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紫坪铺水利枢纽工程位于四川省成都市西北60km的岷江上游沙金坝河段,是一座以农业灌溉、城市供水为主,兼有防洪、发电、环境保护、旅游等综合效益的水利工程。岷江在沙金坝河段形成一个近180°的河曲,使右岸形成三面被河曲围抱的条形山脊,构造上为一完整沙金坝向斜,工程区水工建筑物都布置在右岸山脊内。四条引水发电隧洞在平面上平行布置,轴线方向与本区构造线方向近于垂直,与岩层走向大角度相交,构成一复杂地下洞室群,并在不同洞段通过沙金坝向斜核部,且遭遇多条层间剪切错动带。地下洞室所处的特殊地质环境以及洞室的集中分布,为洞室的安全施工和运行带来了极大隐患。 论文以紫坪铺水利枢纽工程区右岸地下引水发电洞室群围岩稳定性分析评价为目的,在深入调查地下洞室区地质环境条件的基础上,对洞室围岩中主要发育的结构面工程地质特性进行了定量、半定量描述和分析,利用丰富的野外实测统计资料,系统研究了洞室区岩体中主要结构面的发育特征和工程地质性状,依据紫坪铺工程区结构面工程地质分级标准划分了结构面的工程地质类型,建立了岩体结构概化模型;利用水利水电规范分类、工程岩体分类、岩体地质力学RMR分类及岩体质量指标Q系统围岩分类四种分类方法,分别对右岸地下引水发电洞室群围岩进行了分类,并依据现场勘查中的试验结果提出了不同级别岩体的力学参数,对地下洞室区围岩质量进行了综合评价;受本区砂岩地层中极发育结构面的影响,各洞室均出现结构面的不利组合块体,利用成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室开发的块体稳定性分析软件SASW,计算了洞室不同构造部位围岩中的结构面相互组合形成的潜在块体的稳定性,并分析了块体稳定性对结构面间距、抗剪强度参数、地下水位以及水平抗震系数等影响因素的敏感性,评价了块体对地下洞室围岩局部稳定性的影响;采用三维空间有限元(3D—σ)数值模拟分析方法,通过建立合理的地质力学模型,分别对单个洞室和相邻洞室群在开挖前后围岩的应力和变形状况进行了模拟计算,分析评价了施工开挖顺序、围岩性状及相邻洞室群同时施工对洞室间围岩稳定的影响,并重点分析了层间剪切错动带对地下洞室群围岩变形稳定的影响,综合评价了洞室群整体围岩稳定性。对工程区右岸地下引水洞室群的围岩稳定性进行系统研究,可以控制工程投资,提高施工质量和支护设计精度;分析评价洞室围岩的整体及局部稳定性,消除洞室稳定的潜在危害,对保证地下洞室的施工安全、围岩的长期稳定以及优化设计具有十分重大的工程实践意义。