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紫坪铺水利枢纽工程位于四川省成都市西北60km的岷江上游沙金坝河段,是一座以农业灌溉、城市供水为主,兼有防洪、环境保护、旅游等综合效益的水利工程。坝区地层为三叠系须家河组砂页岩含煤地层,煤层的开采已近300年历史,由于当时开采技术落后、无组织性,导致煤洞具有随机性、隐蔽性、广泛性、单洞规模小、无明显规律等特点。对紫坪铺工程的施工与运行而言,废旧煤洞的存在构成工程安全的一大隐患。本文以紫坪铺水电站为例,在前人研究成果的基础上,研究了煤洞对水工建筑物稳定性的影响及处理措施,取得了一些成果,以期为施工设计提供有益的指导。 1、本文先从基本地质条件入手,根据现场调查收集的煤洞资料及与地层岩性的关系,分析了煤洞的空间分布规律与特征。根据开挖揭露的煤洞特点,研究了废旧煤洞的变形破坏特征及影响因素,并对采空区进行了推断与圈定。 2、根据经验公式,计算了各部位煤洞采空区的冒落带及裂隙带高度。 3、分析了煤洞与工程边坡的空间关系,选取引水洞进口边坡作为典型边坡,用flac3d进行数值模拟。研究了煤洞距离边坡为10m、20m、30m时,在多种工况下,煤洞的存在及处理与否对边坡稳定性影响。得出在30m内的煤洞应进行回填灌浆处理的结论。 4、分析了煤洞与隧洞的空间关系,以4#引水洞为例建立了数值模拟模型,对其围岩范围内的煤洞进行两种处理方案效果比较,全部处理和处理一半长度,得出在30m之内煤洞必须全部处理的结论。 5、根据以上分析的结论,讨论了煤洞处理的对策措施(包括处理高度、长度、方法),并对后期运行阶段可能存在的煤洞影响提出了一些建议。 本课题的研究成果对水电站边坡、隧洞附近的煤洞处理有较好的指导意义。