大伙房水库输水隧洞断层破碎带施工力学效应深度剖析

本文主要探讨了水利工程中输水隧洞穿越断层破碎带的施工力学效应。大伙房水库输水工程中的27+500m至27+560m断面的破碎断层被选为研究对象，作者通过建立三维有限元数值模型，深入分析了这种地质条件下施工过程中的力学行为。 首先，断层的存在显著改变了原岩体介质的连续性，导致水平和垂直应力分布的非对称性，即所谓的“偏压”现象。这意味着在断层破碎带附近，岩石承受的应力分布不再均匀，这可能引发不稳定的地层运动，对隧道结构安全构成威胁。 其次，数值模拟结果显示，断层破碎带区域的拱脚和边墙附近出现了高剪应力区。这些高剪应力区使得初期支护结构承受的内力显著增加，大约提高了120%至130%。这不仅增加了支护的承载压力，还可能导致结构变形加剧，如拱脚和边墙的位移大幅度增加，对工程稳定性和安全性构成挑战。 因此，作者建议在施工过程中，特别是穿越断层破碎带时，应采取一系列超前支护措施，如固结灌浆、超前锚杆和超前小导管等，以增强围岩的稳定性。同时，二次衬砌应与初期支护紧密配合，以利用时间和空间效应，有效控制洞室施工阶段的变形，确保施工过程的稳定和安全。 这篇论文对于理解如何在复杂的地质环境下进行水利工程隧道建设具有重要意义，强调了对断层破碎带的精细力学分析和适当的支护策略在保障施工安全和工程结构稳定性方面的重要性。这对于工程师们在设计和实施类似项目时提供了宝贵的理论依据和技术指导。