考虑所有洞室开挖影响的蟠龙地下厂房结构特性分析

袁长安,苏 超

(1.重庆蟠龙抽水蓄能有限公司,重庆 401452; 2.河海大学水利水电学院,江苏 南京 210098)

根据国家电网的优化配置需要，我国目前正在兴建一批抽水蓄能电站，电站厂房通常为大尺寸的地下洞室群。水电站地下洞室群在开挖过程中洞周围岩的稳定问题一直是工程界和学术界关注的重点，近几年的研究主要包括以下几个方面：①洞室围岩的变形规律[1-2]；②高地应力水平对洞室稳定的影响及应对措施[3-5]；③洞室群围岩稳定分析方法[6-8]；④施工程序、施工仿真及施工方法[9-10]；⑤不同类型围岩的开裂机理和破坏特征[11-13]；⑥地震荷载作用下洞室的稳定[14-15]；⑦洞室围岩岩爆的模拟与分析[16]；⑧高地温环境下岩石特性等[17]。这些研究涉及大型地下洞室群稳定的主要问题，采用的计算模型都是包含主厂房、主变室、母线洞及部分引水洞和尾水洞的三维简化模型，没有考虑其他洞室开挖对主厂房的影响。本文以蟠龙水电站地下洞室群为研究对象，拟建立包含所有洞室的三维有限元模型，研究洞室群在开挖过程中围岩的变形机理，并与三维简化模型计算结果进行对比，研究不同计算模型对计算结果的影响，为类似工程的数值模拟提供参考。

1 工程概况

图1 1号机组剖面图(高程单位：m；长度单位：mm)

蟠龙抽水蓄能电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库及地面开关站等建筑物组成，地下厂房系统采用尾部式布置，电站装机容量为1 200 MW(4×300 MW)，洞室上覆岩体厚度为40～480 m。主厂房开挖尺寸为169.00 m×24.00 m×54.43 m(长×宽×高)，安装场位于主厂房中部，主变洞开挖尺寸为139.40 m×20.30 m×21.20 m(长×宽×高)，机组剖面图见图1。……