洞室松弛带的测定(2)

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爆破和开挖引起的松弛)，应力上升带则为高速区。根据实测围岩不同的波速层，可划定松弛带的范围和形状。

　　洞室围岩松弛带测定的波速随钻孔深度变化曲线，大致有以下几种类型，如图2所示：

　　(1)图2(a)所示，可划分出应力上升带和不受开挖影响的原始应力带。洞壁附近波速减低，反映了表层岩体松弛，随着深度增加，出现了波速增高，这是洞室四周的应力集中区，波速的增高表明该区岩体完整，应力集中显著。

　　(2)图2(b)所示，当洞径较小且四周岩体完整坚硬时，洞壁只有弹性形变，出现应力集中现象，无松弛区。

　　(3)图2(c)所示，洞壁松弛不明显，各测点波速基本一致，波速较高，但总的波速接近于完整岩体的波速。

　　(4)图2(d)所示，洞壁松弛，应力集中现象不明显，这种现象常出现在洞壁岩体较为破碎的洞室。

　　洞室松弛带测定应提交的主要图件有波速随孔深变化的Vp～L曲线，松弛圈断面波速曲线展示图及松弛厚度分布图。

　　3.工程实例

　　3.1.工程概况

　　张河湾抽水蓄能电站位于河北省井陉县测鱼镇甘陶河干流上，距石家庄市直线距离53km，电站安装四台单级混流可逆式水泵水轮机组，总装机容量为1000MW，接入冀南电网，担任调峰、填谷、调相和事故备用等任务。电站枢纽主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及附属洞室等组成。

　　电站利用未完建的张河湾水库扩建为下水库。在大坝上游1.2km左岸老爷庙台坪围筑成上水库。地下厂房位于蒲峪沟上游第四个山梁处的山体内，上覆岩体厚度116～173m左右，厂房纵轴线方向选定为NE40°。

　　地下厂房洞室主要有主、副厂房、主变室、母线洞、电缆洞、交通洞、排风兼安全洞及排水廊道等，主、副厂房与主变室间的岩墙厚度为43.4m。

　　模型试验洞断面为城门洞型，尺寸为：长104.5m，洞宽4.00m，洞高6.0m。模型洞观测段具体布置见地下厂房模型试验洞观测设计平面布置图(图3)。

　　模型试验洞分主观测段和次观测段，主观测段纵轴线方向为NW40°,末端与主变室西北端相接与厂房轴线平行，上覆岩体厚度124～104m;次观测段纵轴线方向NW310°，位于主厂房西北端的外侧,与厂轴线垂直，上覆岩体厚度104～92m;两观测段呈90°连接。

　　3.1.1开挖施工模拟

　　模型洞开挖施工模拟，包括分层开挖模拟和控制爆破模拟，鉴于洞室岩性为含角砾安山岩，岩石新鲜坚硬，不进行分层开挖模拟，仅进行控制爆破模拟，但实际开挖洞室时由于施工条件限制，模型洞分两层开挖，每层高度均为3m左右。下层始终留有4m左右的岩台，以便于施工。上、下层的开挖进尺在开挖观测段时为1m;在开挖非观测段时，掌子面距观测孔断面8m以上时为1.5～2m。

　　此外，目前通常进行的模型洞观测设计及成果不能进行真正的三维有限元分析计算，故采用将模型洞分为二段(主观测段、次观测段)，并形成一定夹角(90°)，以便进行三维位移反分析。

　　3.1.2观测项目及观测断面设计

　　模型洞观测项目有：①收敛观测;②钻孔多点位移观测;③锚杆应力观测;④声波测孔;⑤锚杆抗拔实验。观测断面分为系统观测断面和收敛观测断面;系统观测断面观测项目：S1、S8观测断面包括上述①一④项观测项目，S4、S3’观测断面包括上述①②④观测项目。

　　3.2围岩松动范围确定

　　本工程测定围岩松动范围的方法主要采用钻孔声波测试和地震波“CT”测试，根据测点波速与孔深(孔间距)的变化规律，结合工程岩体的实际情况，对岩体破坏松动情况进行分析，确定围岩松动范围、评价围岩稳定性。

　　钻孔声波测试分单孔声波测试和孔间声波对穿测试。边墙部位孔倾斜误差应控制在孔深的2%以内。

　　3.2.1单孔声波测试成果分析

　　单孔声波测试的接收装置使用工程物探室专门为项目研制的

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