王丹妮 康文军 任小亮

(1.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065；2.中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，陕西 西安 710100)

1 工程概况

该水电站位于非洲赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比亚西河中游卡里巴峡谷内，水库库容1 840亿m3，为多年调节水库。本次扩机300 MW，扩机电站进水口位于已建成的水库右岸。该隧洞为地下厂房、引水下平段及尾水洞施工支洞，进口位于进厂道路下部，进厂道路为地下厂房开挖主要出渣通道。支洞标准断面8.0 m×7.0 m，进口为Ⅳ类围岩段，上覆岩体厚度约12 m，开挖断面9.2 m×8.1 m。

2 计算条件

2.1 计算内容

出渣车辆需从隧洞顶部通过，车辆为40 t载重汽车，考虑支护结构与围岩岩体介质的相互作用， 将岩体视为弹塑性介质，采用Mohr-Coulomb屈服准则判断围岩在开挖过程中的塑性屈服状态，初始地应力场由重力自动生成，喷混凝土、钢支撑和锚杆采用弹性本构模型。根据隧洞的地形、地质条件，采用有限元软件PHASE2对支洞的结构稳定进行平面有限元计算，分析应力应变分布状态、塑性区分布范围及支护结构受力情况。

2.2 岩体物理力学参数

Ⅳ类围岩物理力学参数建议值见表1。

表1 Ⅳ类围岩物理力学参数建议值

2.3 计算荷载

计算荷载考虑道路顶部汽车荷载和洞顶及侧向围岩压力。

1)汽车荷载。根据GBJ 22—87厂矿道路设计规范，40 t载重汽车计算荷载以车队表示，纵向排列、横向布置按图1所示 。按最不利工况，汽车荷载作用在该隧洞正上方，荷载按照40 t考虑，车辆轴距3.6 m，计算按照均布荷载加载：q=400/2/3.6=55.6 kN/m2。……