高地应力条件下洞群稳定性的地质力学模型试验研究

以大渡河上双江口水电站为工程背景,综合介绍高地应力条件下洞群稳定性的地质力学模型试验,其中包括模型试验钢结构台架、液压系统、围岩岩土相似材料、模型试验测试技术及元器件的研制、锚索和锚杆的制作与埋设技术、洞群的开挖及测试等。研制出的钢结构台架可成功模拟大埋深、高地应力的条件,与之相配套的全自动液压系统可实现同步非均匀梯度加载,具有压力高、持荷稳定等优点。以高精度的光栅尺为传感器制成的新型多点位移计,对开挖过程中洞周围岩位移进行实时监测,并采用先进的数字摄像技术成功测量洞周收敛。研制可施加预应力的微型锚索及提出和实施了独特的埋设注浆锚杆的锚固技术。开挖支护与监测同步进行并对开挖后的测试成果进行相关分析,并建立三维有限元模型并用FLAC3D数值分析软件进行相应的对比计算。计算结果与测量结果相比较,二者规律基本吻合,表明模型试验取得了预期效果。在正常开挖支护和监测试验工作完成后,又开展超载试验。模拟埋深达1 000 m乃至2 200 m时洞群变形和围岩破裂的规律并观察相关现象。研究工作的结果对实际工程有一定的指导意义。