浅埋大跨度洞室群围岩稳定性工程地质研究

论文摘要

百色水电站将地下厂房洞、主变尾闸洞、尾水洞等洞室，以1倍左右间距，布置在水平宽度150m、上覆有效岩体厚度0.8～1.5倍跨度、由次块——镶嵌碎裂结构辉绿岩构成的呈斜坡地形的山体内。论文以次块——碎裂结构岩体中浅埋大跨度洞室群成功修建所经历的勘测—施工—监测—运行全过程所获得的系列资料，从地下洞室群围岩的初始应力环境、围岩初始结构条件、围岩初始力学特性出发，在建立符合初始环境条件的岩体力学模型的基础上，探讨了百色浅埋大跨度地下洞室群成功修建的工程地质基础条件、岩体工程特性和支护措施。论文主要内容如下： ①岩体初始结构分析——通过对比分析地下洞群区勘探平硐裂隙统计资料和钻孔声波与压水试验资料，研究了岩体暴露条件与初始条件下围岩结构类型的差异，基于岩体几何完整性和力学完整性一致性原则，分析了洞群区围岩的初始结构类型及比例。 ②岩体初始质量分析——通过钻孔、平硐、露天条件下变形模量测试结果的对比分析，建立了岩体纵波速度与变形模量的数学模型，根据洞群区岩体纵波速度，得到了岩体初始条件下变形模量的分布情况，并据此确定洞群区岩体初始质量。 ③岩体初始应力场分析——在区域应力场地质分析与有限元法模拟计算的基础上，依据研究区地应力实测资料，综合分析了洞群区岩体初始应力场的方向和量级，探讨了岩体初始应力场的空间分布特征。 ④洞室围岩分类——运用RMR法、Q系统法和水电围岩工程地质分类法对洞群区围岩进行了分类，探讨了各方法所得评价结果之间的相关关系。 ⑤洞室群围岩稳定性数值计算——基于洞群围岩初始应力环境、地质结构、岩体结构、岩体力学参数，建立了洞群区岩体初始力学模型，运用有限元法对洞室群整体稳定性进行了分析评价。 ⑥洞群围岩初始质量反馈分析——基于洞群区岩体力学模型，运用数值方法对岩体质量与围岩位移进行敏感性分析，建立了围岩质量与位移关系的数学模型，根据洞群围岩位移监测数据，反馈洞群岩体初始质量。 ⑦洞室群空间效应与岩体初始应力效应分析——基于研究区初始岩体力学模型，对洞室群间距、埋深和岩体应力场等进行了洞群围岩状态的敏感性分析，对洞群布置及应力环境的影响有了初步的认识。 本论文的主要创新内容包括： ①从岩体赋存环境出发，基于岩体几何完整性和力学完整性一致性原则，提出岩

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 岩体结构分析
• 1.2.2 岩体质量评价
• 1.2.3 岩体地应力研究
• 1.2.4 围岩稳定性评价
• 1.2.5 洞室群的空间效应研究
• 1.2.6 地下洞室围岩位移监测与反馈
• 1.3 论文主要内容及创新点
• 1.4 研究思路及技术路线
• 第2章 工程概况及研究区地质环境
• 2.1 工程概况
• 2.2 区域地质条件
• 2.3 地形地貌
• 2.4 地层岩性
• 2.5 辉绿岩岩性特点
• 2.5.1 区内辉绿岩成因概述
• 2.5.2 岩石矿物化学成份
• 2.6 地质构造
• 2.7 水文地质条件
• 2.8 岩石物理力学性质
• 第3章 洞群区岩体初始结构分析
• 3.1 概述
• 3.2 洞群区地质不连续面类型与级别
• 3.3 不连续面调查统计与工程地质分析
• 3.3.1 软弱结构面工程地质分析
• 3.3.2 硬性结构面的统计分析
• 3.4 岩体初始结构分类
• 3.4.1 岩体初始结构分类原则
• 3.4.2 岩体初始结构几何完整性分析
• 3.4.3 岩体初始结构力学完整性分析
• 3.4.4 洞群区岩体初始结构分析
• 第4章 洞群区岩体初始质量分析
• 4.1 概述
• 4.2 岩体的变形模量分析
• 4.2.1 不同扰动程度岩体变形模量试验研究
• 4.2.2 不同状态岩体变形模量的对比分析
• 4.2.3 洞群区岩体初始变形模量
• 4.3 岩体初始抗剪强度
• 4.4 洞群区岩体初始质量评价
• 4.5 小结
• 第5章 岩体初始应力场分析
• 5.1 区域应力场特征
• 5.1.1 区域地质构造背景
• 5.1.2 区域现代应力场特征
• 5.1.3 从震源机制解分析区内的应力场特征
• 5.1.4 区域地应力场反演分析
• 5.2 研究区岩体初始应力场分析
• 5.2.1 从实测资料分析区内岩体应力场特征
• 5.2.2 岩体初始应力场的数值反演
• 5.3 小结
• 第6章 洞群区围岩分类
• 6.1 主要分类指标分析
• 6.2 围岩分类结果
• 6.3 三种分类方法之间的关系
• 6.4 小结
• 第7章 洞室群围岩稳定性数值分析
• 7.1 计算模型
• 7.2 计算成果分析
• 7.2.1 位移
• 7.2.2 应力
• 7.2.3 塑性区分布特征
• 7.3 小结
• 第8章 洞室群空间效应分析
• 8.1 概述
• 8.2 洞室群间距效应分析
• 8.2.1 洞室群间距效应研究现状
• 8.2.2 计算模型及工况
• 8.2.3 计算结果分析
• 8.2.4 小结
• 8.3 洞室群埋深效应分析
• 8.3.1 洞室埋深研究现状及计算工况
• 8.3.2 水平地形洞室群埋深效应分析
• 8.3.3 斜坡地形洞室群埋深效应分析
• 8.3.4 小结
• 第9章 洞群区岩体初始应力效应分析
• 9.1 概述
• 9.2 分析计算模型及工况
• 9.3 计算结果分析
• 9.4 小结
• 第10章 地下洞室围岩位移监测与岩体质量反馈
• 10.1 洞室群围岩位移监测资料分析
• 10.1.1 监测布置
• 10.1.2 典型断面围岩位移监测结果分析
• 10.1.3 监测资料综合评价
• 10.2 洞室群围岩变形与岩体初始质量的敏感性分析
• 10.2.1 计算模型及工况
• 10.2.2 计算结果分析
• 10.3 洞室群围岩质量的反馈
• 10.4 小结
• 结论
• 主要研究结论如下
• 主要创新成果
• 尚待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介