复杂裂隙岩体环境下地下厂房轴线方向优化选择研究

抽水蓄能电站地下厂房轴线方向选择是前期勘察工作的重点.以芝瑞电站为工程背景,所研究的地下厂房围岩岩性为熔岩角砾岩,岩性较单一,结构面以Ⅳ级、Ⅴ级为主,岩体裂隙发育,完整性差,岩体结构以镶嵌～次块状结构为主.以块体理论为基础,运用Unwedge程序,充分分析不同结构面组合切割下的围岩稳定情况,以最小安全系数的最大值为取值原则,对复杂裂隙岩体环境下地下厂房轴线方向优化选择进行了系统研究.结果表明:研究区地下厂房轴线方向宜为NE50°.通过分析证明,块体理论在中低地应力区复杂裂隙岩体环境下地下厂房轴线方向优化选择中具有重要的现实意义.

太原抽水蓄能电站关键部位地应力状态及其在枢纽工程布设中的应用

采用水压致裂地应力测试技术,开展了山西太原抽水蓄能电站工程2个孔(孔深500 m和520 m)的地应力测试工作,获得了工程区关键部位地应力状态,分析了工程区的地应力水平、地下建筑布设方式和衬砌形式。结果表明:工程区最大水平主应力为10.98~18.09 MPa,最小水平主应力为6.79~11.32 MPa,垂直主应力9.61~13.57 MPa;与山西省南北两端“南高北低”地应力值相比,此次测值处于两者之间,与沁水盆地地应力场模拟值相比,测试结果基本一致;垂直应力介于最大水平主应力和最小水平主应力之间(SH>Sv>Sh),即测点的最大水平应力即最大主应力,且处于走滑型应力状态,其侧压系数Kav为0.92~1.09,反映出工程区构造作用不强烈;2个钻孔330~506 m范围内岩石饱和单轴抗压强度(Rb)为35.00~107.00 MPa,平均为63.79 MPa,岩石饱和单轴抗压强度与最大主应力比值(Rb/σm)为3.54~5.81,属于中—高应力水平;工程区最大水平主应力方向为NE 43°—NE 70.5°,平均为NE 59.5°,与区域震源机制解、GPS位移资料研究结果一致;从地应力方位考虑,地下厂房长轴线方向位于NE 29.5°—NE 89.5°之间,有利于厂房的围岩稳定;地下枢纽工程最大水头PH约为4.62 MPa,小于最小主应力值σ3(6.79~11.32 MPa),基于水力劈裂准则可知,岩体本身具有足够抵抗最大内水压力能力,输水隧洞采用钢筋混凝土衬砌,能够满足输水隧洞的稳定性。该研究成果可在抽水蓄能电站工程勘察、设计中推广使用。