董家興，趙毅然，徐光黎，楊潤學(xué)，李 慶，付俊峰

(1.昆明理工大學(xué) 電力工程學(xué)院，昆明 650500； 2.中國地質(zhì)大學(xué) 工程學(xué)院，武漢 430074)

1 研究背景

我國水力資源主要集中在云、貴、川、藏等西南地區(qū)。近些年，已有很多大型水電工程在以上地區(qū)成功修建，推動了我國水工巖石力學(xué)和水利工程地質(zhì)力學(xué)的快速發(fā)展，成功實(shí)現(xiàn)了水電大國到水電強(qiáng)國的跨越。如大渡河流域的瀑布溝、大崗山、猴子巖、黃金坪、長河壩等水電站，雅礱江流域的錦屏Ⅰ級、錦屏Ⅱ級、官地、二灘等水電站，金沙江流域的溪洛渡、向家壩、白鶴灘等水電站。由于地形限制及考慮抗震等因素，以上提及的水電站均采用地下廠房結(jié)構(gòu)形式，“大跨度、高邊墻、群洞室”是它們具有的共性特點(diǎn)，而“復(fù)雜巖體結(jié)構(gòu)、極高或高地應(yīng)力”在不同的工程中表現(xiàn)不一。水電站地下洞室施工過程中，均出現(xiàn)不同程度的圍巖變形破壞地質(zhì)災(zāi)害，如：大崗山水電站主廠房施工過程中出現(xiàn)的頂拱輝綠巖脈塌方，處置時間長達(dá)18個月之久[1-2]。猴子巖水電站地下廠房在第Ⅴ層開挖完成后邊墻局部變形達(dá)100 mm，巖壁吊車梁上部邊墻出現(xiàn)噴混凝土開裂、錨頭內(nèi)陷、巖體開裂等圍巖變形破壞現(xiàn)象導(dǎo)致停工，耽誤工期2個多月[3-4]。

圍巖變形破壞致災(zāi)因素眾多，設(shè)計和施工人員對高地應(yīng)力條件下圍巖工程地質(zhì)條件及圍巖開挖響應(yīng)的認(rèn)識不夠深入是一個關(guān)鍵原因。大規(guī)模地下工程的建設(shè)使得我國在低-中等應(yīng)力條件下地下洞室圍巖支護(hù)設(shè)計方面積累了大量可供類比和參考的工程素材，如張勇等[5]通過原位監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及數(shù)值仿真，總結(jié)了官地水電站地下廠房高應(yīng)力圍巖破壞特征，提出了針對性和具體的洞室群布置設(shè)計、開挖支護(hù)設(shè)計和施工對策；許強(qiáng)等[6]、程麗娟等[7]通過室內(nèi)試驗、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場原位監(jiān)測等方法研究了錦屏Ⅰ級水電站地下廠房高地應(yīng)力圍巖變形破壞特點(diǎn)，表明巖體中的軟弱結(jié)構(gòu)面和巖體時效變形對工程影響較大，并為動態(tài)支護(hù)設(shè)計提供依據(jù)；Feng等[8]采用攝影測量和數(shù)字圖像方法，開展基于巖石剝落方向和深度等特征的定量研究，分析了地下工程隧道圍巖剝落破壞機(jī)理，為存在高剝落風(fēng)險的地下工程開挖支護(hù)提供建議；鄭進(jìn)修等[9]通過收集國內(nèi)20余個水電站大型地下洞室圍巖支護(hù)設(shè)計資料，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計、擬合分析的方法得出了地應(yīng)力、洞室跨度等參數(shù)與圍巖支護(hù)強(qiáng)度的經(jīng)驗公式，并在此基礎(chǔ)上提出了支護(hù)指數(shù)的概念和支護(hù)設(shè)計強(qiáng)度合理性評價方法。Xiao等[10]基于雅礱江兩河口水電站地下廠房賦存地質(zhì)條件，結(jié)合微震監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了地下廠房開挖損傷區(qū)，實(shí)現(xiàn)了地下廠房圍巖變形預(yù)警；Li等[11]通過建立考慮圍巖損傷區(qū)的三維介質(zhì)數(shù)值模擬，預(yù)測了兩河口水電站地下洞室開挖過程中結(jié)構(gòu)控制型位移，為洞室開挖支護(hù)措施設(shè)計提供了理論依據(jù)。

綜上所述，對于各類水電工程地下洞室圍巖支護(hù)設(shè)計研究，主要通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、數(shù)值模擬和工程經(jīng)驗類比等方式進(jìn)行。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，在諸如猴子巖、錦屏Ⅰ級等工程的圍巖支護(hù)設(shè)計施工中可供類比和提供借鑒的工程幾乎為空白。因此，研究高地應(yīng)力條件下猴子巖水電站地下廠房高邊墻圍巖變形破壞對支護(hù)強(qiáng)度的影響，對于我國西部高地應(yīng)力地區(qū)水電工程建設(shè)具有較好的參考價值。

本文首先通過分析多點(diǎn)位移計、錨桿應(yīng)力計、錨索應(yīng)力計的原位測試數(shù)據(jù)，歸納了猴子巖水電站地下廠房圍巖位移與應(yīng)力特性。其次，采用工程類比方法，對猴子巖地下廠房高邊墻支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行評價。最后，結(jié)合動態(tài)設(shè)計所采取的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施和補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后圍巖變形及支護(hù)強(qiáng)度計算結(jié)果，證明圍巖補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計的有效性。

2 工程概況

猴子巖水電站位于四川省康定縣孔玉鄉(xiāng)境內(nèi)，是大渡河流域開發(fā)的第10個梯級電站，其最大壩高223.5 m，為目前國內(nèi)第二高面板堆石壩。電站總裝機(jī)容量1 700 MW，采用地下廠房的結(jié)構(gòu)形式，地下洞室群主要由主副廠房、母線洞、主變室、尾水調(diào)壓室和尾水隧洞等組成。主廠房洞軸線方向為N61°W，廠房洞長約219.5 m，主變室洞總長約139 m，尾調(diào)室洞總長約140.5 m，三大洞室平行布置。

2.1 工程地質(zhì)條件

猴子巖水電站地下廠房圍巖主要為微風(fēng)化-新鮮的泥盆系下統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r和變質(zhì)灰?guī)r，圍巖類別以Ⅲ類為主。地質(zhì)構(gòu)造方面，主要發(fā)育次級小斷層、擠壓破碎帶和節(jié)理裂隙。其中，對地下廠房圍巖穩(wěn)定性影響較大的次級小斷層有f1-1-3、f1-4-6、fm1、fm2、fm3、fm4等，大多位于主廠房下游側(cè)；擠壓破碎帶以層間擠壓帶為主，由碎裂巖、碎塊巖和少量碎粉巖等填充，帶寬0.01～0.1 m，開挖揭露的擠壓破碎帶g1-4-18發(fā)育規(guī)模較大，影響程度廣；節(jié)理裂隙以層面為主，多為剛性結(jié)構(gòu)面，裂面粗糙，閉合無填充。巖體完整性較好，巖層總體產(chǎn)狀為N50°～70°E/NW∠25°～50°，圖1為猴子巖水電站主廠房1 715 m高程典型工程地質(zhì)平切圖。

圖1 猴子巖水電站主廠房典型工程地質(zhì)平切圖(1 715 m高程)Fig.1 Horizontal slice of typical engineering geological plot of main powerhouse of Houziyan hydropower project at elevation 1 715 m

地應(yīng)力測試結(jié)果表明，地下廠房區(qū)最大主應(yīng)力σ1為36.43 MPa，第二主應(yīng)力σ2為29.82 MPa；圍巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度為65～100 MPa，巖石強(qiáng)度應(yīng)力比為2～4，地下廠房處于高地應(yīng)力環(huán)境中。由廠房設(shè)計布局可知，σ1方向與廠房軸線小角度(14°～20°)相交，有利于圍巖穩(wěn)定，但σ2地應(yīng)力較高，且σ2方向幾乎垂直于廠房邊墻，圍巖開挖卸荷后，地下廠房邊墻圍巖穩(wěn)定性問題變得尤為突出。

2.2 施工期圍巖變形破壞現(xiàn)象

由于地下廠房區(qū)賦存高地應(yīng)力和較低的圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比，加之局部洞段受巖體結(jié)構(gòu)的影響，在施工過程中，出現(xiàn)了圍巖大變形及破壞現(xiàn)象。其中，宏觀變形破壞現(xiàn)象主要有噴混凝土開裂、巖錨梁伸縮縫錯位、錨墩內(nèi)陷、圍巖開裂(圖2)等。圍巖變形監(jiān)測情況將在下文進(jìn)行介紹。

圖2 猴子巖水電站廠房圍巖典型破壞現(xiàn)象Fig.2 Typical failures of surrounding rock of main powerhouse in Houziyan hydropower project

3 原位監(jiān)測及圍巖變形特性

猴子巖電站主廠房共分9層開挖，開挖高度為68.7 m，開挖時間自2011年11月至2014年5月。期間完成的原位監(jiān)測和檢測有聲波測試、鉆孔電視、多點(diǎn)位移計監(jiān)測、錨桿和錨索應(yīng)力監(jiān)測以及微震監(jiān)測等。開挖步驟和典型監(jiān)測布置見圖3。

圖3 主廠房分層開挖步驟及典型監(jiān)測布置(4-4剖面)Fig.3 Sketch of excavation steps and layout of typical monitoring equipment for main powerhouse (section 4-4)

3.1 圍巖表面位移絕對值大、變形深度大

據(jù)多點(diǎn)位移計監(jiān)測資料統(tǒng)計分析，猴子巖地下廠房上游邊墻位移為24.51～108.03 mm，位移分布整體以3#、4#機(jī)組為界，向安裝間方向(靠山側(cè))測點(diǎn)位移平均值為47.58 mm，向副廠房方向(靠河側(cè))測點(diǎn)位移平均值為82.12 mm，明顯大于靠山側(cè)的位移；下游邊墻位移分布范圍為1.97～162.01 mm，其中在2#機(jī)組處測點(diǎn)位移>50 mm。最大位移162.01 mm出現(xiàn)在廠橫0+51.3 m(2#機(jī)組)高程1 706.5 m處。隨高程的降低，1#機(jī)組、3#機(jī)組、4#機(jī)組的變形整體上呈現(xiàn)減小趨勢，高程1 721.2 m處位移最大；2#機(jī)組以及1#與2#機(jī)組之間處的變形整體上呈現(xiàn)增大趨勢，高程1 706.5 m左右位移最大。總體上，猴子巖水電站地下廠房圍巖表面測點(diǎn)位移<30 mm的占64.1%，位移≥50 mm的占20.9%，與其他大型地下廠房監(jiān)測數(shù)據(jù)相比，整體位移量級偏大。主廠房整體監(jiān)測布置方案見圖4。

圖4 主廠房整體監(jiān)測布置方案Fig.4 Overall layout scheme of monitoring for main powerhouse

圖5 多點(diǎn)位移計典型絕對位移曲線Fig.5 Typical displacement-time curves of multi-point

3.2 錨桿和錨索的應(yīng)力負(fù)荷水平超限

據(jù)統(tǒng)計，猴子巖地下三大洞室安裝的圍巖監(jiān)測錨桿和錨索都存在應(yīng)力超儀器量程或是超設(shè)計值問題。至主廠房第Ⅵ層開挖支護(hù)完成，廠房應(yīng)力超量程的錨桿應(yīng)力計有5.84%，>200 MPa的有15.33%，錨索荷載超設(shè)計噸位的有21.95%，超鎖定值30%的有26.83%。陳仲先等[12]認(rèn)為支護(hù)期間添加的錨桿和錨索的應(yīng)力增加說明了新增錨桿和錨索對圍巖變形和穩(wěn)定性起著重要作用，但猴子巖圍巖支護(hù)錨桿和錨索的應(yīng)力負(fù)荷水平已經(jīng)有相當(dāng)比例超過極限噸位，如果任其發(fā)展，可能會出現(xiàn)破壞性的工程災(zāi)害，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和造成巨大的工程經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 圍巖破壞現(xiàn)象分析

地下廠房圍巖變形破壞是復(fù)雜的二次應(yīng)力應(yīng)變場的自適應(yīng)調(diào)整過程，是地質(zhì)賦存條件和人為干預(yù)等因素共同作用的結(jié)果，其中工程地質(zhì)條件是影響廠房圍巖變形破壞的最根本因素。

猴子巖地下廠房處于高地應(yīng)力地質(zhì)環(huán)境中，張羅彬等[13]將猴子巖地下洞室開挖后的邊墻圍巖破壞形式分為張拉作用和壓剪作用，隨著施工推進(jìn)，圍巖破壞不斷加強(qiáng)，微裂縫發(fā)展成宏觀裂縫，最終巖塊被貫通后脫落；李志鵬等[14]通過傳統(tǒng)的應(yīng)力莫爾圓，分析在猴子巖地下洞室開挖后，應(yīng)力莫爾圓向強(qiáng)度曲線趨近明顯，說明高邊墻圍巖在單軸應(yīng)力狀態(tài)下更容易破壞。猴子巖地下廠房設(shè)計布局[14]決定了第一主應(yīng)力σ1方向與地下廠房軸線小角度相交，布局設(shè)計遵循了高地應(yīng)力地下廠房邊墻安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。然而，在第二主應(yīng)力σ2量值偏高且方向幾乎與邊墻垂直的情況下，地下廠房高邊墻圍巖穩(wěn)定性問題尤為突出。因此，從工程地質(zhì)條件分析，猴子巖地下廠房出現(xiàn)的變形破壞現(xiàn)象主要是高第二主應(yīng)力σ2和較低的巖體強(qiáng)度等綜合因素作用下的結(jié)果。施工過程中應(yīng)該采取包括新增錨桿支護(hù)和錨索支護(hù)[15]等有效補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)工程類比分析

在高第二主應(yīng)力條件下，猴子巖廠房圍巖破壞程度罕見，圍巖支護(hù)設(shè)計存在較多困難。國內(nèi)外大型地下洞室群工程建設(shè)中，與猴子巖地下廠房圍巖的變形破壞特點(diǎn)有較多相似之處的地下廠房工程，目前僅有錦屏Ⅰ級[15-19]，兩地下廠房簡介見表1。

表1 猴子巖和錦屏Ⅰ級地下廠房簡介Table 1 Brief introduction of Houziyan and Jinping Ⅰ-stage underground powerhouses

總體上，猴子巖水電站地下廠房的開挖跨度、圍巖類別、地應(yīng)力等因素和錦屏Ⅰ級地下廠房相當(dāng)，可比性強(qiáng)，因此把錦屏Ⅰ級地下廠房作為評價猴子巖圍巖補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)效果類比對象是合適可行的。以下將猴子巖和錦屏Ⅰ級地下廠房同時期圍巖變形和支護(hù)監(jiān)測數(shù)據(jù)[17]作對比分析，為兩工程的支護(hù)措施及效果評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.1 圍巖變形監(jiān)測資料對比

圖6為猴子巖與錦屏Ⅰ級地下廠房圍巖位移監(jiān)測資料對比。由圖6可知：猴子巖地下廠房圍巖變形整體上比同期錦屏Ⅰ級的大。猴子巖圍巖變形主要集中于中低值(10～50 mm)區(qū)間，而錦屏Ⅰ級多分布在低值(<10 mm)區(qū)間。錦屏Ⅰ級上游邊墻巖錨梁以上多數(shù)測點(diǎn)位移<10 mm，巖錨梁部位及以下多數(shù)<25 mm，巖錨梁部位平均位移18.25 mm，下游邊墻多數(shù)測點(diǎn)位移>30 mm。整體上，猴子巖地下廠房上游邊墻變形量比錦屏Ⅰ級大，下游邊墻比錦屏Ⅰ級同期小。

圖6 地下廠房表面位移統(tǒng)計對比Fig.6 Statistic comparison of surface displacement between Houziyan and Jinping Ⅰ-stage underground powerhouses

4.2 錨桿和錨索應(yīng)力監(jiān)測資料對比

根據(jù)統(tǒng)計對比，猴子巖與錦屏Ⅰ級地下廠房的錨桿應(yīng)力水平整體相當(dāng)。具體地，猴子巖和錦屏Ⅰ級錨桿應(yīng)力水平在300 MPa以下的測點(diǎn)占比分別為85.4%和81.8%，相差3.6%；超量程的錨桿，猴子巖和錦屏Ⅰ級占比分別為14.6%和18.18%，相差-3.58%，整體水平相當(dāng)。從巖錨梁部位錨桿來看，地下廠房分別有60%和48%的錨桿應(yīng)力>200 MPa，整體上猴子巖巖錨梁錨桿應(yīng)力水平均高于錦屏Ⅰ級。圖7是兩工程地下廠房錨桿應(yīng)力和巖錨梁部位錨桿應(yīng)力統(tǒng)計。

圖7 地下廠房和巖錨梁部位錨桿應(yīng)力統(tǒng)計對比Fig.7 Statistic comparison of anchor stress and rock anchor beam stress between Houziyan and Jinping Ⅰ-stage underground powerhouses

圖8 錨索測力計荷載損失值統(tǒng)計對比Fig.8 Statistic comparison of anchor rope stress loss

錨索錨固力方面(圖8)，猴子巖和錦屏Ⅰ級超鎖定絕對值30%以內(nèi)分別占測點(diǎn)數(shù)的26.83%和28.93%，二者水平相當(dāng)；而在超設(shè)計噸位上，猴子巖占21.95%，錦屏Ⅰ級占38.55%，后者更大，但需要注意的是，猴子巖的錨索噸位普遍為2 500 kN或2 000 kN、4 m間排距(廠房下游邊墻內(nèi)插到2 m間排距)，而錦屏的錨索噸位一般為2 000 kN或1 750 kN、3～4 m間排距，比猴子巖的錨索噸位小。這說明猴子巖地下廠房錨索的實(shí)際荷載值大于錦屏，也說明在猴子巖地下廠房系統(tǒng)中采用大噸位錨索是必要的。

5 支護(hù)強(qiáng)度評價及補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計

5.1 圍巖支護(hù)強(qiáng)度評價

支護(hù)強(qiáng)度是衡量支護(hù)能力最重要的指標(biāo)，其大小取決于支護(hù)材料和支護(hù)密度。統(tǒng)計得知，猴子巖和錦屏Ⅰ級地下廠房邊墻上有普通砂漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索等主要支護(hù)措施。鄭進(jìn)修等[9]給出猴子巖和錦屏Ⅰ級地下廠房邊墻上系統(tǒng)錨桿和錨索支護(hù)參數(shù)，式(1)—式(3)為計算支護(hù)強(qiáng)度公式[9]。

SC=SCb+SCp,

(1)

(2)

(3)

式中：SCb、SCp、SC分別是錨桿支護(hù)強(qiáng)度、錨索支護(hù)強(qiáng)度和總支護(hù)強(qiáng)度；η是群錨效應(yīng)系數(shù)；τs是錨桿的抗剪強(qiáng)度；S是錨桿截面積；a、b分別是錨桿和錨索間距；N是錨索施加的預(yù)應(yīng)力；f是加固前后巖體摩擦系數(shù)；φ是錨前圍巖的內(nèi)摩擦角。文獻(xiàn)[9]并沒有詳細(xì)統(tǒng)計分析預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)參數(shù)和支護(hù)強(qiáng)度。猴子巖、錦屏Ⅰ級2個地下廠房普通砂漿錨桿間距相差不大，因此，2個工程邊墻上的普通砂漿錨桿對支護(hù)強(qiáng)度評價影響不大。本文主要考慮預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)強(qiáng)度。

假設(shè)單位面積預(yù)應(yīng)力支護(hù)強(qiáng)度為

(4)

式中：SI為單位面積預(yù)應(yīng)力支護(hù)強(qiáng)度(MPa)；ap為單根錨桿預(yù)應(yīng)力(MN)；n為預(yù)應(yīng)力錨桿的數(shù)量；Sap為預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)面積(m2)；AP為單根錨索預(yù)應(yīng)力(MN)；N為預(yù)應(yīng)力錨索的數(shù)量；SAP為預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)面積(m2)。

根據(jù)支護(hù)設(shè)計資料，通過計算，猴子巖和錦屏Ⅰ級地下廠房Ⅲ1類圍巖單位面積的支護(hù)強(qiáng)度對比如表2所示。由表2可知：猴子巖地下廠房的上游邊墻支護(hù)強(qiáng)度低于錦屏Ⅰ級，下游邊墻的支護(hù)強(qiáng)度高于錦屏Ⅰ級，總支護(hù)強(qiáng)度要大于錦屏Ⅰ級，其中兩地下廠房總支護(hù)強(qiáng)度評價結(jié)果與表3所示的評價結(jié)果一致。從工程類比的角度來講，猴子巖地下廠房下游邊墻的支護(hù)強(qiáng)度可以滿足要求。因此，本文主要針對猴子巖上游邊墻進(jìn)行類比分析，為補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計提供依據(jù)。

表2 Ⅲ1圍巖單位面積預(yù)應(yīng)力支護(hù)強(qiáng)度對比Table 2 Comparison of prestressed support strength per unit area of Ⅲ1 surrounding rock between Houziyan and Jinping I-stage powerhouses

表3 文獻(xiàn)[9]計算的支護(hù)強(qiáng)度Table 3 Supporting strengths calculated by Zheng et al[9]

表4為猴子巖上游邊墻與錦屏Ⅰ級下游邊墻位移監(jiān)測數(shù)據(jù)對比。由表4可知，猴子巖廠房上游邊墻的變形大于錦屏Ⅰ級廠房上游邊墻。根據(jù)相關(guān)研究成果，錦屏Ⅰ級地下廠房存在比較突出的偏壓問題，上游邊墻的支護(hù)強(qiáng)度相對于下游邊墻來說偏保守。為此，從工程類比的角度看，將錦屏Ⅰ級下游邊墻與猴子巖上游邊墻比更有意義。

表4 猴子巖上游邊墻與錦屏Ⅰ級下游邊墻位移對比Table 4 Comparison of displacement between Houziyan’s upstream sidewalls and Jinping Ⅰ-stage’s downstream sidewalls

5.2 補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計實(shí)例

根據(jù)上文分析，猴子巖地下廠房上游邊墻由于受高地應(yīng)力影響，特別是高第二主應(yīng)力以及其它因素的綜合影響，出現(xiàn)變形偏大、破壞程度深以及錨索應(yīng)力超限等情況，需要對邊墻局部進(jìn)行加強(qiáng)。主要措施為：①上游邊墻(廠橫)0+082.10 m監(jiān)測斷面附近，從巖錨梁部位至1 694.0 m高程，監(jiān)測數(shù)據(jù)均出現(xiàn)異常，變形、支護(hù)受力值和增量均較大。需對該部位進(jìn)行加強(qiáng)，巖錨梁以下至1 694.0 m新增錨索加固(圖9)；②由于巖錨梁附近巖體松弛嚴(yán)重，高程1 712 m處的錨索處于普遍高應(yīng)力狀態(tài)，考慮巖錨梁的長期穩(wěn)定，對該部位進(jìn)行灌漿，改善巖體質(zhì)量；③在拱座與巖錨梁之間的上部邊墻，增加一排系統(tǒng)錨索(圖9)。

圖9 主廠房上游邊墻錨索局部加固措施Fig.9 Measures of local reinforcement for anchor cables of the upstream sidewalls in main powerhouse

新增加固錨索總工程量統(tǒng)計見表5所示。利用式(4)計算可知，僅補(bǔ)強(qiáng)錨索的總預(yù)應(yīng)力支護(hù)強(qiáng)度就達(dá)到0.868 MPa，結(jié)果見表6。

表5 主廠房上游邊墻錨索局部加固措施統(tǒng)計Table 5 Statistics of local reinforcement measures for anchor cables of upstream sidewalls in main powerhouse

表6 新增錨索單位面積預(yù)應(yīng)力支護(hù)強(qiáng)度結(jié)果Table 6 Results of prestressed support strength per unit area of newly added anchor cable

補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)洞段支護(hù)強(qiáng)度在補(bǔ)強(qiáng)后明顯增加，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)實(shí)施后，該洞段支護(hù)強(qiáng)度大于猴子巖下游邊墻和錦屏Ⅰ級下游邊墻的支護(hù)強(qiáng)度。因此，從工程類比的角度而言，支護(hù)措施能滿足高邊墻圍巖穩(wěn)定性要求。由于補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施的實(shí)施，后續(xù)開挖過程中，除開挖影響外，圍巖未出現(xiàn)大變形，且圍巖變形最終實(shí)現(xiàn)收斂[20]，間接證明了補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施的有效性。

6 結(jié) 論

本文以高地應(yīng)力地質(zhì)環(huán)境中的猴子巖地下廠房為主要研究對象，對施工期圍巖變形和錨桿錨索應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，并與錦屏Ⅰ級地下廠房同期監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，基于工程類比，采用提出的預(yù)應(yīng)力支護(hù)強(qiáng)度計算方法，分析評價了高地應(yīng)力條件下地下廠房高邊墻圍巖支護(hù)強(qiáng)度，為圍巖補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計提供了依據(jù)。主要得出以下結(jié)論：

(1)通過歸納猴子巖水電站地下廠房基本地質(zhì)條件和圍巖典型變形破壞現(xiàn)象，分析了施工開挖期間多點(diǎn)位移計、錨桿和錨索應(yīng)力計原位監(jiān)測數(shù)據(jù)。猴子巖地下廠房高邊墻圍巖存在表面位移絕對值大、變形深度大以及錨桿和錨索的應(yīng)力負(fù)荷水平超限等現(xiàn)象。

(2)工程類比結(jié)果表明，猴子巖地下廠房圍巖變形整體比同期的錦屏Ⅰ級圍巖變形要大，而錨索應(yīng)力水平比錦屏Ⅰ級小，錨桿應(yīng)力水平整體相當(dāng)；由單位面積預(yù)應(yīng)力支護(hù)強(qiáng)度比較分析可知，猴子巖地下廠房下游邊墻的支護(hù)強(qiáng)度大于錦屏Ⅰ級下游邊墻，而上游邊墻的支護(hù)強(qiáng)度小于錦屏Ⅰ級下游邊墻相應(yīng)部位支護(hù)強(qiáng)度。

(3)依據(jù)工程類比結(jié)果，對猴子巖上游邊墻局部進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計，加固措施主要為新增錨索。支護(hù)強(qiáng)度計算結(jié)果表明加固洞段圍巖支護(hù)強(qiáng)度高于錦屏Ⅰ級，后期位移監(jiān)測結(jié)果表明新增的錨索對圍巖支護(hù)是有效的。