廣西全州天湖水電站水壓致裂三維地應力測量及其應用

測量巖體地應力的方法很多,測試成果分為平面應力和空間三維應力.在大型水電工程中,為了研究工程所在地區(qū)的應力場,需要獲得現(xiàn)場巖體的三維地應力狀態(tài).介紹了通過三孔交匯的鉆孔布置方式,采用水壓致裂法獲得三維地應力成果過程并與套鉆解除孔徑變形法地應力成果進行了對比佐證,認為采用三維水壓致裂法測試地應力在水電工程中是可行的.

介紹了天湖水電站壓力鋼管的整體水壓試驗的全過程及發(fā)現(xiàn)的問題與對策。

[文章編號]100124683(2004)012095206 [收稿日期]2003208224;[修定日期]200321225。 [項目類別]金沙江溪洛渡水電站地應力測試項目。 [作者簡介]丁立豐,男,1974年生,工程力學碩士,主要從事地應力測量研究。 金沙江溪洛渡水電站水壓致裂 地應力測量分析研究 丁立豐　安其美　王海忠　趙仕廣 (中國地震局地殼應力研究所,北京市德外西三旗　100085) 關鍵詞:　金沙江　溪洛渡水電站　水壓致裂地應力測量　摩擦滑動 [中圖分類號]p553　　　　[文獻標識碼]a 溪洛渡水電站位于四川省雷波縣與云南省永善縣接壤的金沙江峽谷中。電站設計采用 的是雙曲拱壩、兩岸庫內地下廠房的方案,最大壩高273m。電站以發(fā)電為主,兼用于攔沙、 防洪、改善下游航運等。電站規(guī)模巨大,工程廠址的穩(wěn)定性分析以及

我們采用小型輕便水壓致裂應力測量設備對位于黃河上游的龍洋峽水電站大壩左壩肩附近的四個約100m深的鉆孔進行了原地應力測量。結果表明,在所測深度范圍內三向主應力之間的關系s_h>s_h>s_v,水平主應力s_h和s_h以及最大剪應力τmax的值隨高程的降低有增加的趨勢.由對實測孔部分壓裂段的印模得出坎區(qū)s_h方向近南北。龍羊峽地區(qū)現(xiàn)今構造應力場復雜,s_h方向在深部為ne—nne,淺部大致為近南北—ne向.在現(xiàn)今構造應力場作用下f_7斷層帶有復活的可能,其形式將表現(xiàn)為淺部逆斷層型、深部右旋走滑型錯動.然而,四個實測孔周圍的巖體穩(wěn)定性計算結果說明,處于活動斷裂帶以外的巖體完整部位基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)。

7{；r水壓致法在烏江渡水電站 地應力測試中的應用與分析 中南勘測設計研究院工—rv2己3．／ 國內外巖體應力測試方法較多，各有利弊。 就其測試的物理量來分，有直接法和間接法；就 其測試的部位來分，有孔內法和表面法；就其測 試的元件來分，有機械式、電阻式、電感式等。 目前，國內巖體應力測試基本采用鉆孔測試法。 鉆孔測試分套鉆應力解除測試法和水壓致裂測 試法兩大類。鉆孔套鉆應力解除測試法在國內 應用較廣，時間較長，測試經驗也較為豐富。水 壓致裂法測試巖體應力，起始于老油井的挖潛 二次采油技術。1970年美國首先在油氣田中 將該技術應用于地應力測量，后來海姆森 (haimson．b．c．)和佐巴克(zoback，m．d．)等人 發(fā)展了此項測試技術。由于它具有獨特的優(yōu) 點，例如測量深度可達

擇要總結天湖水電站1986年5月至1990年12月各階段設計中(不包括1993年的規(guī)劃修訂部分),關于工程總體布置和突破技術難題的途徑這兩方面的內容。本電站具有三大自然條件優(yōu)勢——總落差大、水量豐沛、地質條件好,其中落差大是主導性優(yōu)勢。這些物質基礎優(yōu)勢應當充分發(fā)揮,以免浪費。本區(qū)域水力資源合理開發(fā)方案的取得,離不開對于總落差的正確劃分。務使利用逕流量與電站水頭兩者之問得到最優(yōu)的匹配,從而獲得最多的設計年發(fā)電量,定出最優(yōu)的電站設計水頭。本電站工程建設中存在三大技術難題——壓力井洞、壓力鋼管、水機設備,皆因超常高水頭所引起。突破技術難題的途徑主要是開展跨行業(yè)技術協(xié)作,實行“技術嫁接”。天湖水電站的實現(xiàn),客觀上是其高水頭優(yōu)勢的實現(xiàn)。

利用水壓致裂地應力測量法對實際工程區(qū)進行了地應力測量,詳細分析了水壓致裂曲線壓力-時間的特征及破裂壓力、重張壓力、關閉壓力及最大水平主應力的破裂方向的確定方法。此外,在獲得已知各個測點的地應力大小和方向后,進一步分析工程區(qū)地應力及側壓力系數(shù)的分布規(guī)律,分析了側壓力系數(shù)對隧道圍巖穩(wěn)定性構成影響的可能性。地應力測量數(shù)據(jù)的分析結果可以作為隧道設計、斷面的選擇及隧道軸線方向的確定的科學依據(jù)。

各位來賓、朋友們、同志們:今天,具有亞洲領先地位的超千米水頭的天湖水電站舉行發(fā)電慶祝大會,水利部楊振懷部長專程前來參加,在這喜慶的時刻,我代表自治區(qū)人民政府,向各位來賓表示熱烈的歡迎。向從事天湖水電站設計、施工的工程技術人員和廣大干部職工,表示親切的慰問。向支持和幫助過天湖水電站建設的國家水利部、銀行金融部門和有關單位表示衷心的感謝。20多年以前,我在全州縣擔任領導期間,曾去信向國內一家有名的發(fā)電設備生產廠詢問,得到的答復是無法攻克設計難關,現(xiàn)在我們終于勝利地建成投產,這也從一個側面反映了改革開放以來我國科技的巨大進步。

高水頭水電站壓力管道及其鎮(zhèn)支墩的穩(wěn)定和安全至關重要，安全監(jiān)測應以鎮(zhèn)支墩位移為主．觀測精度指標的選取要依據(jù)管道結構本身對鎮(zhèn)支墩位移的實際承受能力來確定，在天湖水電站，其觀測中誤差允許值，鎮(zhèn)墩縱向位移?。保叮恚恚?zhèn)支墩間沉降差?。埃矗恚恚趫龅靥厥夂蜌夂蜃兓么笄闆r下，研究選用視準線－鋼尺直伸導線法觀測鎮(zhèn)墩縱向位移不僅經濟簡便，還可大量消除量距系統(tǒng)誤差影響，預期精度為１．１ｍｍ．這是用一般電磁波測距無法相比的．

我國和亞洲第一座水頭超千米的水電站廣西桂林天湖電站,經過三年多的建設,目前建成發(fā)電。該電站位于廣西全州縣才灣鄉(xiāng)境內,設計水頭高1074m,在亞洲位居榜首。由于水頭高,每立方米水量可發(fā)電2.37kw·h,該電站總裝機容量

各位領導、各位來賓、朋友們、同志們:在全國各族人民深入學習貫徹黨的“十四大”精神,各條戰(zhàn)線加快改革開放步伐,經濟建設蓬勃發(fā)展的大好形勢下,天湖電站第一期工程如期建成順利發(fā)電了。今天,我們在這里隆重舉行天湖電站建成發(fā)電慶祝大會,我代表中共桂林地委、桂林地區(qū)行署和全地區(qū)330多萬各族人民,對天湖水電站的建成發(fā)電表示熱烈的祝賀!對遠道而來參加慶祝活動的水利部部長楊振懷、自治區(qū)人民政府副主席龍川、經貿部領導、自治區(qū)領導和來自全國各地的領導、專家、朋友,對各級金融部門、鐵路部門的領導,自治區(qū)計委、建委、科委、外經

今天是全國第一座水頭超千米的水電站——天湖水電站的投產典禮,這是廣西壯族自治區(qū)人民真抓實干,認真貫徹“十四大”精神,加快經濟建設的一個具體行動,也是廣西改革開放和自力更生、自籌資金、多家辦電的成果。我代表水利部表示熱烈的祝賀,向對天湖水電站建設做出貢獻的勘察設計、施工和所有參加建設的有關部門表示感謝和慰問。建國40多年來,我國地方水電建設取得了卓著的成就,開發(fā)了不少高、中、低水頭電站,但對超高水頭的電站開發(fā),尚處于起步階段,已建的有湖北四方洞水電站,水頭800多m。裝機2×2500kw;湖南相公洞水電站,水頭612m,裝機2500kw。天湖水電站利用水

介紹了天湖水電站的現(xiàn)狀及天湖水源區(qū)獨特的地理、氣候環(huán)境,分析了尚未開發(fā)的水資源、風能資源、旅游資源等資源優(yōu)勢,論述了開發(fā)這些資源的有利條件和緊迫性.并分析了抽水蓄能電站、風力發(fā)電、礦泉水資源、生態(tài)旅游開發(fā)的可行性.

采用優(yōu)化設計和模糊數(shù)學兩門數(shù)學理論,對水電站壓力鋼管明管構造了一個完整的,合理的設計數(shù)學模型——水電站壓力鋼管明管膜應力區(qū)模糊優(yōu)化設計數(shù)學模型.比較完滿地解決了水電站壓力鋼管設計中人為地把現(xiàn)實存在的模糊集合規(guī)定為有明確邊界的普通集合所帶來的矛盾。并對天湖水電站壓力鋼管進行優(yōu)化設計,取得了既安全又經濟的效果。

在中國西南某新型引水式水電站工程中使用水壓致裂技術開展了原地應力及相關巖體力學參數(shù)測試。結果表明,工程區(qū)現(xiàn)今應力場狀態(tài)以nnw向擠壓為主,最大主應力值為7.35～8.16mpa,方向約為n33～52°w,傾角約26～39°。氣墊調壓室三維原地應力狀態(tài)的最大主應力值為10.63mpa,最小主應力為4.98mpa;圍巖巖體抗劈裂強度高值區(qū)在5.50mpa以上,低值區(qū)為3.00～3.50mpa。根據(jù)圍巖應力分布非均勻性遵循的一般性規(guī)律,結合原地應力測量與裂隙圍巖原地承載能力測試結果的各自特點,提出了利用地應力測量數(shù)據(jù)、原地承載力測試結果、彈性模量數(shù)據(jù)綜合評估承壓洞室圍巖最小主應力的方法,給出氣墊式調壓室部位最小主應力綜合評估值2.86mpa。并分析了地應力狀態(tài)對地下廠房、引水隧洞、氣墊調壓室穩(wěn)定性的影響。

桂林人民銀行、建設銀行、農業(yè)銀行、工商銀行為緩解桂林地區(qū)電力供應緊張狀況,在資金極為緊張的情況下,由建設銀行牽頭,組織銀團貸款,鼎力支持全州天湖水電站項目建設,使這一亞洲目前最高水頭的電站于1992年11月投產發(fā)電。4家銀行組織銀團貸款支持天湖電站建設之舉,在當?shù)貍鳛榧言挕?/p>

天湖水電站為一高水頭引水式發(fā)電站，設計水頭1074m．平洞內高壓堵頭長40m，承受靜水頭617m，最大工作水頭679m，是壓力引水洞的關鍵工程．為了保證高壓堵頭安全運行，采取了一系列灌漿措施：按目的的不同．包括固結灌漿、帷幕灌漿和接觸灌漿；按灌注材料的不同，包括水泥灌漿、化學灌漿等．經過各種灌漿處理后，滿足了設計要求，保證了電站按時輸水發(fā)電。

巖體初始地應力場是地下洞室圍巖穩(wěn)定與支護結構設計所需要的基本因素之一,初始地應力場是否可靠將直接影響到工程設計與施工的可靠性與安全性。結合某水電站廠區(qū)的地質條件及地應力實測資料,引入灰色控制系統(tǒng)理論,采用三維有限元法和采用靜態(tài)的三因素灰色計算模型gm(0,3)對廠區(qū)巖體初始應力場進行回歸反演分析。計算結果表明,廠區(qū)存在較大的水平向地質構造作用,巖體的地應力由自重和構造應力疊加而成。實測點的計算應力值與實測值在量值上和方向上都較為接近,表明經過回歸得到的地應力場是合理的,從而獲得地下廠房廠區(qū)初始應力場較為合理的分布規(guī)律,為地下廠房的開挖模擬及穩(wěn)定性分析提供了合理的初始應力場。

結合陰坪水電站廠區(qū)地應力實測資料,以ansys軟件為平臺,構建廠區(qū)地應力反演計算模型,采用位移函數(shù)法對陰坪水電站廠區(qū)巖體地應力進行反演分析,從而獲得了初始應力場資料。同時,對精細模型的主應力分布及擬開挖的地下洞室群附近的各主應力進行了分析,結果表明實測點處地應力的計算值與實測值吻合較好,可用于地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析的精細模型中。

天湖水電站第一期工程裝機容量2×15mw,設計水頭1074m,引水流量3.42m~3/s,年發(fā)電量9280萬kw·h。其壓力水道和廠房布置是設計的重要內容。初步設計中比較了:“壓力井道—地下廠房”、“壓力鋼管—地面廠房”和“壓力井道—地面廠房”等3個布置方案,并推薦了“壓力井道—地下廠房”方案。在初設審查中,經反復論證比較,選定了“壓力井道—地面廠房”方案作為本工程的采用方案。實踐證明,初設審查所選定的方案是正確的,達到了預期的目的。

廣西水利水電l993年增刊 天湖水電站壓力水道、廠房布置方案的選擇 陳順天-tv732’ (廣西水利電力廳) [文摘]天胡水電站第一期工程裝機容量2×15mw，設計水頭1074m，『水流量s，42m，，s，年發(fā)電量 9280萬kw-11．#壓力水道和廠房布置是設計的重要內容．初步設計中比較?。簤毫酪坏叵聫S 房、壓力鋼管一地面廠房和壓力井道一地面廠房等3個布置方案，井推薦了壓力井道一地下廠房 方案。在初設審盎中，經反復論證比較，選定了。壓：0井道一地面廠房方案作為車工程的采用方案．宴踐 擇 selectlonofthelayout口rlhe}【ed—rao[~condu|lindthepoiler houseofthetianhuhrop0w盯slatloa ．cn5h

精心施工 力創(chuàng)優(yōu)質工程:天湖水電站一期工程施工