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

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40~60cm；喷锚支护段洞径12.6m，底拱80o范围内采用混凝土衬砌。采用TBM施工的引水隧洞段，开挖直径为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90o范围内采用混凝土衬砌。 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。 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800~1200m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，σ1/σ3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。 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、NE~NEE向、NW~NWW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： 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F2~F7、F9~F11、F14、F18、F19、F28~F30等15条，其中Ⅰ级结构面有二条，为F4、F6，其余13条均为Ⅱ级结构面。叙述如下： a. F2断层(棉纱湾～安沙坪断层)：N15～20°E，NW(局部倾向SE)?66～76°，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N15~20°W，倾向NE；北段构造形迹不明显，仅在皮罗渡沟左坡上见有宽达20余米的劈理带，其产状为N10°~30°E，NW?70°，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0.5~1.0m，产状N5°E，SE∠68°，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N27°E，SE∠75°。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N10~30°E，NW∠70°，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5~10m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。在辅助洞内的产状为SN~N30°E W/NW∠70~75°，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30~35m，岩石破碎，NW~NWW