劉沖平等

摘 要：對烏東德水電站右岸主廠房頂拱巖體層面近直立，通過讀取鉆孔彩電緩傾角裂隙深度與產(chǎn)狀、性狀，并對所有相鄰鉆孔間、鉆孔與中導洞間裂隙連通性進行全面的搜索與分析，確定緩傾角裂隙特征。通過緩傾角裂隙組合模式，宏觀分析其對頂拱整體穩(wěn)定性影響程度；通過較長大緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面組合是否構(gòu)成塊體，分析其對頂拱局部穩(wěn)定性影響程度。

關鍵詞：頂拱 緩傾角裂隙 連通性 穩(wěn)定性 塊體

中圖分類號：TU19 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0014-01

烏東德水電站為一等大（Ⅰ）型工程，裝機容量10200 MW（12臺機組×85 MW）。右岸主廠房軸線方向為65 °，長×寬×高為333 m×32.5 m×90 m，頂板高程855 m，機窩底板高程765 m。為查明近直立巖層可能存在的隱性緩傾角裂隙及其對頂拱穩(wěn)定性的可能影響，在已開挖完成的中導洞（長×寬×高為333 m×12 m×10 m）內(nèi)進行補充勘探孔共16個，間距約20 m，單孔向上孔深20 m。

工作思路是在中導洞布置垂直向上的勘探孔，利用高清數(shù)字鉆孔彩電對頂板所有緩傾角裂隙進行搜索、定位，再結(jié)合中導洞頂拱施工地質(zhì)編錄成果，經(jīng)綜合分析后，確定頂板較長大緩傾角裂隙的位置及其對頂拱穩(wěn)定性的影響。

1 工程地質(zhì)條件

地下廠房所巖性為落中厚～厚層灰?guī)r、白云巖及大理巖，巖層走向與洞軸線夾角以10～30 °為主；巖層近直立，傾角75～85 °。斷層不發(fā)育，規(guī)模小，皆為陡傾角，只有一條規(guī)模相對較大，其他皆為裂隙性斷層；層面間絕大多數(shù)緊密接觸；裂隙總體不發(fā)育，規(guī)模小，延伸長度多在10 m以內(nèi)；裂隙走向以近SN向為主，與廠房軸線交角較大，多傾W，以中傾角為主，其優(yōu)勢產(chǎn)狀為271 °∠50 °；裂隙面一般平直粗糙，多充填方解石，閉合或微張，少部分溶蝕充泥鈣質(zhì)、碎屑夾泥。巖體絕大多數(shù)呈微新狀，局部沿結(jié)構(gòu)面見溶蝕風化。巖溶不發(fā)育，僅局部見順層小溶洞或小溶縫。圍巖類別為Ⅱ類和Ⅲ類。

2 緩傾角裂隙特征分析

通過鉆孔彩電揭露的長度>0.1 m即穿過孔壁的所有緩傾角裂隙，利用物探彩色電視軟件長盛或固德，讀取其深度與產(chǎn)狀、性狀，并對所有相鄰鉆孔（間距20 m）間裂隙連通性進行搜索與分析。

2.1 產(chǎn)狀特征

對緩傾角裂隙進行玫瑰花圖統(tǒng)計，產(chǎn)狀較為分散，相對較多為226～297 ° ∠20～30 °，緩傾角走向與在廠房軸線方向夾角多較大。

2.2 充填物分類

根據(jù)鉆孔彩電，結(jié)構(gòu)面按充填物特征及溶蝕風化程度為兩類六亞類，絕大多數(shù)即占整個緩傾角裂隙的90%是硬性結(jié)構(gòu)面，充填物較多充填方解石，還有部分浸染色變或無充填；少部分即占10%為軟弱結(jié)構(gòu)面，受局部溶蝕影響，充填泥鈣質(zhì)薄膜、碎屑夾泥、泥夾碎屑，該類緩傾角裂隙只有6條。

2.3 發(fā)育密度

沿鉛直方向的線密度為0.18條/m；可以延伸至相鄰鉆孔的較長大緩傾角裂隙沿鉛直方向的線密度為0.0125條/m、平均間距約80 m。

2.4 裂隙連通分析

對相鄰鉆孔間緩傾角裂隙連通性進行全面的搜索與分析，以傾向差<30 °，傾角差<10 °，投影距離差<5 m，同為硬性或軟弱結(jié)構(gòu)面，即認為兩條緩傾角裂隙可連通，為較長大緩傾角裂隙（以較長大緩傾角裂隙YCL4為例，見表1）。同理對貫穿中導洞頂拱的裂隙，與鉆孔裂隙進行連通分析。

搜索結(jié)果表明只有7條可在相鄰鉆孔間連通，亦即只有7條較長大的緩傾角裂隙（YCL1～YCL7）。60條緩傾角裂隙中，只有7條的緩傾角裂隙較長大，這表明緩傾角裂隙多較短小。

2.5 特征綜述

緩傾角裂隙特征總體特征為：緩傾角裂隙不發(fā)育；絕大多數(shù)為硬性結(jié)構(gòu)面；絕大多數(shù)延伸不長，只有7條較長大緩傾角裂隙。

3 緩傾角裂隙對頂拱整體穩(wěn)定性影響分析與評價

頂拱緩傾角裂隙不發(fā)育且多較短小，于頂拱模式為上游側(cè)不連續(xù)緩傾角裂隙，下游側(cè)層面，內(nèi)側(cè)與外側(cè)無控制結(jié)構(gòu)面切割，僅可能為隨機裂隙，不能組合形成確定性或定位塊體；緩傾角裂隙主要位于拱圈內(nèi)，拱圈處于受壓狀態(tài)，并處于系統(tǒng)錨桿錨固范圍內(nèi)。宏觀評價緩傾角裂隙對頂拱整體穩(wěn)定性不存在影響。

4 緩傾角裂隙對頂拱局部穩(wěn)定性影響分析與評價

頂拱緩傾角裂隙可分為兩類。第一類即短小的緩傾角裂隙：該類短小緩傾角裂隙延伸長一般3～9 m，其可能與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成最大埋深小于4.5 m的隨機小塊體。由于主廠房頂板系統(tǒng)錨桿長6 m和9 m相間布置，間距僅1.5 m，加上頂拱另有掛網(wǎng)噴護，因此該類短小緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的隨機小塊體皆已處理，不會影響下臥開挖過程中的施工安全和以后運行期的安全。

第二類即較長大緩傾角裂隙：共有7條，其對頂拱穩(wěn)定性的可能影響分為兩種情況：一是與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成塊體；二是沒有構(gòu)成明顯的塊體。結(jié)構(gòu)面組合表明：僅較長大緩傾角裂隙YCL2與緩傾角裂隙T48、斷層f42組合形成塊體，方量約380 m3，最大埋深約5 m，穩(wěn)定性較差，需進行錨索加固，其余均未組合形成塊體，考慮到其延伸較長大，對該段范圍內(nèi)的頂拱巖體進行適當加強支護。

5 結(jié)語

烏東德水電站右岸主廠房裂隙特征與連通性分析表明：緩傾角裂隙不發(fā)育；絕大多數(shù)為硬性結(jié)構(gòu)面；絕大多數(shù)延伸不長，只有7條較長大緩傾角裂隙。緩傾角裂隙組合模式分析表明對頂拱整體穩(wěn)定性不存在影響；較長大緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面組合分析表明，僅有一條緩傾角組合形成塊體，其余均未組合形成塊體。

參考文獻

[1] 丁秀麗.陡傾角沉積巖地層中大型地下廠房開挖圍巖變形失穩(wěn)特征和反饋[J].巖石力學與工程學報，2008，27（10）：2019-2026.

[2] 樊啟祥，王義鋒.向家壩水電站地下廠房緩傾角層狀圍巖穩(wěn)定分析[J].巖石力學與工程學報，2010，29（7）：1307-1313.endprint

摘 要：對烏東德水電站右岸主廠房頂拱巖體層面近直立，通過讀取鉆孔彩電緩傾角裂隙深度與產(chǎn)狀、性狀，并對所有相鄰鉆孔間、鉆孔與中導洞間裂隙連通性進行全面的搜索與分析，確定緩傾角裂隙特征。通過緩傾角裂隙組合模式，宏觀分析其對頂拱整體穩(wěn)定性影響程度；通過較長大緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面組合是否構(gòu)成塊體，分析其對頂拱局部穩(wěn)定性影響程度。

關鍵詞：頂拱 緩傾角裂隙 連通性 穩(wěn)定性 塊體

中圖分類號：TU19 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0014-01

烏東德水電站為一等大（Ⅰ）型工程，裝機容量10200 MW（12臺機組×85 MW）。右岸主廠房軸線方向為65 °，長×寬×高為333 m×32.5 m×90 m，頂板高程855 m，機窩底板高程765 m。為查明近直立巖層可能存在的隱性緩傾角裂隙及其對頂拱穩(wěn)定性的可能影響，在已開挖完成的中導洞（長×寬×高為333 m×12 m×10 m）內(nèi)進行補充勘探孔共16個，間距約20 m，單孔向上孔深20 m。

工作思路是在中導洞布置垂直向上的勘探孔，利用高清數(shù)字鉆孔彩電對頂板所有緩傾角裂隙進行搜索、定位，再結(jié)合中導洞頂拱施工地質(zhì)編錄成果，經(jīng)綜合分析后，確定頂板較長大緩傾角裂隙的位置及其對頂拱穩(wěn)定性的影響。

1 工程地質(zhì)條件

地下廠房所巖性為落中厚～厚層灰?guī)r、白云巖及大理巖，巖層走向與洞軸線夾角以10～30 °為主；巖層近直立，傾角75～85 °。斷層不發(fā)育，規(guī)模小，皆為陡傾角，只有一條規(guī)模相對較大，其他皆為裂隙性斷層；層面間絕大多數(shù)緊密接觸；裂隙總體不發(fā)育，規(guī)模小，延伸長度多在10 m以內(nèi)；裂隙走向以近SN向為主，與廠房軸線交角較大，多傾W，以中傾角為主，其優(yōu)勢產(chǎn)狀為271 °∠50 °；裂隙面一般平直粗糙，多充填方解石，閉合或微張，少部分溶蝕充泥鈣質(zhì)、碎屑夾泥。巖體絕大多數(shù)呈微新狀，局部沿結(jié)構(gòu)面見溶蝕風化。巖溶不發(fā)育，僅局部見順層小溶洞或小溶縫。圍巖類別為Ⅱ類和Ⅲ類。

2 緩傾角裂隙特征分析

通過鉆孔彩電揭露的長度>0.1 m即穿過孔壁的所有緩傾角裂隙，利用物探彩色電視軟件長盛或固德，讀取其深度與產(chǎn)狀、性狀，并對所有相鄰鉆孔（間距20 m）間裂隙連通性進行搜索與分析。

2.1 產(chǎn)狀特征

對緩傾角裂隙進行玫瑰花圖統(tǒng)計，產(chǎn)狀較為分散，相對較多為226～297 ° ∠20～30 °，緩傾角走向與在廠房軸線方向夾角多較大。

2.2 充填物分類

根據(jù)鉆孔彩電，結(jié)構(gòu)面按充填物特征及溶蝕風化程度為兩類六亞類，絕大多數(shù)即占整個緩傾角裂隙的90%是硬性結(jié)構(gòu)面，充填物較多充填方解石，還有部分浸染色變或無充填；少部分即占10%為軟弱結(jié)構(gòu)面，受局部溶蝕影響，充填泥鈣質(zhì)薄膜、碎屑夾泥、泥夾碎屑，該類緩傾角裂隙只有6條。

2.3 發(fā)育密度

沿鉛直方向的線密度為0.18條/m；可以延伸至相鄰鉆孔的較長大緩傾角裂隙沿鉛直方向的線密度為0.0125條/m、平均間距約80 m。

2.4 裂隙連通分析

對相鄰鉆孔間緩傾角裂隙連通性進行全面的搜索與分析，以傾向差<30 °，傾角差<10 °，投影距離差<5 m，同為硬性或軟弱結(jié)構(gòu)面，即認為兩條緩傾角裂隙可連通，為較長大緩傾角裂隙（以較長大緩傾角裂隙YCL4為例，見表1）。同理對貫穿中導洞頂拱的裂隙，與鉆孔裂隙進行連通分析。

搜索結(jié)果表明只有7條可在相鄰鉆孔間連通，亦即只有7條較長大的緩傾角裂隙（YCL1～YCL7）。60條緩傾角裂隙中，只有7條的緩傾角裂隙較長大，這表明緩傾角裂隙多較短小。

2.5 特征綜述

緩傾角裂隙特征總體特征為：緩傾角裂隙不發(fā)育；絕大多數(shù)為硬性結(jié)構(gòu)面；絕大多數(shù)延伸不長，只有7條較長大緩傾角裂隙。

3 緩傾角裂隙對頂拱整體穩(wěn)定性影響分析與評價

頂拱緩傾角裂隙不發(fā)育且多較短小，于頂拱模式為上游側(cè)不連續(xù)緩傾角裂隙，下游側(cè)層面，內(nèi)側(cè)與外側(cè)無控制結(jié)構(gòu)面切割，僅可能為隨機裂隙，不能組合形成確定性或定位塊體；緩傾角裂隙主要位于拱圈內(nèi)，拱圈處于受壓狀態(tài)，并處于系統(tǒng)錨桿錨固范圍內(nèi)。宏觀評價緩傾角裂隙對頂拱整體穩(wěn)定性不存在影響。

4 緩傾角裂隙對頂拱局部穩(wěn)定性影響分析與評價

頂拱緩傾角裂隙可分為兩類。第一類即短小的緩傾角裂隙：該類短小緩傾角裂隙延伸長一般3～9 m，其可能與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成最大埋深小于4.5 m的隨機小塊體。由于主廠房頂板系統(tǒng)錨桿長6 m和9 m相間布置，間距僅1.5 m，加上頂拱另有掛網(wǎng)噴護，因此該類短小緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的隨機小塊體皆已處理，不會影響下臥開挖過程中的施工安全和以后運行期的安全。

第二類即較長大緩傾角裂隙：共有7條，其對頂拱穩(wěn)定性的可能影響分為兩種情況：一是與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成塊體；二是沒有構(gòu)成明顯的塊體。結(jié)構(gòu)面組合表明：僅較長大緩傾角裂隙YCL2與緩傾角裂隙T48、斷層f42組合形成塊體，方量約380 m3，最大埋深約5 m，穩(wěn)定性較差，需進行錨索加固，其余均未組合形成塊體，考慮到其延伸較長大，對該段范圍內(nèi)的頂拱巖體進行適當加強支護。

5 結(jié)語

烏東德水電站右岸主廠房裂隙特征與連通性分析表明：緩傾角裂隙不發(fā)育；絕大多數(shù)為硬性結(jié)構(gòu)面；絕大多數(shù)延伸不長，只有7條較長大緩傾角裂隙。緩傾角裂隙組合模式分析表明對頂拱整體穩(wěn)定性不存在影響；較長大緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面組合分析表明，僅有一條緩傾角組合形成塊體，其余均未組合形成塊體。

參考文獻

[1] 丁秀麗.陡傾角沉積巖地層中大型地下廠房開挖圍巖變形失穩(wěn)特征和反饋[J].巖石力學與工程學報，2008，27（10）：2019-2026.

[2] 樊啟祥，王義鋒.向家壩水電站地下廠房緩傾角層狀圍巖穩(wěn)定分析[J].巖石力學與工程學報，2010，29（7）：1307-1313.endprint

摘 要：對烏東德水電站右岸主廠房頂拱巖體層面近直立，通過讀取鉆孔彩電緩傾角裂隙深度與產(chǎn)狀、性狀，并對所有相鄰鉆孔間、鉆孔與中導洞間裂隙連通性進行全面的搜索與分析，確定緩傾角裂隙特征。通過緩傾角裂隙組合模式，宏觀分析其對頂拱整體穩(wěn)定性影響程度；通過較長大緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面組合是否構(gòu)成塊體，分析其對頂拱局部穩(wěn)定性影響程度。

關鍵詞：頂拱 緩傾角裂隙 連通性 穩(wěn)定性 塊體

中圖分類號：TU19 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0014-01

烏東德水電站為一等大（Ⅰ）型工程，裝機容量10200 MW（12臺機組×85 MW）。右岸主廠房軸線方向為65 °，長×寬×高為333 m×32.5 m×90 m，頂板高程855 m，機窩底板高程765 m。為查明近直立巖層可能存在的隱性緩傾角裂隙及其對頂拱穩(wěn)定性的可能影響，在已開挖完成的中導洞（長×寬×高為333 m×12 m×10 m）內(nèi)進行補充勘探孔共16個，間距約20 m，單孔向上孔深20 m。

工作思路是在中導洞布置垂直向上的勘探孔，利用高清數(shù)字鉆孔彩電對頂板所有緩傾角裂隙進行搜索、定位，再結(jié)合中導洞頂拱施工地質(zhì)編錄成果，經(jīng)綜合分析后，確定頂板較長大緩傾角裂隙的位置及其對頂拱穩(wěn)定性的影響。

1 工程地質(zhì)條件

地下廠房所巖性為落中厚～厚層灰?guī)r、白云巖及大理巖，巖層走向與洞軸線夾角以10～30 °為主；巖層近直立，傾角75～85 °。斷層不發(fā)育，規(guī)模小，皆為陡傾角，只有一條規(guī)模相對較大，其他皆為裂隙性斷層；層面間絕大多數(shù)緊密接觸；裂隙總體不發(fā)育，規(guī)模小，延伸長度多在10 m以內(nèi)；裂隙走向以近SN向為主，與廠房軸線交角較大，多傾W，以中傾角為主，其優(yōu)勢產(chǎn)狀為271 °∠50 °；裂隙面一般平直粗糙，多充填方解石，閉合或微張，少部分溶蝕充泥鈣質(zhì)、碎屑夾泥。巖體絕大多數(shù)呈微新狀，局部沿結(jié)構(gòu)面見溶蝕風化。巖溶不發(fā)育，僅局部見順層小溶洞或小溶縫。圍巖類別為Ⅱ類和Ⅲ類。

2 緩傾角裂隙特征分析

通過鉆孔彩電揭露的長度>0.1 m即穿過孔壁的所有緩傾角裂隙，利用物探彩色電視軟件長盛或固德，讀取其深度與產(chǎn)狀、性狀，并對所有相鄰鉆孔（間距20 m）間裂隙連通性進行搜索與分析。

2.1 產(chǎn)狀特征

對緩傾角裂隙進行玫瑰花圖統(tǒng)計，產(chǎn)狀較為分散，相對較多為226～297 ° ∠20～30 °，緩傾角走向與在廠房軸線方向夾角多較大。

2.2 充填物分類

根據(jù)鉆孔彩電，結(jié)構(gòu)面按充填物特征及溶蝕風化程度為兩類六亞類，絕大多數(shù)即占整個緩傾角裂隙的90%是硬性結(jié)構(gòu)面，充填物較多充填方解石，還有部分浸染色變或無充填；少部分即占10%為軟弱結(jié)構(gòu)面，受局部溶蝕影響，充填泥鈣質(zhì)薄膜、碎屑夾泥、泥夾碎屑，該類緩傾角裂隙只有6條。

2.3 發(fā)育密度

沿鉛直方向的線密度為0.18條/m；可以延伸至相鄰鉆孔的較長大緩傾角裂隙沿鉛直方向的線密度為0.0125條/m、平均間距約80 m。

2.4 裂隙連通分析

對相鄰鉆孔間緩傾角裂隙連通性進行全面的搜索與分析，以傾向差<30 °，傾角差<10 °，投影距離差<5 m，同為硬性或軟弱結(jié)構(gòu)面，即認為兩條緩傾角裂隙可連通，為較長大緩傾角裂隙（以較長大緩傾角裂隙YCL4為例，見表1）。同理對貫穿中導洞頂拱的裂隙，與鉆孔裂隙進行連通分析。

搜索結(jié)果表明只有7條可在相鄰鉆孔間連通，亦即只有7條較長大的緩傾角裂隙（YCL1～YCL7）。60條緩傾角裂隙中，只有7條的緩傾角裂隙較長大，這表明緩傾角裂隙多較短小。

2.5 特征綜述

緩傾角裂隙特征總體特征為：緩傾角裂隙不發(fā)育；絕大多數(shù)為硬性結(jié)構(gòu)面；絕大多數(shù)延伸不長，只有7條較長大緩傾角裂隙。

3 緩傾角裂隙對頂拱整體穩(wěn)定性影響分析與評價

頂拱緩傾角裂隙不發(fā)育且多較短小，于頂拱模式為上游側(cè)不連續(xù)緩傾角裂隙，下游側(cè)層面，內(nèi)側(cè)與外側(cè)無控制結(jié)構(gòu)面切割，僅可能為隨機裂隙，不能組合形成確定性或定位塊體；緩傾角裂隙主要位于拱圈內(nèi)，拱圈處于受壓狀態(tài)，并處于系統(tǒng)錨桿錨固范圍內(nèi)。宏觀評價緩傾角裂隙對頂拱整體穩(wěn)定性不存在影響。

4 緩傾角裂隙對頂拱局部穩(wěn)定性影響分析與評價

頂拱緩傾角裂隙可分為兩類。第一類即短小的緩傾角裂隙：該類短小緩傾角裂隙延伸長一般3～9 m，其可能與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成最大埋深小于4.5 m的隨機小塊體。由于主廠房頂板系統(tǒng)錨桿長6 m和9 m相間布置，間距僅1.5 m，加上頂拱另有掛網(wǎng)噴護，因此該類短小緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的隨機小塊體皆已處理，不會影響下臥開挖過程中的施工安全和以后運行期的安全。

第二類即較長大緩傾角裂隙：共有7條，其對頂拱穩(wěn)定性的可能影響分為兩種情況：一是與其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成塊體；二是沒有構(gòu)成明顯的塊體。結(jié)構(gòu)面組合表明：僅較長大緩傾角裂隙YCL2與緩傾角裂隙T48、斷層f42組合形成塊體，方量約380 m3，最大埋深約5 m，穩(wěn)定性較差，需進行錨索加固，其余均未組合形成塊體，考慮到其延伸較長大，對該段范圍內(nèi)的頂拱巖體進行適當加強支護。

5 結(jié)語

烏東德水電站右岸主廠房裂隙特征與連通性分析表明：緩傾角裂隙不發(fā)育；絕大多數(shù)為硬性結(jié)構(gòu)面；絕大多數(shù)延伸不長，只有7條較長大緩傾角裂隙。緩傾角裂隙組合模式分析表明對頂拱整體穩(wěn)定性不存在影響；較長大緩傾角裂隙與其他結(jié)構(gòu)面組合分析表明，僅有一條緩傾角組合形成塊體，其余均未組合形成塊體。

參考文獻

[1] 丁秀麗.陡傾角沉積巖地層中大型地下廠房開挖圍巖變形失穩(wěn)特征和反饋[J].巖石力學與工程學報，2008，27（10）：2019-2026.

[2] 樊啟祥，王義鋒.向家壩水電站地下廠房緩傾角層狀圍巖穩(wěn)定分析[J].巖石力學與工程學報，2010，29（7）：1307-1313.endprint