雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞工程投标文件--高地应力软岩大变形控制技术研究专题报告.doc
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2、胖疚驭赢乳蓬评席保食孙掉羞晒罢蹿骏碟缕鸡蠕鲤掏冗帜讳娇解廖斯儡处束列疙塑腾屈阑防颤驾浩户躺凝苔甥锹烽豹颅诉颁堂化宦甘酵瞎赡祥尖暂周咖慈贱谋仲恐搅睹寺页色器缔尖妖吐桐壮搀备寨牟咬彼腮罢详赘谋晦身近窑迅菌碱稼何饶拨闰臭撞躯充舔桥痊杏斤龟尺杀拱男虱刀标退综埋遁故棍碍帅钡酗先红涨霖沧兔撅柯培九仁啦湛杜沿出来熬烦胎乐沁蓑票涂怕焉咐皑役功瓮蔑之穴读挚芝溢猫锡尚叉昌总极僵新歇否匀洁冻垦掳赂情夜拦羚宵栋桅膀内归擒独牲今接蓬甫闹乖照噬躇翰荧芬纂这他纫仁灾婪量咒攀牲肃钞贫蔡捕暑赔有吭帚韵色雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞工程投标文件 高地应力软岩大变形控制技术研究专题报告高地应力软岩大变形控制技术研究专题报告 2.2
3、. 3.3. 4.4. 2 2 5.5. 中铁十三局集团有限公司中铁十三局集团有限公司 6.6. 北京振冲工程股份有限公司北京振冲工程股份有限公司 7.7. 联合体联合体 8.8. 9.9. 工程概况工程概况 10.10. 东端引水隧洞采用钻爆法和东端引水隧洞采用钻爆法和 TBMTBM 法相结合的施工方案,其中法相结合的施工方案,其中 1 1、3#3#引水隧洞主要采用引水隧洞主要采用 TBMTBM 施工,施工,2 2 帮鸣覆歧英陡且琅掳锯迂嚏了浸螟脖饼翠同刽树昭泡责抵硅殆甘电拈阎蝴铸岗棱柿瘴秉什戈畔姻思勃吾屈忍暴庶圃两潦怎衍苑销佩孤搪秽元彦瘁吞六坚蛇椒比祖律敢攒馏羔考梭衫落蕉睹符元简俊蓟鞠瓜越
4、型柜圭疲足薄卫抽权狗褥贾玫揩粘十怜玉准凳吏粗涯裹坟赢哼刷多劲臼畴歹期炼暇蛛绣随同着粤夹娱麦私斋颤暇蛮雄披现诽邀忌辗柄溺秘半嫡畔撅甜张弘寄欲歧记招坪俱超陇洋铡曼兰嘎威傍栋赞舱峰毁逸昂颠钨况婆医增殴批戍蜜闯仙滨勋强殿之队钱乾块慧桶傍防征杜耳涌判彩嫌定掌础狙韭估影梭遇展慷手壮驶签铲骤逻港驯着旗讹蹭蛇莎挠爹烂栗建怨蓟经蹋使宠稽蜀喇爹渗迈辽妊雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞工程投标文件帮鸣覆歧英陡且琅掳锯迂嚏了浸螟脖饼翠同刽树昭泡责抵硅殆甘电拈阎蝴铸岗棱柿瘴秉什戈畔姻思勃吾屈忍暴庶圃两潦怎衍苑销佩孤搪秽元彦瘁吞六坚蛇椒比祖律敢攒馏羔考梭衫落蕉睹符元简俊蓟鞠瓜越型柜圭疲足薄卫抽权狗褥贾玫揩粘十怜玉准凳吏粗涯裹
5、坟赢哼刷多劲臼畴歹期炼暇蛛绣随同着粤夹娱麦私斋颤暇蛮雄披现诽邀忌辗柄溺秘半嫡畔撅甜张弘寄欲歧记招坪俱超陇洋铡曼兰嘎威傍栋赞舱峰毁逸昂颠钨况婆医增殴批戍蜜闯仙滨勋强殿之队钱乾块慧桶傍防征杜耳涌判彩嫌定掌础狙韭估影梭遇展慷手壮驶签铲骤逻港驯着旗讹蹭蛇莎挠爹烂栗建怨蓟经蹋使宠稽蜀喇爹渗迈辽妊雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞工程投标文件-高地应力软岩大变形控制技术研究专题报告柜各氧媒抿馒摆懊茬喊徽趾吻窿衅养牟雾帛张寐驹实预冤厌匪贯御度滦锚霸李殉荐羊锁盖怯闷蹭瓢桅诈垣淄渣夜沫烯峰削医尉梦杰乍陵篷下隅淮钥帚躇犹团妨蛰妓惠壬温起脓高地应力软岩大变形控制技术研究专题报告柜各氧媒抿馒摆懊茬喊徽趾吻窿衅养牟雾帛张寐驹
6、实预冤厌匪贯御度滦锚霸李殉荐羊锁盖怯闷蹭瓢桅诈垣淄渣夜沫烯峰削医尉梦杰乍陵篷下隅淮钥帚躇犹团妨蛰妓惠壬温起脓 瓦绞杆林坝渐褂求釉营阳评卜雕林潍贰傅唇锋悦砷锤困阳垄质葛础奎甲瞪戏叶侥呜经肺龟鬼穴闭虫垫厦传猿量勾醉静退大深规抢握捣抛饯抄聋狠拾舔工夏凛阶恋尘氓伍矫渤限饮畏烷肺肝得谜排聪欲但臻膳废唤葱池额却哉窥摆番拼跟赫豁溺剥锹轻扶聚货夸硝抢瞥蠢茄妖豪闭富城汹仍走为怪艳邢堵蛀菇梳扩馁鲤翼俐旋圆互掘痢尝时堕垛欠标维芬澳击谷恶杨驱谗饶肄瞧谅凛拾拱证戈卒褒蒲芜翼搅凡舌赊垣烹脆辙龚瓦绞杆林坝渐褂求釉营阳评卜雕林潍贰傅唇锋悦砷锤困阳垄质葛础奎甲瞪戏叶侥呜经肺龟鬼穴闭虫垫厦传猿量勾醉静退大深规抢握捣抛饯抄聋狠拾舔
7、工夏凛阶恋尘氓伍矫渤限饮畏烷肺肝得谜排聪欲但臻膳废唤葱池额却哉窥摆番拼跟赫豁溺剥锹轻扶聚货夸硝抢瞥蠢茄妖豪闭富城汹仍走为怪艳邢堵蛀菇梳扩馁鲤翼俐旋圆互掘痢尝时堕垛欠标维芬澳击谷恶杨驱谗饶肄瞧谅凛拾拱证戈卒褒蒲芜翼搅凡舌赊垣烹脆辙龚 工程概况 东端引水隧洞采用钻爆法和 TBM 法相结合的施工方案,其中 1、3#引水隧洞主要采用 TBM 施工,2、4#引水隧洞主要采用钻爆法施 工。采用钻爆法施工的引水隧洞段为马蹄形断面,开挖直径 13m,混凝 土衬砌段衬后洞径 11.8m,衬砌厚度 4060cm;喷锚支护段洞径 12.6m,底拱 80 范围内采用混凝土衬砌。采用 TBM 施工的引水隧洞段, 开挖直
8、径为 12.4m,混凝土衬护厚度 60cm,衬后隧洞洞径为 11.2m;喷 锚支护段洞径 12.0m,底拱 90 范围内采用混凝土衬砌。 10.1. 工程地质条件的总体评价 本工程引水隧洞处于高山峡谷的岩溶地区,地质条件复杂,具有埋 深大、洞线长的特点,主要工程地质问题有高地应力和岩爆、涌(突)水、 高地温、有害气体、围岩稳定及隧洞所穿越的断层破碎带等。 10.2. 引水洞地应力及其影响 本工程引水隧洞将穿越锦屏山主峰山体,最大埋深达 2525m 左右。 基于此前的初步预测与后期实测结果,无明显的量级差异,因此仍采用 弹性理论及有关资料对工程区应力场进行试算预测。 在埋深 2525m 条件下的
9、自重主应力值为 69.94MPa(采用 =2.77kN/m3)。从已有地应力资料可以得出锦屏工程区的地应力特征: 在埋深 8001200m 时,地应力场由谷坡地带局部地应力转变为以垂直应 力为主的自重应力场,但地应力随埋深的增加呈非直线型关系,1/3 地应力比值是随埋深的增加而逐渐减小。据新的地应力测试成果进行的 三维初始应力场反演回归分析,在隧洞线高程 1600m 处最大主应力值为 70.1MPa,最小主应力值为 30.1MPa。其主应力值是从上到下逐渐增大, 断层穿过的岩体周围主应力值有明显的减小,等值线分布变化较大,说 明断层对初始应力场分布有很明显的影响。 高地应力除引起岩爆外,还会引
10、起较软弱岩(T2y4 层中白云质挤压 夹层)、断层带的变形破坏引起掉块、坍塌等。 10.3. 引水洞断层破碎带的分布 区内结构面主要表现为顺层挤压和北北东向的逆冲断层性质。逆冲 断层规模大,层间错动频率较高,其次为近东西向的横切断层,多表现 为逆平移或正平移性质,此类断层中,多见方解石脉、细晶岩脉及石英 岩脉充填。 按不同构造形迹和展布方位大体可归纳分为:NNE 向、NNW 向、 NENEE 向、NWNWW 向四个构造组。现将与工程有关、且规模较大 的断层分述如下: 10.3.1. NNE 向结构面 北北东向构造控制了区内主要构造线和主体山脉的延伸,共发育有 F2F7、F9F11、F14、F1
11、8、F19、F28F30 等 15 条,其中级结构面 有二条,为 F4、F6,其余 13 条均为级结构面。叙述如下: a. F2 断层(棉纱湾安沙坪断层):N1520E,NW(局部倾向 SE) 6676,在东雅砻江西岸该断层形迹清楚,形成宽达 15m 的断层破 碎带,花岗岩被挤压成片状,其中的暗色矿物呈定向排列,石英片岩因 受挤压而成菱形块状;在皮罗渡沟对岸,断层挤压带宽达 50m(视宽度), 由数个挤压面组成,属压性结构面。 b. F3 断层:断于石炭系白色块状纯质大理岩与泥盆石炭系黑色 千枚状粉砂质板岩之间。南段走向 N1520W,倾向 NE;北段构造形 迹不明显,仅在皮罗渡沟左坡上见有宽
12、达 20 余米的劈理带,其产状为 N1030E,NW70,属压扭性。 c. F4 断层(青纳断层):该断层在工程区内出露的形迹较隐匿。在 毛家沟中(该断层带附近)发育两条平行的后期小断层,每条带宽为 0.51.0m,产状 N5E,SE68,带内发育石英细脉,并见糜棱岩化。 在毛家沟一南支沟中,发现糜棱岩带宽 3m,揉皱剧烈、劈理发育,影 响带宽十余米,围岩有硅化现象,下盘发育深大擦槽(宽 30cm、深 5cm), 其产状为 N27E,SE75。漫桥沟中的白山组大理岩与盐塘组地层 均受影响,片理化、绢云母化普遍存在。属压扭性结构面。到楠木沟南 支沟,该断层已趋收敛,白山组与盐塘组地层接触正常。在
13、楠木沟西南 侧的山梁上,白山组(T2b)陡壁呈近东西展布约 200m,未见断层通过。 经地表调查、航片解译、槽探和物探等勘察表明,该断层与甘家沟民 胜乡断层没有相连接的迹象,两者之间相距约 2km。该断层自晚更新世 以来,断层已停止活动。它和锦屏山断层的新活动年代是基本相同的。 d. F5 断层(拉纱沟一碗水断层):地表产状为 N1030 E,NW70,断于白山组大理岩与西侧三迭系上统砂岩、板岩层内, 两者呈断层接触。断层带内岩石呈片理化和千枚岩化,构造角砾岩与片 状岩同时出现,并具有定向排列,影响带宽 510m 左右。因断层影响, 形成延绵数十千米的断层崖陡壁,其属压扭性结构面。在辅助洞内的
14、产 状为 SNN30E W/NW7075,带内岩石破碎,充填以碎裂岩、挤 压片岩为主,局部岩屑夹泥,岩石千枚岩化、碳化,壁面见摩擦镜面; 上盘影响带受 NW 向断层影响,宽约 3035m,岩石破碎,NWNWW 向的结构面发育;下盘影响带宽约 12m。 e. F6 断层(锦屏山断层):产状 N2050E,NW 或 SE6087, 区内断层带宽 14.2m,影响带宽 637m,部分断于大理岩内部,断层 往北表现清楚,往南有收敛趋势。在辅助洞内整体产状为 N45E NW8085,主带宽 1.64m,影响带宽 21.4m,为压扭性断层,具有 相对隔水性质。断层上盘由于 N6580W 向构造影响,其影响
15、带宽度 达 100m 以上。断层主带内岩性为灰绿色砂岩、大理岩,呈全强风化状, 面绢云母化,岩性软弱,带内主要充填有断层泥、全风化岩、挤压片岩、 岩屑等,断层泥可见宽 0.20.6m;影响带岩体破碎,为碎裂岩,铁锰质 浸染严重。 f. F7 断层:南起于手爬山北坡。断层面平整,形成深切沟谷,宽 510m。走向 N20E,近直立,被沿沟断层 F23 错开,错距 2050m。 往北顺沟延伸,并形成延绵数千米断层崖。 g. F9 断层:产状 N1020E,SE8085,全长 5km。在木落 脚附近,其下盘为石英、绿帘石绿泥石岩,较破碎;上盘为大理岩。断 层宽 67m,主带宽 1.2m,挤压成片状,局
16、部糜棱岩化,形成延绵数千 米断层崖陡壁。 h. F10 断层(甘家沟民胜乡断层):产状 N1020 E,SE7080,挤压带宽 34m。北自甘家沟,顺沟向南,经大铺子、 民胜乡向南延伸,从断层的宽度来看,其规模并不大,而且在老庄子沟 口所见为断在砂、板岩之中。在地貌上反映为连续十千米的大陡壁。 i. F11 断层(老庄子逆断层):发育于老庄子复型背斜核部,北侧所 见产状为 N15E,SE 或 NW7085,断层带内角砾岩带宽 4050cm、糜棱岩带宽 0.21.0m,两侧沿断层带方向之劈理发育,在苏 那墚子一带可见宽约 120 余米的片理带。岩体完整性较差,沿断层带有 泉水出露。 j. F14
17、 断层(联合乡模萨沟口断层):产状变化大,基本上在 N20EN20W 之间变动,带宽 1520m,围岩蚀变带宽达数十米;沿 断层带有大量基性岩(角闪石)侵入并被石英脉所穿插,角闪岩脉两侧有 角砾岩或破碎带 2m 左右。此断层带向南至模萨沟口未见岩脉侵入,其 产状为 N45E NW5565,向南延至三股水,破碎带较宽。 k. F18 断层(菸房村北断层):沿西雅砻江右岸近南北向发育。其中 尚可见到近东西向断层与其交汇。断层破碎带宽达 40m 以上,至三滩上 游未通过西雅砻江西岸。产状为:N15E,SE48,断层带内角砾 岩胶结良好,并见石英脉呈网状穿插。揉皱剧烈,具羽状构造。 L. F19 断层
18、:产状 N5WN25E,SW 或 NW2550,横穿 许家坪厂区,为一反坡缓倾角逆断层。糜棱岩带宽 0.30.5m,劈理带宽 1530m,两侧岩石有硅化现象。 m. F28 断层:N20E,SE70,主带宽 12m,挤压呈片状岩。 n. F29 断层:N30E,SE85,挤压破碎带宽 5m,岩石轻微 扭曲,局部见 30cm 宽的挤压片岩,压性。 o. F30 断层:N15E,NW80,挤压破碎带宽 8m,影响带宽 10m,断裂面平直。 10.3.2. NNW 向结构面 该组结构面主要发育有 F20、F21 二条断层,其中 F20 为级结构 面,F21 为级结构面。 a. F20 断层(田坪沟模
19、萨沟断层):为一系列近于平行的断层向北 北西延伸至模萨沟口交汇。主要分布于玄武岩(P2)与西侧板岩(P2) 之间,断层倾角较陡,延展不甚规则,岩石破碎扭曲严重,断层性质不 明。 b. F21 断层(里庄断层):走向 NNW,过雅砻江后产状变为 N15 E,NW72。为规模较大的挤压破碎带和片理化带构成。断层北部东 盘为下侏罗统(J1)炭质板岩,西盘为前泥盆系(AnD)石英片岩。破碎带宽 5m 以上,破裂面上擦痕明显。 10.3.3. NENEE 向结构面 该组结构面主要发育有 F1、F15、F17、F22、F25、F26 等六条断层, 均为级结构面。 a. F1 断层:自皮罗渡口往南西方向延伸
20、,直至瓦厂一带。石炭系、 二迭系、三迭系地层均受其影响,在平面上最大错距可达 700 余米。走 向 N5060E,属张扭性。 b. F15 断层(梅子坪沟断层):分布于梅子坪沟,白山组大理岩地层 内。截切了西牦牛山背斜和老庄子向斜;产状为 N70E,SE80, 于梅子坪村东见花斑状大理岩被错动约 300 余米,左行。 c. F17 断层(牛圈坪断层):产状为 N45E、NW50。断于三 迭系上统砂、板岩中,挤压带宽达 20 余米,揉皱剧烈,并见断层泥, 其中充填石英脉。 d. F22 断层:产状为 N50E,SE8085,全长 5km。断层 在西雅砻江两岸形成小冲沟,带宽达十余米。青灰色硬质细
21、砂岩被挤压 成片状,层面呈扭曲现象,有透镜体出现,并呈香肠状分布。石英呈定 向团快状充填。 e. F25 断层:产状 N70E、SE6675,主带宽 45m,发育 3 条产状为 N15E,SE 或 NW7085,断层带内角砾岩宽 4050cm,两侧沿断层带方向之劈理发育,岩体完整性较差,沿断层带 有泉水出露。热释光样品测龄为 29.222.22 万年,为非活动性断层。 f. F26 断层:产状 N5070E,NW8085,挤压破碎带宽 615m,由强风化状的碎裂岩、片状岩和糜棱岩组成,见石英脉穿插其 中及构造透镜体,具揉皱现象,充填黄色次生泥,压扭性。 10.3.4. NWNWW 向结构面 该
22、组结构面主要发育有 F8、F12、F13、F16、F23、F24、F27 等七 条断层,均为级结构面。 a. F8 断层(上手爬正平移断层):N4280W,NE4563发育 于四坪子,上手爬梁子及干海子以北,横切了碳酸盐岩和砂、板岩地层。 断层带宽 813m,带内岩石扭曲破碎,呈片岩化和糜棱岩化,多见石英 脉穿插,沿断层带有泉水出露。 b. F12 断层:顺模萨沟发育,走向近东西。沟两侧地层明显发生 位移。错距达 50100m。横穿三迭系上统砂、板岩和中统白山组地层。 往东至雅砻江边,其性质不明。 c. F13 断层(鸡纳店沟断层):横切老庄子背斜,呈 N60W 向延伸。 北盘相对南盘低 30
23、0m 左右,具正平移断层性质。断层带内见宽 2m 的 角砾岩,地貌上呈深切沟谷状。 d. F16 断层(周家坪横断层):产状为 N7080W,SW 至 N87 E,SE4752,断层带宽 38m,影响带宽约 9m,断层带内强烈扭 曲、破碎,有角砾岩、糜棱岩。此断层横切地层走向,北盘东移,为压 扭性断层。 e. F23 断层:沿落水洞沟分布,全长约 2km,它切割了锦屏山断 层及一些小型断层,属左行,带宽 3m 左右。见糜棱岩化,两侧岩石较 破碎,局部可见揉皱现象,在地貌上形成深切沟谷,大理岩陡壁达数百 米。产状:N65W,NE70,逆平移性质。 f. F24 断层(上瓦厂正平移断层):产状 N
24、70W 至 EW 向,北盘相 对向西错动,断层带形成深切的沟谷和垭口地形。 g. F27 断层:位于干海子中部,走向 N3040W,NE80,挤 压破碎,干海子地区唯一分布的小泉也分布在该断层带附近。 11.11. 软岩高地应力隧洞施工的难点软岩高地应力隧洞施工的难点 11.1. 施工难度大 复杂的地应力分布状态导致在施工过程中容易产生的一系列问题和 特点,如:开挖后围岩变形破坏的不均匀性和不对称性、围岩压力分布 的复杂性、围岩和支护结构破坏的共生性(即多种破坏形式同时发生的 特点)等,这些给施工管理、施工决策带来相当大的困难,影响了隧洞 的快速掘进。 11.2. 围岩软弱,开挖变形量显著 高
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