摘 要：水电工程在施工的过程中，也会因为各种因素的影响而使得其稳定性受到影响，尤其是会影响到水电站地下洞室块体的稳定性，从而无法确保水电站地下洞室的安全，很容易引发较为严重的安全事故。因此，就需要合理的对地下洞室进行开挖处理，确保地下洞室块体的稳定性。本文主要针对水电站地下洞室块体稳定性进行了简要的探究，希望通过本文的探究，能够为相关的人员提供一定的参考和借鉴。
关键词：水电站；地下洞室；岩体应力；块体；稳定性
地下洞室块体稳定性对水电站的整体建设质量有着重要的影响。这就需要在对地下洞室进行开挖处理的过程中，合理的对各种影响因素进行有效的检查，使得地下洞室块体能够进一步的保障其稳定性和安全性，从而可以更好的推动我国水利工程的发展。下面本文就主要针对水电站地下洞室块体稳定性进行深入的探究。
1 地下洞室的概述
地下洞室泛指于在地表以下岩土体中修建的各种形式和用途的建筑。地下洞室是岩土工程中的重要组成部分，广泛应用于工业与民用建筑、国防等部门。
地下洞室的共同特点是：都建设在地下岩土体内，具有一定断面形状和尺寸，并有较大延伸长度。地下洞室的断面形状一般有曲线型、折线型和两者的组合型。地下洞室断面形状的选择，应考虑洞室的用途和服务年限、洞室的围岩性质、岩土体地应力的分布特征；洞室的支护或衬砌方式和材料等因素综合确定。一般地来讲，曲线型洞室（圆形、椭圆形和马蹄形等）的稳定性较好，对周围岩土体的稳定有利。折线型洞室（矩形、方形和梯形等）的断面利用率高、施工方便、开挖工艺简单。洞室的尺寸主要取决于洞室的用途，一般性隧道高（或宽）在3m-5m，有些可达20m以上，而地下厂房的断面则要大得多，一般高度可达60m-70m，宽度在20m-35m之间。洞室可分为过水的和不过水的（如交通隧洞）两大类。
地下洞室突出的工程地质问题是围岩稳定问题。尤其像地下飞机库、大跨度引水隧洞和水电站地下厂房等大型洞室的围岩稳定性，常常是工程地质研究的重点；矿山采空区常出现独特的工程地质现象。国内外建筑史上因洞室围岩失稳而造成的事故，为数不少。如澳大利亚悉尼输水压力隧洞，混凝土衬砌。使用期间在300m长的地段上，发现洞内有压水大量渗入围岩而达地表。放空检修发现在100m的内水水头作用下，衬砌被破坏，洞顶围岩被掀起，出现裂缝，错开距离多达1.0-2.0cm。
2 块体理论
块体理论是岩体稳定性分析法中的一种。这种理论对于岩体稳定性有着指导的作用，能够系统的对岩体稳定性进行分析，由此就可以得出，在水电站地下洞室块体的稳定性分析中，其应用具有一定的价值。
在对地下洞室进行开挖的过程中，针对既定的岩体结构进行分析处理的时候，洞室的周围以及顶部都会存在不稳定的岩体，依据块体理论进行稳定性研究的时候，需要先对地下洞室稳定规律进行掌控，在地下洞室径向的应力不断减弱的时候，切向的应力会相应的加大，局部应力也会逐渐的集中，这种时候的地下洞室岩体稳定性就是一个稳定的变量，如果当中的一个阶段不合理，就会使得岩体的稳定性出现改变，从这就可以了解到，要想合理的应用块体理论进行岩体稳定性的分析，就需要充分的对块体的稳定性进行掌控，同时了解到块体的活性，这样才能够使得岩体稳定性得到有效的保持。
2.1 块体的稳定性
在针对地下洞室块体的稳定性进行研究的过程中，如果存在较多的块体稳定性影响因素，而在这些影响因素中，块体受到了静滑力的影响，那么岩体中存在的静滑力转变因素就有很多，其中主要包括主动力合力以及切向摩阻力等。这些影响因素的存在，使得在对块体的稳定性进行检测的过程中，依据这些因素进行计算，可以依据这些因素的计算结果，来确定块体的稳定性是否符合标准化的要求，如果计算结果为负值，那么就说明块体的表面滑动力明显的小于摩擦阻力，这样的情况下，地下洞室块体就处于一个稳定的状态。
2.2 块体的活动性
地壳的运动形式有很多种，受到地壳运动的影响，水电站地下洞室块体也会呈现出一定的活性。现阶段，地下洞室块体也会出现运动的迹象，其运动的方式主要呈现为掉落式、滑动式以及双面滑动式三种。其中掉落式就是块体沿着运动的方向进行直接掉落，而滑动式就是块体受到某种作用力的影响，顺着块体运动的方向进行滑落的现象。而双向滑面滑动则和单向滑动的原理有着类似的关系，但是由于块体的作用面和主动合力的投射方向不同，而进行双面的滑动。
3 某地下洞室开挖围岩应力场的演化
某水电站地下洞室开挖前，地层处于弹性状态，在开挖初期，围岩应力场相比于最初的应力场变化不大，构造应力较高，洞室内可动块体基本处于极限布的演化，主厂房内层的岩体由于应力释放形成松动圈，这种围岩条件，块体赋存的应力环境发生了改变，在没有支护和衬砌等加固措施时，这些可动块体只受自身重力和结构面摩擦力、粘聚力的作用，稳定性降低，部分块体稳定性会降低到临界状态之下发生破坏。
4 某地下洞室块体稳定性分析
以某水电站为例，其地下主轴的方向为东北方25°。该主轴的长度为295m，宽度为28m，高度为55m，其所能够承受的应力范围在20-22MPa之间，而其南北走向的应力承载范围则在10-11MPa之间，竖直方向所能够承载的应力最大为75MPa。就相关的块体理论可以了解到，地下洞室块体的稳定值可以通过相应的计算获取。
通过计算能够明确的了解到，在围堰应力场不发生作用的情况下，地下洞室的块体稳定性会出现一定程度的降低，而其中可移动的块体降低的情况最为明显，在块体出现稳定性降低情况的时候，块体滑动的方向也会随之转变。本身的块体也会从稳定状态转变为不稳定状态，甚至部分块体会出现稳定性值降到0的情况，从而出现脱落的现象。
在对地下洞室初步进行开挖的过程中，块体都保持良好的稳定性，但是在长时间的各种因素的影响下，块体会出现不同程度的滑动现象，这样就使得块体的稳定系数出现了下降，严重的会直接导致块体的破损，这就说明，地下洞室块体的稳定性并不是保持不变的，在围岩应力变化的同时，块体稳定性也会发生改变。
结束语
综上所述，在对水电站地下洞室进行开挖处理的过程中，需要将洞室中的围岩尽可能保持在应力调节的环节，将各种弹性应力全面的施放，这样就能够使得岩体保持良好的稳定性，同时合理的为开挖提供相应的应力支持，这样可以使得洞室块体的稳定性不致于被严重破坏，从而就可以有效的保障水电站整体工程的建设质量。从本文的分析就可以看出，针对水电站地下洞室块体的稳定性进行研究具有一定的必要性，通过保障地下洞室块体的稳定性，就能够有效的保障地下洞室的安全，使得水利工程能够实现长远的发展。
参考文献
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