向家坝水电站地下厂房缓倾角层状围岩稳定分析樊启祥1，2，王义锋2(1.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084；2.中国长江三峡集团公司，湖北宜昌443002)摘要：向家坝水电站地下厂房跨度33.4m、高85.2m，为国内最大跨度与高度的地下厂房。缓倾角岩层中大跨度地下洞室群的开挖致使顶拱围岩稳定问题突出，为典型结构面控制型地下岩体工程。采取三维离散单元法与应力位移监测相结合的研究对策，对围岩稳定进行综合分析，实施对穿锚索和系统锚杆的加固对策，并基于监测成果说明厂房顶拱围岩在开挖加固后的稳定性。研究表明，浅至中等埋深结构面控制型围岩稳定问题必须加强工程地质分析，重视岩体的非连续性和各向异性，宜采用非连续介质力学分析方法进行分析，以实施针对性加固措施。关键词：岩石力学；层状围岩；监测；稳定性；三维离散元法：TU45文献标识码：A：1000–6915(2010)07–1307–07STABILITYANALYSISOFLAYEREDSURROUNDINGROCKMASSOFLARGEUNDERGROUNDPOWERHOUSEOFXIANG激ABAHYDROPOWERSTATIONFANQixiang1，2，WANGYifeng2(1.StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering，TsinghuaUniversity，Bei激ng100084，China；2.ChinaThreeGorgesCorporation，Yichang，Hubei443002，China)Abstract：TheundergroundpowerhouseofXiang激abahydropowerstation(33.4m×85.2m)isthelargestundergroundpowerhouseintheworld.Excavationoflarge-spanundergroundcavernsingentlyinclinedstratumleadstosignificantstabilityproblemsofsurroundingrockmass.Both3Ddistinctelementmethodandstressanddisplacementmonitoringareusedtostudythesurroundingrockmassstability，andtwo-endedanchorandsystematicboltsareusedtoreinforcethesurroundingrockmass.Then，basedonthemonitoringresults，thestabilityofsurroundingrockisanalyzed.Theresearchrevealsthestructure-controlledsurroundingrockstabilityproblemofshallowormiddleburiedcavern，andgreatattentionshouldbepaidtogeologyanalysisandthesurveyofrockmassgeometricfeaturesanddiscontinuity.Itisappropriatetousethediscontinuousmediummechanicsmethod，andthentoimplementthecorrespondingoptimalreinforcementmeasures.Keywords：rockmechanics；layeredrockmass；monitoring；stability；3Ddistinctelementmethod1引言向家坝水电站地下洞室群规模宏大，结构复杂，主厂房跨度为33.4m，高为85.2m，为国内最大跨度与高度的地下厂房。主要洞室的上覆岩层厚度为100～225m，由于其大跨度特征以及自重应力为主的初始应力条件，属浅至中等埋深岩体工程。缓倾角岩层中大跨度地下洞室开挖致使围岩稳定问题突出，为典型结构面控制型岩体工程[1，2]。岩体地下工程围岩稳定问题归结为岩体对开挖释放荷载的响应，即开挖使岩体应力总体表现松弛，由于受岩体特性和开挖结构形式的影响，开挖变形特征可能存在非对称性等差异现象。在一些部位受其结构面影响，可能改变应力场的相对关系，从而表现出不同的稳定特征和潜在破坏方式[3，4]。向家坝水电站浅埋岩体的结构面效应、自重应力场初始条件等地质因素的作用，在很大程度上决定了岩体的成洞条件和围岩稳定性。缓倾角岩层中大跨度地下洞室开挖对顶拱围岩稳定造成了很大影响，其中岩体所固有的不连续性和各向异性特征[2]成为围岩稳定分析的关键。相应地，设计方案的合理性除了体现工程的常规要求外，还应在最大程度上减弱这种缓倾层面的不良影响；将合理的、有针对性的支护措施作为一种改善手段；同时还应基于监测成果与计算分析成果的一致性来揭示围岩的真实稳定程度。2向家坝水电站地下厂房工程概况2.1工程概况向家坝水电站地下厂房(见图1)采用中部式布置，安装4台750MW机组，主厂房总长255.4m，吊车梁以上宽度33.4m，以下宽度31.0m，高度85.2m。图1向家坝水电站地下洞室群Fig.1SchematicdiagramoftheundergroundpowerhouseofXiang激abaHydropowerStation2.2地质条件地下厂房区山体雄厚，地形整齐，围岩涉及的地层主要为亚组，其中主厂房顶拱岩层一般呈厚～巨厚层状...