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原文传递雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞围岩分类研究

论文题名：	雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞围岩分类研究
关键词：	二级水电站;引水隧洞;围岩分类;地应力;围岩稳定性;线性插值
摘要：	随着经济和科学技术的不断发展，人类对地下空间的开发利用也达到了前所未有的程度。本文的工程实例锦屏二级水电站引水隧洞最大埋深达到2525m，洞线高程处的地应力值达到70MPa以上，外水压力大于10MPa。常用围岩分类方法在这种复杂地质条件下的适用性较差，所以需要进行围岩分类研究，提出适合锦屏二级水电站深埋隧洞特殊地应力、外水压力条件下的围岩分类方法。为了对雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞围岩分类进行研究，本论文首先对引水隧洞线路区工程地质情况进行详细的介绍，对已开挖完毕的长探洞、辅助洞岩爆进行简要的归纳总结，并对引水隧洞的岩爆进行简要的预测，为论文后续章节引水隧洞围岩分类的研究提供参考。接着对锦屏围岩分类(JPF)体系的建立及相关参数的取值进行了简要的介绍和阐述。并将该围岩分类体系应用到锦屏复杂地质条件下已经开挖完毕的的辅助洞进行验证，得到较好的吻合率。在前述基础之上，本文将锦屏围岩分类体系应用到洞径更大的引水隧洞中进行围岩分类验证和研究。围岩分类的验证和研究主要通过围岩分类结果适用性、相关性和一致性进行的。首先将锦屏围岩分类体系应用的引水4＃洞已开挖洞段进行围岩分类，通过对分类结果与现场围岩类别的吻合率来验证锦屏围岩分类体系的适用性，通过该体系验证可知，JPQ系统分类与所选洞段围岩类别的吻合率为83.5％，不同应力区段为78.6％以上，不同岩性段在82.4％以上，能较好地反映了锦屏工程区的实际情况；JPRMR系统分类结果统计与所选洞段围岩类别的吻合率为82.2％，在高地应力岩爆段仅为66.8％，在T1、T2Z地层中也仅66.7％～77.1％；而JPHC系统分类结果与所选洞段围岩类别的吻合率达到87.3％，不同应力区段为83.4％以上，不同岩性段也可达83.8％以上，分类结果能较好的体现引水4＃洞中岩爆、地下水及不利结构面对围岩稳定性的影响，它的各类围岩所占比例与实际围岩类别接近，说明JPHC分类适用性很好。这也正是JPF分类体系以JPHC为主，以JPQ和JPRMR为辅的原因，说明锦屏围岩分类体系有很好的适用性；其次通过分类结果的相关性进行验证和研究，根据分类结果的相关性分析可知：JPQ、JPRMR和JPHC三种分类方法在引水4＃洞西部开挖洞段的相关系数在0.72～0.77之间，相关性较好，而在引水4＃洞东部开挖洞段的相关系数在0.859～0.879之间，相关性很好，统计分析也充分说明了采用JPQ、JPRMR和JPHC进行相互对比验证是可靠的，可以满足锦屏复杂地质条件下围岩分类的需要。最后通过一致性分析可知：引水隧洞4＃洞开挖洞段JPQ、JPRMR和JPHC三种分类方法的评分值在归一化之后的差值基本都在[-0.1,0.1]区间内变化。引水4＃洞西部开挖洞段的绝对平均差值Γ在[0.05，0.1]之间，一直性的可靠度α都小于0.1，说明所选洞段一致性好，而引水4＃洞东部开挖洞段的绝对平均差值Γ在[0，0.05]之间，一直性的可靠度α也都小于0.1，说明所选洞段一致性很好。可见，JPQ、JPRMR和JPHC对比验证的效果很好。同时利用现有的已开挖完毕的辅助洞和部分开挖引水隧洞的工程地质资料、围岩类别对比资料、岩性界限等相关资料进行对比分析研究，采用线性插值的方法，将辅助洞已开挖洞段围岩类别对应到引水隧洞中，实现了引水隧洞围岩分类预测。为了进一步研究深埋隧洞围岩类别与其尺寸之间的关系，特将已开挖完毕的长探洞、辅助洞与引水隧洞开挖洞段进行围岩分类对比分析。对比分析结果表明：围岩类别的统计表明同种洞型的长探洞、辅助A、B洞、引水隧洞岩体总体类别随洞室尺寸的增加而下降，数值模拟结果分析对比表明围岩变形随洞室尺寸的增大而相应增大。围岩类别的统计和数值模拟结果分析对比关系表明，同种形状的洞室随着洞室尺寸的增大，围岩类别相应降低，而圆形的引水隧洞和基本同尺寸的辅助洞B洞相比，围岩变形有所下降，围岩类别有所上升，说明圆形洞室更有利于洞室稳定。
作者：	高继顺
专业：	地质工程
导师：	石豫川
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文