武漢巖土所提出大型深埋地下洞室群三維初始應力場綜合估計方法

時間:2022-01-07

  雙江口水電站是大渡河流域梯級電站開發的關鍵項目之一。在該水電站地下廠房洞室群施工支洞開挖過程中,出現了嚴重的脆性破壞,表明后續主要洞室開挖過程中可能會有大范圍脆性破壞風險。因此,掌握地下廠房洞室群三維初始地應力場分布規律并據此開展圍巖穩定性動態反饋分析和開挖支護方案優化設計,對確保雙江口水電站大型深埋地下洞室群圍巖穩定至關重要。然而,深埋大型地下洞室群初始地應力測試結果往往存在代表性和可靠性不足的問題,很難根據有限測點的地應力測試結果來準確估計其三維初始地應力場。

  為此,在國家自然科學重點基金和面上基金支持下,中國科學院武漢巖土力學研究所智能巖石力學組科研人員基于雙江口水電站有限的初始地應力測試結果和洞室群分層開挖前探洞/中導洞內的應力型脆性破壞現象,提出了一種用于估計深切河谷區大型深埋地下洞室群3D初始地應力場的綜合估計方法(圖1)。這一方法通過區域構造應力場方向推斷(圖2)、基于測試結果的初始地應力特征分析和可靠性評價、基于回歸的初始地應力場特征分析和可靠性評估以及修正的初始地應力場分析和可靠性驗證等四個相互關聯、循序漸進的基本步驟來實現深切河谷區大型深埋地下洞室群三維初始地應力場方位和量值的準確估計。

  基于該初始地應力綜合估計方法獲取了雙江口水電站地下廠房洞室群的三維初始地應力場,據此開展的圍巖脆性破壞預測與實際情況吻合良好(圖3)。表明這一初始地應力綜合估計方法可為高應力地下工程的開挖支護設計方案優化設計、圍巖失穩風險控制提供基礎的地應力條件。相關研究成果以封面文章發表于Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering。

  論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775521000068

 

圖1 深切河谷區大型深埋地下洞室群初始地應力場綜合估計方法工作流程

 

圖2 基于工程區域主斷裂構造推斷構造應力方向

 

圖3 基于綜合方法估計的初始應力場預測和實際的脆性破壞位置對比

(文/圖 智能巖石力學組)

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