某水电站主变排风排烟竖井围岩稳定性分析

主变室排风排烟竖井布置于某水电站左高线排风排烟平洞内, 竖井高程856m～703.275m, 其中高程856831m段、717.275m～703.275m段直径9.6m, 高程831717.275m段直径为8.2m, 采用导井法自上而下溜渣的方法分两次扩挖到位。由于收集竖井资料困难, 一般开挖完成一个循环后, 承包商及时的对井壁进行喷混凝土覆盖, 故通过竖井开挖揭示的资料 (个别段) , 结合已开挖洞室、边坡揭示的地质资料推断竖井地质情况, 较准确的作好竖井地质预报, 确保竖井开挖顺利、安全的完成有着重要意义。

1 基本地质条件

主变排风排烟竖井岩性为澄江期中粗粒花岗岩如图1所示, 通过主变排风排烟竖井 (局部段) 和平洞开挖揭示的地质情况表明, 竖井为微新岩体, 仅井口部分为弱风化岩体, 次块状为主, 岩体中主要发育三组节理: (1) 近SN/E∠5060°; (2) N5060W/NE∠6070°; (3) N4050W/SW∠3040°, 延伸长14m, 间距多为3050cm, 平直粗糙, 多闭合。另外, 结合主变室、母线洞开挖揭示的地质情况, 确定竖井高程806m开挖揭示的辉绿岩脉为f14 (βμ) 辉绿岩脉断层, 产状N8085°W/SW∠8085°, 宽度2m～4.5m, 主要由碎裂岩及少量断续分布的糜棱岩组成, 结构紧密, 干燥。同时推断在高程750m将揭示f18 (βμ) 辉绿岩脉断层, 产状N30°～50°E/NW∠6070°, 其与f14 (βμ) 及近SN/E∠5060°组节理极易形成潜在不稳定块体。

2 围岩稳定性分析

利用unwedgw3.0分析f18 (βμ) 、f14 (βμ) 及近SN/E∠50°～60°组节理形成的潜在不稳定块体, 按表1参数对此块体进行分析得出, 在未作任何支护的情况下, 其安全系数为0.53, 水平向最深6m, 沿近SN/E∠5060°节理产生单滑。

主变排风排烟竖井一期系统支护主要采用喷锚支护如图2所示:其中, 高程856m～831m段、717.275m～703.275m段采用Φ25@150×150, L=450cm, 外露50cm系统锚杆, 素喷10cm混凝土;高程8 3 1 m～7 1 7.2 7 5 m段采用Φ2 2@1 5 0×150, L=300cm系统锚杆, 素喷10cm混凝土;另外, 在上、下两端设三排Φ25@150×150, L=600cm锁口锚杆。二期支护在高程856～831m段、7 1 7.2 7 5 m～7 0 3.275m段采用厚80cm的钢筋混凝土衬砌。

通过原有的系统支护参数计算块体稳定性, 安全系数的计算结果为1.4, 由于主变排风排烟竖井为永久工程, 在工程运行过程中一旦发生意外, 对于电站运行有一定影响, 同时在做处理也非常麻烦。故对于原有的系统支护须作一定的修改。

3 结语及实际开挖结果

根据以上分析结果, 为了确保竖井安全稳定的运行, 采取如下措施: (1) 在f14 (βμ) 和f18 (βμ) 两辉绿岩脉断层在高程785m～750m段可形成潜在不稳定块体, 应严格控制爆破, 特别是f18 (βμ) 辉绿岩脉断层下盘面单薄段 (竖井与主变室顶拱交叉段高程723.5m以下) , 建议在高程785m以下采用短进尺、弱爆破开挖, 并及时支护, 并应根据实际开挖揭示的地质条件及时调整。 (2) 在竖井井筒避出露的岩脉断层带采用挂网钢筋Ф8@20×20cm, 同时在高程770m以下, 对于两岩脉断层切割井筒壁形成的单薄段岩体增设加强锚杆Ф2 8@1 5 0×150cm, L=7.0m, 外露50cm。

摘要：主变室排风排烟竖井布置于某水电站左高线排风排烟平洞内, 通过主变室排风排烟平洞和主变室、母线洞开挖揭示的地质条件, 推测竖井将开挖揭示两条交汇的辉绿岩脉断层, 通过分析判断, 两条交汇的辉绿岩脉断层与其他发育的节理极易形成潜在不稳定块体, 并及时的进行预报, 对原设计支护参数进行修改, 确保竖井围岩稳定, 通过后期竖井实际开挖揭示的地质条件, 基本与预报吻合。

关键词：竖井,辉绿岩脉断层,块体,围岩稳定,预报