22 2 4 55 3 m ，部分 l o r e l l i 分布于弱卸荷带内的岩 体，裂隙发育，嵌合较松 64e52 53 弛；分布于高应力区完整 l， ， ，o 31 舵o 9o 鹤o ， ， 性差的岩体，裂隙发育3 组或以上，岩体星次块 1 07 1 7l l 3 54 镶嵌结构 岩石坚硬。完整性较差， 3232 1 5 2 以板裂碎裂结构为主， ，jo 3 5o 7o 6o 鼹o，f 1 2 组裂隙密集发育， 局部溶蚀松弛张开，涌水 4343加3 断层破碎带，岩体破碎，o 4o 21o 6 v 嵌合较紧密松弛，呈碎 ，0 3 50 3o 0 20 ，2 50( 1 0 2 0 m ，主要由强风化片状岩、糜 棱岩组成。发育四组裂隙：层面裂隙，n 3 0 6 0 。e n w l 4 0 5 0 。，部分n 2 5 。e n w l 5 0 5 5 4 ，间距8 2 0 e m ，延伸长，裂面多锈染，平直光滑；n 3 0 4 0 4e s e z 5 0 6 0 。，间距1 5 2 0 e m ，局部4 0 5 0 e m ，延伸3 5 m ，裂面平直粗糙，闭合，无充填，部 分锈染；s h 抛么6 5 7 0 。，间距2 0 3 0 e m ，延伸3 1 5 m ，裂面平直粗糙，部分锈染， 闭合。无充填；( d n 4 5 。w s w z 8 0 8 5 。，间距2 0 3 0 e m ，延伸l 3 m ，裂面起伏粗糙， 新鲜，闭合，无充填。 该洞段干燥，岩体普通嵌合较紧密，岩体以次块镶嵌结构为住，m 类围岩。 o + 2 4 5 o + 2 7 5 m 段 该段洞向为n 5 。w 。 6 断层破碎带及影响带，产状n 3 5 9 4 0 。e s e e 6 5 。7 5 。，与洞向夹角为4 0 4 5 。；破碎带带宽1 5 3 o v a ，主要由构造角砾岩、破裂岩构成，岩块问局部有泥膜，在上 盘面局部有2 0 3 0 m 厚的糜棱岩及0 2 1 0 e m 的断层泥；上盘影响带宽3 4 m ，下盘影 响带宽约l m 。该段内裂隙发育三组：层面裂隙，n 3 0 。5 0 。e n w z 4 5 。5 0 。，间 距2 0 4 0 c m ，延伸长，平直粗糙，部分裂面附泥膜，局部锈染： n 6 0 。e s e l 6 5 。，间 距5 2 0 e m ，延伸一般不长，个别大于3 m ，起伏有阶坎，局部锈染； r q 3 0 。4 5 w s w 么7 5 。8 0 。，间距2 3 m ，延伸一般2 4 m ，面平直租糙，面附泥膜。 该段围岩受巧断层影响，岩体破碎，以碎裂结构为主，局部镶嵌结构，类围岩 o + 2 7 5 o + 3 9 0 m 段 该段洞向为n 5 9w 。 岩性为第7 层灰白浅灰色中厚层大理岩，局部夹绿片岩条带或透镜体，总体产状 n 1 5 3 0 。蹦w 么4 0 5 0 。，与洞向夹角为2 0 3 5 。 发育小断层f d l 6 f d 2 2 共4 条，与洞向大角度相交，破碎带一般宽5 2 0 c m ，个别段 5 0 1 0 0 e m ，主要由碎块岩、糜棱岩组成；发育层问挤压错动带2 条，一般宽1 0 3 0 c m ， 主要由片岩组成。紧密，微新。发育四组裂隙：层面裂隙，n 1 5 3 0 4e n w z 4 0 5 0 。，间距3 0 5 0 e m ，延伸长，裂面新鲜，平直粗糙、闭合干燥；n l o 1 5 。e s e l 5 0 5 5 。，间距2 0 5 0 e m ，延伸3 1 0 m ，裂面平直粗糙、闭合，无充填，新鲜；( 亘) e w s ( n ) l ? o 9 0 。，间距1 0 3 0 e m ，延伸3 1 0 m ，裂面平直租糙，新鲜，闭合，无充填； 6 第二章左岸导漉洞围岩失稳的成因及加固措施 n 5 0 6 0 。w s e z 5 0 6 0 。，间距l o 3 0 c m ，延伸l 3 m ，裂面平直粗糙，新鲜，闭 合，无充填。 该段洞室干燥，岩体嵌合紧密，岩体结构为次块镶嵌结构，1 1 1 1 类围岩为主，局部 m 2 类。 延o + 3 9 0 o + 6 2 0 m 段 该段为导流洞转弯段，洞向由n 5 9 w 转至n 4 5 。；水平埋深约3 0 0 m ，垂直埋深约 3 0 0 m 。 岩性为第s 层浅灰色薄中厚层条绞状大理岩，局部薄层绿片岩，其中在0 + 4 4 0 0 + 4 8 0 m 段绿片岩夹层相对较发育，一般层厚2 3 c m ，岩层面多平直光滑，附绿泥石膜。 总体产状n 2 0 2 5 。洲么4 5 5 0 。，总体上与洞向小角度相交或近与平行其中 0 + 4 1 5 0 + 4 4 0 m 段出露煌斑岩脉，产状n 5 0 6 0 。彰s e 么7 0 7 5 。，宽1 2 1 5 m ，三壁 贯通，岩脉新鲜坚硬，岩脉与大理岩为断层接触，为厚2 3 e m 的挤压片岩、糜棱岩，性 状较差。 发育2 条小断层，其中0 + 4 8 0 0 + 5 6 5 m 出露f d 2 4 断层，产状n 1 5 2 0 。e s e 么3 5 4 0 。，破碎带宽约1 0 3 0 c m ，主要由糜棱岩、角砾岩及3 e m 左右的连续断层泥构成，沿 断层带渗、滴水，与洞向近于平行，对外边墙及项拱稳定不利，与层面裂隙组合在边墙及 项拱可能形成不稳定块体；0 + 6 0 0 0 + 6 2 0 m 为f d 2 6 断层，产状e w 甜么7 0 7 5 。，与洞向 大角度相交。在0 + 4 5 0 0 + 4 7 5 m 段内侧边墙发育一层间挤压错动带，带宽约0 3 1 0 m ， 主要由构造片状岩和碎裂岩组成。碎裂岩发育有三组：层面裂隙，n 2 0 2 5 。e n w z 4 5 5 0 4 ，间距2 0 6 0 c m ，延伸长，平直租糙，局部锈染，绿片岩面多平直光滑，面附绿泥石 膜；蓬汛3 5 4 2 。e s e z 5 5 6 0 。，间距3 0 l o o c m ，延伸长度一般2 5 m ，个别大于l o m ， 平直粗糙，局部锈染； n 6 0 6 5 。w s w z 7 0 7 5 。，问距4 0 1 0 0 c m ，延伸l 3 m ，面 起伏租糙，面锈染 该段岩体以次块镶嵌结构为主，部分碎裂结构，属洞身深埋段，地应力高，且有地 下水出露，口，类围岩。 歪) 叶晤2 0 o + 7 8 0 m 段 该段洞向为n 4 5 。e 岩性为第7 层灰白浅灰色中厚层大理岩，产状n 3 0 5 0 。e n w z 3 5 5 5 9 ，与洞 向夹角为5 l o 。，近于平行 发育3 条小断层，多与洞向大角度相交，破碎带一般宽1 0 3 0 e m ，主要由碎块岩、糜 7 河海大学工程硕士学位论文 棱岩组成。裂隙发育四组：层面裂隙，n 3 0 5 0 。e n w l 4 5 5 5 。，间距2 0 7 0 e m ， 延伸长，起伏粗糙，多新鲜，局部轻锈，闭合；n 3 0 5 5 。e ，s e 么4 5 7 0 。，间距2 0 5 0 e m ，延伸长一般3 5 ，个别大于5 m ，平直粗糙，新鲜闭合，无充填；n 3 0 5 5 。w s w ( n e ) l 6 5 8 0 。，间距5 0 4 0 0 c m ，延伸一般l 3 m ，面平直粗糙，新鲜闭合，无充填； e w ，n 么4 0 5 0 。，间距5 0 7 0 c m ，延伸l 3 m ，裂面起伏粗糙，新鲜，闭合，无充填。 该段洞室干燥，岩体多微新，块状次块状结构，l 类围岩。 o + 7 8 0 l + l s 0 m 段 该段中0 + 7 8 0 0 + 9 7 0 m 段洞向为n 6 4 。e 岩性为第6 层灰色灰黑色薄中厚层状大理岩夹薄层绿片岩夹层、条带，产状n 2 0 4 0 。e n w l 3 0 5 0 。，总体上与洞向小角度相交。 发育7 条小断层，破碎带宽5 3 0 e m 不等，主要有碎裂岩、片状岩、糜棱岩组成，局 部见断层泥断续分布，其中l + 1 2 0 l + 1 7 0 m 揭露也断层，n 2 0 3 0 。蜊w 么6 0 6 5 。， 带宽1 0 0 1 5 0 e m ，主要有角砾岩、碎裂岩及少量断层泥构成，强风化，带内干燥，其中 1 + 1 7 0 1 + 1 8 0 m 段，f 2 断层从顶拱上访0 m ( 1 + 1 7 0 m 桩号) 3 m ( 1 + l s 0 m 桩号) 通过，对 顶拱围岩不利；发育2 条层间挤压错动带，破碎带一般宽1 0 3 0 c m ，主要由片状岩、碳化 糜棱岩组成，紧密，较新鲜。裂隙发育四组：面裂隙，n 2 0 4 0 。e n w l 3 0 5 0 。，较 发育，延伸长，间距一般1 0 2 0 e m ，部分间距3 0 c m ，层面平直光滑，局部有碳化现象； n 3 0 6 0 。n s e l 5 0 7 0 。，间距1 5 3 0 e m ，局部5 0 1 0 0 e m ，延伸较短，裂隙面多锈 染，局部有钙摸；n 5 5 7 0 。w n e l 6 0 8 0 。、n 5 0 7 0 。e s e ( n w ) l 8 0 8 5 。， 这两组裂隙裂面起伏光滑，局部有碳化现象，局部密集发育。 该段地下水不发育，局部洞室湿润、滴水，岩层为薄中厚层状，岩体多为镶嵌、碎 裂结构。根据洞段有无小断层、层问挤压错动带发育，结构面性状特征、风化特征及地下 水发育情况，对洞段围岩类别划分为2 类、类，其中i i l 2 类围岩洞段一般无断层、层 间挤压错动带发育，岩体多微新，镶嵌碎裂结构，洞室干燥，类围岩洞段有断层、层 间挤压错动带发育，裂隙发育且性状差，局部洞段弱强风化，洞室湿润、滴水。分类成 果如下：0 + 7 8 0 0 + 8 7 7 m 为i i 2 类围岩；0 + 8 7 7 0 + 8 9 0 m 为类围岩；0 + 8 9 0 0 + 9 1 5 m 为 m 2 类围岩；0 + 9 1 5 0 + 9 4 0 m 为类围岩；0 + 9 4 0 1 + 0 0 0 m 为2 类围岩；l + 0 0 0 l + 1 3 0 m 为类围岩；1 + 1 3 0 1 + 1 6 5 m 为v 类围岩；1 + 1 6 5 1 + 1 8 0 m 为类围岩。 8 第二章左岸导流洞固岩失稳的成因及加固措施 1 + 1 8 0 1 + 2 0 9 m 段 该段为出口段，洞向为n 6 4 。e 。 岩性为第6 层灰色灰黑色薄中厚层状大理岩夹薄层绿片岩夹层、条带，产状n 2 0 3 0 。e n w 么2 5 4 0 。，与洞向夹角为3 5 4 5 。 该段位断层从顶拱上方约3 m ( 1 + 1 8 0 m 桩号) l o m ( 1 + 2 0 9 m 桩号) 通过，对顶拱 围岩稳定不利；发育l 条层问挤压错动带g d l 2 ，n 3 0 。e n w z 3 5 。，带宽1 0 2 0 c m ，主 要由片状岩、碎裂岩组成。裂隙发育四组：层面裂隙，n 2 0 3 0 。f t n w z 2 5 4 0 。，延 伸长，间距一般1 0 2 0 c m ，部分间距3 0 c m ，面平直光滑，局部有碳化现象，微张，充填 少量泥膜；n 3 0 3 5 。e s e z 4 0 4 5 。，间距3 0 5 0 c m ，局部5 0 1 0 0 c m ，延伸一般l 3 m ，裂隙面多锈染，局部有钙膜、微张；咐5 5 7 0 。w n e z 6 0 8 0 。，裂隙面平直粗 糙，间距5 0 1 0 0 c m ，延伸一般l 3 m ，裂隙面多锈染，局部有钙膜、微张；s 地么5 0 5 5 。，裂隙面平直粗糙，间距3 0 5 0 c m ，延伸一般l 3 m ，裂隙面多锈染，局部有钙膜、 微张 该段位于风化卸荷带内，岩层为薄中厚层状，岩体以碎裂结构为主，局部镶嵌结构， 类围岩 2 2 2 施工开挖后导流洞工程地质条件总体评价 在左岸导流洞洞身全部开挖后，对全部地质编录资料进行了深入、细致的综合分析， 并与招标设计阶段左岸导流洞预测地质资料相比较，洞身全都开挖后地质条件的变化主要 表现在以下两点： 第8 层中厚厚层状大理岩，在0 + 3 9 0 0 + 4 8 0 m 段开挖后，与招标设计阶段预测地 质资料相比较，薄层绿片岩夹层数量有所增加，煌斑岩脉大量增加； 在招标设计阶段无堪探控制的局部洞段，因小断层、层间挤压错动带的发育，围岩 类别发生了一定的变化 2 3 左岸导流洞洞身塌方变形的工程地质条件及成因分析 2 3 1 洞身变形塌方段工程地址特征 左岸导流洞根据已发生的变形破坏程度、规模、形式划分为塌方段和变形段，其中 0 + 4 3 0 0 + 5 5 0 m 段为塌方段，0 + 7 8 0 1 + 1 8 0 m 段为变形段，变形段在施工过程中发生过较 小规模的塌方。塌方段在导流洞中部转弯段，变形段在导流洞下游转弯段。 2 3 2 塌方破坏过程 该段在下层开挖过程中，外侧拱座、边墙交界处混凝土喷层时有剥落掉块，面积一般 9 河海大学工程硕士学位论文 为3 5 m 2 ，深度约l o 3 0 c m 。 下层开挖后，该段共发生3 次较大规模的塌方： 1 1 月7 日，在0 + 4 0 0 0 + 4 6 2 m 段外侧边墙中上部至顶拱发生塌方，塌方高度约8 m ， 垂直洞壁深度5 6 m ；塌方模式为绿片岩层面为底滑面、煌斑岩脉为代表的n e 向裂隙为后缘、 切割面与n w 、n e 向裂隙组合的楔形体破碎，塌方后煌斑岩脉出露在外侧边墙与顶拱部分。 1 1 月2 3 日，在0 + 4 9 0 - 0 + 5 5 0 m 段内侧边墙上部及拱座部位出现塌方，塌方后堆积物已 达拱墙交界处，之后该段还多次出现较小规模的塌方，至今仍处于不稳定状态，多次查勘现场均 不能靠近，估计塌高超过1 0 m ；塌