基于3DEC的地應力大小對泄洪洞爆破施工動態響應的影響研究

鄭乘武

(中科華水工程管理有限公司，河南 鄭州 450000)

1 工程背景

溪源水庫位于閩候縣上街鎮宿洋村上游約300 m的溪源溪峽谷內，壩址以上控制流域面積約83.6 km2，多年平均徑流量9872萬m3，正常蓄水位97.0 m，總庫容2428萬m3，防洪庫容1323萬m3/1175萬m3(主汛期/非主汛期)，是福州大學城新校區防洪排澇的控制性工程，兼顧發電、供水。2005年省政府將溪源水庫工程列入省重點建設項目[1]。溪源水庫為工程等級為Ⅲ等，主要建筑物有攔河壩、引水系統、泄洪洞、發電廠房、升壓開關站及輸水管道等[2]。其中攔河壩、引水隧洞進水口和泄洪洞按3級建筑物設計。大壩設計洪水為100 a一遇，校核洪水為1000 a一遇，為拋物線雙曲變厚砌石拱壩。壩頂高程109.0 m，壩底高程40.2 m，最大壩高68.8 m，壩頂寬度4.3 m，壩頂中心線弧長231.2 m。 泄洪洞布置在壩址右岸，進口底板高程70.0 m，進口設一道事故檢修閘門，采用岸塔式結構，孔口尺寸3.0 m×3.0 m，洞身段長114.44 m，開挖洞徑3.8 m，襯砌厚度0.30 m。泄洪洞出口布置一道工作閘門，孔口尺寸3.0 m×3.0 m，閘室段底板高程69.0 m。泄洪洞施工采用全斷面爆破作業，開挖掏槽方式為四空孔十字形平行直眼掏槽，掏槽孔深度2.5 m，爆破輔助孔深度2.3 m。

2 3DEC有限元模型的構建

2.1 模型的構建與力學參數

根據相關研究成果，模型的邊界至少為開挖直徑的3～4倍，以減小邊界效應對模擬結果的影響。本次研究的溪源水庫泄洪洞的開挖直徑為3.8 m，研究中選擇模型的邊界為開挖直徑的5倍，因此選擇模型的邊界高度和寬度均為20.0 m。結合工程實際，在模型的左右和底部邊界施加固定約束，開挖巖體采用Mohr-Coulomb 彈塑性本構模型，結構面采用面面接觸[3]。……