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基于监测数据的抽水蓄能电站出口边坡稳定性分析

作者:数字储能网新闻中心 来源:工程物探检测 发布时间:2023-12-03 浏览:
       数字储能网讯:抽水蓄能电站其通风兼安全洞洞口位于下水库右岸库岸公路沿线,洞脸边坡共设一级边坡,边坡高约16m,长约45m,开挖坡比1:1,开挖边坡因节理性质容易产生部分塌滑。为确保抽水蓄能电站通风兼安全洞施工期间以及运行阶段的根本安全,针对实际现场的开挖情况反映出的工程地质条件,同步有效调整支护处理,开挖边坡采用系统锚杆+挂网喷混凝土支护,进洞前须采取锁口支护措施并采取管棚支护措施,并对该边坡的开挖施工支护后稳定性进行了分析,通过监测资料分析边坡的稳定性。
  边坡概况:洞身穿越地层岩性为含砾晶屑熔结凝灰岩、凝灰质粉砂岩及火山角砾岩等,断层与洞轴线夹角均较大,由于洞轴线方向多变,部分断层将在洞室内两次出露,节理以NNW、NEE及NW向陡倾角节理为主。地下水为基岩裂隙水,地下水位埋深较浅.该边坡进口段具有强烈的风化作用和卸荷作用,全、强风化层不发育,地表发现弱风化基岩出露。洞口段围岩岩性为弱风化含砾晶屑熔结凝灰岩。岩体破碎或较破碎,按照围岩分级为Ⅳ级.进洞口正面开挖边坡由弱风化上段、强卸荷岩体组成,由于受到卸荷裂隙和优势节理之间存在相互切割作用的影响,导致进洞口处的边坡稳定性相对较差,容易产生部分塌滑.
  
  抽水蓄能电站建设中对工程边坡稳定性的分析是一项极其重要的任务,边坡稳定性的分析方法多种多样。开挖改变了边坡原有的地表形态,形成了新的较陡的边坡,如果缺乏保护措施,新的陡坡很容易失稳,从而形成以滚石或浅层滑坡为主的边坡破坏。抽水蓄能电站边坡稳定性的分析,可以采用通过现场勘查、室内试验、运动学分析、极限平衡分析和离散元模拟等手段指出开挖处块体可能发生局部拉张破坏,在施工中应及时采取有效的支护和预防措施。通过分析地质环境条件、岩体结构评价、稳定性评价、支护设计及支护后的边坡稳定性分析指出支护设计有效提高安全系数,喷锚支护方案适用性强。
  抽水蓄能电站排沙洞出口边坡稳定性进行的研究中展示其为保证隧道口边坡的安全稳定性,开展了多项与现场监测相结合的边坡稳定性分析工作,指出应根据监测数据以信息化思路指导边坡运营及隧道施工。
  边坡监测数据分析

  根据现场揭露的地质情况边坡支护措施,通过在通风兼安全洞洞口边坡安装两点式锚杆应力计、在通风兼安全洞洞口边坡表面浇筑变形观测墩、以及在通风兼安全洞洞身安装单点式锚杆应力计和收敛测点进行观察监测和结果分析。

  在该边坡共计设置三个表面变形测点、六个收敛测点、两套两点式锚杆应力计、三支单点式锚杆应力计及一套三点式变位计.

  监测断面的受力变形情况。根据实测数据及时处理监测,绘制曲线图,根据设计应力值判定其安全状态.

  两点式锚杆应力计监测成果:两点式锚杆计显示累计应力值为8.94至62.74 MPa之间;累计最大应力点号AStfp-1-1,该测点深度为3米;从观测成果及变化曲线图上初步分析,测点受力状态为拉应力,从数据判断此部位处于基本稳定状态.

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  表面变形监测点监测结果:表面位移测点显示平面变形累积位移量在0.37至4.47 mm之间、变形最大点为TPtfp-2;累积沉降量在-2.10至4.38 mm之间,变形最大点为TPtfp-1。从数据上分析,此部位处于稳定状态.

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  围岩稳定性判别

  1、根据位移速率判断:速率大于1.0 mm/d时,围岩处于急剧变化状态,应加强初期支护;速率变化在0.2至1.0 mm/d时,应加强观测,做好加固的准备;速率小于 0.2 mm/d时,围岩达到基本稳定。

  当围岩位移速率不断下降时,围岩处于稳定状态;

  当围岩位移速率保持不变时,围岩尚不稳定,应加强支护:

  当围岩位移速率上升时,围岩处于危险状态,必须立即停止掘进,采取应急措施.

  2、初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比大于或等于0.8时,围岩不稳定,应加强初期支护;初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比小于0.8时,围岩处于稳定状态。
  3、根据位移变化速率判断:变形急剧增长阶段:变形速率大于10 mm/d;变形缓慢增长阶段:变形速率为1至0.2 mm/d;基本稳定阶段:变形速率小于0.2 mm/d。
  根据多点变位计监测成果可见,累计位移量在0.56~1.73 mm 之间,对观测成果进行分析,变化过程线无突变现象
  
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  单点式锚杆应力计累计应力值在4.43~11.66 MPa之间;从观测成果及变化曲线图上初步分析,测点受力状态为拉应力,此部位处于稳定状态
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  结论:该边坡进行喷锚支护随边坡开挖而跟进,主要的工程支护手段是支护包括建设系统挂网喷砼、进行普通砂浆锚杆支护、安置系统排水孔等方法。

  精准监测到边坡变形及支护锚杆、锚索受力情况为总计应力值为8.94至62.74 MPa之间,受力状态为拉应力;监测到表面变形为平面变形累积位移量在0.37至4.47 mm之间,累积沉降量在 -2.10至4.38 mm之间;通过监测断面累计位移量在0.56~1.73 mm 之间,对观测成果进行分析,变化过程线无突变现象,从而进行围岩稳定性综合判别,可知围岩为稳定状态;

  监测断面累计应力值在4.43~11.66 MPa之间,受力状态为拉应力;通过监测收敛测点对周边位移和顶拱下沉情况进行监测监测结果为TF0+13桩号顶拱沉降累计0.14 mm、右边墙往右1.19 mm、左边墙往左2.65 mm;TF0+25桩号累计顶拱沉降1.41 mm、右边墙往右2.43 mm、左边墙往左2.27 mm。上述各项监测结果统一反映了该边坡经边坡治理支护边坡稳定运行良好,处在稳定状态,说明支护手段合理有效。


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