抽水蓄能電站其通風兼安全洞洞口位于下水庫右岸庫岸公路沿線,洞臉邊坡共設一級邊坡,邊坡高約16m,長約45m,開挖坡比1:1,開挖邊坡因節(jié)理性質(zhì)容易產(chǎn)生部分塌滑。為確保抽水蓄能電站通風兼安全洞施工期間以及運行階段的根本安全,針對實際現(xiàn)場的開挖情況反映出的工程地質(zhì)條件,同步有效調(diào)整支護處理,開挖邊坡采用系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)噴混凝土支護,進洞前須采取鎖口支護措施并采取管棚支護措施,并對該邊坡的開挖施工支護后穩(wěn)定性進行了分析,通過監(jiān)測資料分析邊坡的穩(wěn)定性。 邊坡概況:洞身穿越地層巖性為含礫晶屑熔結凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖及火山角礫巖等,斷層與洞軸線夾角均較大,由于洞軸線方向多變,部分斷層將在洞室內(nèi)兩次出露,節(jié)理以NNW、NEE及NW向陡傾角節(jié)理為主。地下水為基巖裂隙水,地下水位埋深較淺.該邊坡進口段具有強烈的風化作用和卸荷作用,全、強風化層不發(fā)育,地表發(fā)現(xiàn)弱風化基巖出露。洞口段圍巖巖性為弱風化含礫晶屑熔結凝灰?guī)r。巖體破碎或較破碎,按照圍巖分級為Ⅳ級.進洞口正面開挖邊坡由弱風化上段、強卸荷巖體組成,由于受到卸荷裂隙和優(yōu)勢節(jié)理之間存在相互切割作用的影響,導致進洞口處的邊坡穩(wěn)定性相對較差,容易產(chǎn)生部分塌滑. 抽水蓄能電站建設中對工程邊坡穩(wěn)定性的分析是一項極其重要的任務,邊坡穩(wěn)定性的分析方法多種多樣。開挖改變了邊坡原有的地表形態(tài),形成了新的較陡的邊坡,如果缺乏保護措施,新的陡坡很容易失穩(wěn),從而形成以滾石或淺層滑坡為主的邊坡破壞。抽水蓄能電站邊坡穩(wěn)定性的分析,可以采用通過現(xiàn)場勘查、室內(nèi)試驗、運動學分析、極限平衡分析和離散元模擬等手段指出開挖處塊體可能發(fā)生局部拉張破壞,在施工中應及時采取有效的支護和預防措施。通過分析地質(zhì)環(huán)境條件、巖體結構評價、穩(wěn)定性評價、支護設計及支護后的邊坡穩(wěn)定性分析指出支護設計有效提高安全系數(shù),噴錨支護方案適用性強。 抽水蓄能電站排沙洞出口邊坡穩(wěn)定性進行的研究中展示其為保證隧道口邊坡的安全穩(wěn)定性,開展了多項與現(xiàn)場監(jiān)測相結合的邊坡穩(wěn)定性分析工作,指出應根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)以信息化思路指導邊坡運營及隧道施工。
根據(jù)現(xiàn)場揭露的地質(zhì)情況和邊坡支護措施,通過在通風兼安全洞洞口邊坡安裝兩點式錨桿應力計、在通風兼安全洞洞口邊坡表面澆筑變形觀測墩、以及在通風兼安全洞洞身安裝單點式錨桿應力計和收斂測點進行觀察監(jiān)測和結果分析。
在該邊坡共計設置三個表面變形測點、六個收斂測點、兩套兩點式錨桿應力計、三支單點式錨桿應力計及一套三點式變位計.
監(jiān)測斷面的受力變形情況。根據(jù)實測數(shù)據(jù)及時處理監(jiān)測,繪制曲線圖,根據(jù)設計應力值判定其安全狀態(tài).
兩點式錨桿應力計監(jiān)測成果:兩點式錨桿計顯示累計應力值為8.94至62.74 MPa之間;累計最大應力點號AStfp-1-1,該測點深度為3米;從觀測成果及變化曲線圖上初步分析,測點受力狀態(tài)為拉應力,從數(shù)據(jù)判斷此部位處于基本穩(wěn)定狀態(tài).
表面變形監(jiān)測點監(jiān)測結果:表面位移測點顯示平面變形累積位移量在0.37至4.47 mm之間、變形最大點為TPtfp-2;累積沉降量在-2.10至4.38 mm之間,變形最大點為TPtfp-1。從數(shù)據(jù)上分析,此部位處于穩(wěn)定狀態(tài).
圍巖穩(wěn)定性判別
1、根據(jù)位移速率判斷:速率大于1.0 mm/d時,圍巖處于急劇變化狀態(tài),應加強初期支護;速率變化在0.2至1.0 mm/d時,應加強觀測,做好加固的準備;速率小于 0.2 mm/d時,圍巖達到基本穩(wěn)定。
當圍巖位移速率不斷下降時,圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài);
當圍巖位移速率保持不變時,圍巖尚不穩(wěn)定,應加強支護:
當圍巖位移速率上升時,圍巖處于危險狀態(tài),必須立即停止掘進,采取應急措施.
2、初期支護承受的應力、應變、壓力實測值與允許值之比大于或等于0.8時,圍巖不穩(wěn)定,應加強初期支護;初期支護承受的應力、應變、壓力實測值與允許值之比小于0.8時,圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。 3、根據(jù)位移變化速率判斷:變形急劇增長階段:變形速率大于10 mm/d;變形緩慢增長階段:變形速率為1至0.2 mm/d;基本穩(wěn)定階段:變形速率小于0.2 mm/d。 根據(jù)多點變位計監(jiān)測成果可見,累計位移量在0.56~1.73 mm 之間,對觀測成果進行分析,變化過程線無突變現(xiàn)象 單點式錨桿應力計累計應力值在4.43~11.66 MPa之間;從觀測成果及變化曲線圖上初步分析,測點受力狀態(tài)為拉應力,此部位處于穩(wěn)定狀態(tài)
結論:該邊坡進行噴錨支護隨邊坡開挖而跟進,主要的工程支護手段是支護包括建設系統(tǒng)掛網(wǎng)噴砼、進行普通砂漿錨桿支護、安置系統(tǒng)排水孔等方法。
精準監(jiān)測到邊坡變形及支護錨桿、錨索受力情況為總計應力值為8.94至62.74 MPa之間,受力狀態(tài)為拉應力;監(jiān)測到表面變形為平面變形累積位移量在0.37至4.47 mm之間,累積沉降量在 -2.10至4.38 mm之間;通過監(jiān)測斷面累計位移量在0.56~1.73 mm 之間,對觀測成果進行分析,變化過程線無突變現(xiàn)象,從而進行圍巖穩(wěn)定性綜合判別,可知圍巖為穩(wěn)定狀態(tài);
監(jiān)測斷面累計應力值在4.43~11.66 MPa之間,受力狀態(tài)為拉應力;通過監(jiān)測收斂測點對周邊位移和頂拱下沉情況進行監(jiān)測監(jiān)測結果為TF0+13樁號頂拱沉降累計0.14 mm、右邊墻往右1.19 mm、左邊墻往左2.65 mm;TF0+25樁號累計頂拱沉降1.41 mm、右邊墻往右2.43 mm、左邊墻往左2.27 mm。上述各項監(jiān)測結果統(tǒng)一反映了該邊坡經(jīng)邊坡治理支護邊坡穩(wěn)定運行良好,處在穩(wěn)定狀態(tài),說明支護手段合理有效。