岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 1581-1594.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1234CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1234

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双江口水电站极高应力大型地下厂房硬岩破坏机制与稳定性控制研究

李邵军1，张世殊2，李永红2，柳秀洋1, 3，李治国2，徐鼎平1， 程丽娟2，江权1，汤大明2，陈刚4   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力研究所 岩土力学与工程安全全国重点实验室，湖北 武汉 430071； 2. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072；3. 中国科学院大学，北京 100049； 4. 中国葛洲坝集团股份有限公司，湖北 武汉 430033
  • 收稿日期:2024-10-08 接受日期:2025-02-26 出版日期:2025-05-06 发布日期:2025-05-07
  • 作者简介:李邵军，男，1974年生，博士，研究员，主要从事深部岩体力学与工程安全方面的研究工作。E-mail: sjli@whrsm.ac.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No. 52279117，No. 52325905）；中国电力建设股份有限公司科技项目（No. DJ-HXGG-2023-04）。

Failure mechanism and stability control of hard rock in extremely high stress large underground powerhouse of Shuangjiangkou hydropower station

LI Shao-jun1, ZHANG Shi-shu2, LI Yong-hong2, LIU Xiu-yang1, 3, LI Zhi-guo2, XU Ding-ping1, CHENG Li-juan2, JIANG Quan1, TANG Da-ming2, CHEN Gang4   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Safety, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu, Sichuan 610072, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4. China Gezhouba Group Corporation Limited, Wuhan, Hubei 430033, China
  • Received:2024-10-08 Accepted:2025-02-26 Online:2025-05-06 Published:2025-05-07
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52279117, 52325905) and the Technology Project of PowerChina (DJ-HXGG- 2023-04).

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摘要： 水电站地下厂房的建设因其超大规模、高边墙、大跨度和地质条件的复杂性，破坏机制和稳定性控制一直是设计和施工过程中密切关注的焦点和难题。依托当前世界地应力最高的双江口水电站地下厂房，通过现场调查、原位监测、理论分析和数值模拟，研究了极高地应力下硬岩变形破坏的工程问题和稳定性控制方法，主要从两个方面进行探讨：首先，利用有限的地应力测试数据和导洞中观察到的脆性破坏现象，估算和修正深切河谷地区地下厂房区的原岩应力场；其次，讨论了极高地应力下厂房洞室的典型破坏现象，包括高应力诱发破坏全局问题和局部岩脉切割导致的块体失稳问题，以及相应的破坏机制和控制措施。研究成果将为后续高应力硬岩大型地下厂房洞室群的建设提供重要的案例和借鉴。

关键词: 大型地下洞室, 高应力, 破坏现象, 岩脉, 稳定性控制

Abstract: The construction of underground powerhouses for hydropower stations has always been a focal point and challenge in design and construction due to their large scale, high side walls, extensive spans, and complex geological conditions. This study relies on the Shuangjiangkou hydropower station, known for having the highest geostress globally, to investigate the engineering issues related to hard rock deformation and failure under extremely high stress, along with stability control methods. The research is divided into two main aspects: Firstly, we estimate and adjust the in-situ stress field of underground caverns in deep-cut valley areas using limited geostress test data and the brittle failure phenomena observed in the pilot tunnels. Secondly, we examine the typical failure phenomena of underground caverns under extremely high stress, including global issues from high-stress failure and block instability due to localized rock veins cutting, along with corresponding failure mechanisms and control measures. The findings offer valuable case studies and references for constructing large underground caverns in high-stress hard rock environments.

Key words: large underground caverns, high stress, failure phenomena, rock vein, stability control

中图分类号: TU 452
[1] 陈笑予, 姚强岭, 陈胜焱, 山长昊, 李英虎, 徐强, 于利强, 夏泽, 朱柳, 落弘业, . 基于深部含水煤样失稳特征的荷载梁式主控裂隙模型的试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 375-386.
[2] 张建聪, 江权, 郝宪杰, 丰光亮, 李邵军, 汪志林, 樊启祥, . 高应力下柱状节理玄武岩应力−结 构型塌方机制分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2556-2568.
[3] 刘成禹, 罗洪林, 李红军, 张向向, . 岩脉型岩爆的形成机制及控制技术—— 以乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道为例[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1413-1423.
[4] 李建朋, 高岭, 母焕胜. 高应力卸荷条件下砂岩扩容特征及其剪胀角函数[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2119-2126.
[5] 宫凤强, 伍武星, 李天斌, 司雪峰, . 深部硬岩矩形隧洞围岩板裂破坏的试验模拟研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2085-2098.
[6] 吴秋红, 赵伏军, 王世鸣, 周志华, 王 斌, 李 玉, . 动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 942-950.
[7] 董志宏, 丁秀丽, 黄书岭, 邬爱清, 陈胜宏, 周 钟, . 高地应力区大型洞室锚索时效受力特征 及长期承载风险分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 351-362.
[8] 王朋飞，冯国瑞，赵景礼，Yoginder P. Chugh ，王志强,. 长壁工作面巷顶沿空掘巷围岩应力分析[J]. , 2018, 39(9): 3395-3405.
[9] 张晨阳，张 明，张泰丽，孙 强，杨 龙，. 侵入岩脉风化壳对中林村残积土滑坡渗流场和稳定性的影响[J]. , 2018, 39(7): 2617-2625.
[10] 赵金帅，冯夏庭，王鹏飞，江 权，陈炳瑞，周扬一，裴书锋, . 爆破开挖诱发的地下交叉洞室微震特性及破裂机制分析[J]. , 2018, 39(7): 2563-2573.
[11] 赵金帅，冯夏庭，江 权，陈炳瑞，肖亚勋，胡 磊，丰光亮，李鹏翔，. 分幅开挖方式下高应力硬岩地下洞室的微震特性及稳定性分析[J]. , 2018, 39(3): 1020-1026.
[12] 司雪峰, 宫凤强，罗 勇，李夕兵, . 深部三维圆形洞室岩爆过程的模拟试验[J]. , 2018, 39(2): 621-634.
[13] 张 强，李小春，胡少斌，牛智勇，汪 芳，范 坤，邵光强,. 高应力下花岗岩耦合节理在剪切过程中渗透率演化特性[J]. , 2018, 39(10): 3641-3650.
[14] 钟 山，江 权，冯夏庭，刘继光，李邵军，邱士利，吴世勇，. 锦屏深部地下实验室初始地应力测量实践[J]. , 2018, 39(1): 356-366.
[15] 孟庆彬，韩立军，张帆舸，张 建，聂军委，文圣勇，. 深部高应力软岩巷道耦合支护效应研究及应用[J]. , 2017, 38(5): 1424-1435.
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