白鹤滩地下厂房

图1:右岸地下厂房洞室群建筑结构的3DEC模型

图2:考虑层间错动带(凝灰岩层)的3DEC模型

图3:考虑层间(内)错动带、断层、长大裂隙和代表性节理组的3DEC结构面网络

图4:考虑层间(内)错动带、断层、长大裂隙、随机节理和柱状节理的3DEC块体模型 

工程背景
白鹤滩水电站的开发任务以发电为主,兼顾防洪,并有拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合利用效益,是西电东送骨干电源点之一。电站初拟电站装机容量14004MW,多年平均发电量602.4亿kW·h,保证出力5100MW,属巨型水电站。由于电站装机容量大,厂房分为左右岸二个厂房,厂内各布置9台778MW水轮发电机组。左右岸厂区的三大主要洞室为主副厂房洞、主变洞和尾水调压室,三大洞室采用平行布置方式。
工作概述
右岸由于埋深较大,同时出露高地应力现象,高应力控制型的破坏可能是施工过程遇到的岩石力学问题之一;左岸厂房区岩石坚硬、地应力水平总体不高,结构面控制型破坏将是施工过程中遇到的主要岩石力学问题。鉴于白鹤滩工程等级决定的重要性和地下洞室围岩稳定问题的复杂性及其对工程设计的影响程度,受华东勘测设计院的委托,Itasca(武汉)咨询有限公司根据问题的需要和现实条件组织技术力量开展了地下厂房围岩稳定性研究工作,重点是对地质现场进行调查、对地下厂房开挖过程进行数值仿真模拟,揭示施工过程可能遇到的工程围岩稳定问题的基本性质和影响程度,作为下一阶段深化勘探调查、围岩稳定性综合评价、地下洞室群布置方案制定、支护工程设计与论证的认识基础,并在此基础上提出下步研究工作的建议方案。
关键环节及成果
数值计算成果可靠性取决于多个方面的条件,如计算研究思路的正确性、程序的合理性和正确反映问题的能力、计算条件的正确可靠性,由于右岸地下厂房围岩问题的特点和性质主要是高应力脆性破坏和结构面破坏两方面,因此本章首先需要建立这两类问题的判据,通过数值计算判别潜在问题的性质和程度。然后才是以非线性和非连续的研究思想,即从连续到非连续的计算分析过程着重探讨地质因素对围岩稳定性的影响。数值计算没有揭示白鹤滩水电站右岸地下厂房在开挖以后出现整体性稳定问题,但建筑物不同部位存在有潜在稳定问题。

 

       

图5:厂房围岩大位移块体分布特征