该水利枢纽地下厂房布置在泄水建筑物以北“T”形山梁交会处的腹部。主厂房内安装6 台机组，总装机容量为180 万kW，其下游侧布置有主变压室和尾闸室。厂房顶拱高程为165.05m，上覆岩体厚度70～100m。厂房的长度、宽度和高度分别为251.5m、22.3～26.2m 和57.94m。在上、下游边墙中分别有6 条、13 条隧洞与其相交。
1.影响围岩稳定的因素
影响围岩稳定的因素可分为工程地质因素和工程人为因素，后一类包括洞形状、尺寸、洞室轴线方位和施工开挖等。这里仅着重研究前一类内容。
（1）地层岩性。受地下厂房影响的岩层是三叠系下统刘家沟组的7个岩组。它们以中厚层为主，另有部分巨厚层和薄层；岩性以细砂岩为主，次为粉砂岩和泥岩；胶结物以钙质为主，硅质、泥质占少部分；强度差异较大，极坚硬岩到软岩都有。
（2）断层、裂隙与地应力。在厂房顶拱轴线附近的探洞内，仅见两条断距2～40cm的小正断层。该区分布有4 组高角度裂隙，其密度为2～10 条/m，沿走向可见长度达46m，切层最大厚度12m，绝大多数裂隙宽度变化在0.016～0.15mm 之间。用应力解除法测得的地应力平均值是：σ1=3.92MPa，σ2=3.41MPa，σ3=1.80MPa。平均侧压力系数变化在0.46～0.87 之间。
（3）物理力学性质。各岩组的主要物理力学指标见表8-5。由层间剪切作用形成的泥化夹层主要有泥夹碎屑、泥膜和碎屑型3 种，其摩擦系数f 值分别为0.23、0.26 和0.28，C 值均按0.005MPa 使用。
表8-5 各类稳定性分析采用的主要指标表
（4）透水性。黄河水位135m左右，地下水位变化在135～137m之间。各岩组的透水性是各向异性的；它们的最大渗透系数都是近于垂直层面方向的；
、
岩组的最大渗透系数为0.14m/d，而
的垂直渗透系数为0.0013m/d，前者是后者的108 倍，可视后者为隔水层。厂房最深开挖标高为103.65m，部分开挖工程约在32m地下水水头之下进行。
2.有限元和边界元分析方法(www.xing528.com)
为基本查清由于开挖而引起的应力条件变化对各建筑物各部位的影响程度，选择相应的支护措施，利用E.Hoek等人的phases应力、位移分析程序包进行了分析。
（1）Phases程序的基本假定（局限性）。对每一岩性层假定成各向同性，建筑物长度为无限长，在其长轴方向上切取1 个断面进行平面应变分析；假定开挖轴线平行3 个应力中的一个主应力；弹性和不抗拉材料，允许超载力，其强度安全系数可以小于1，塑性材料强度安全系数总是大于或等于1。
（2）计算条件。施工分4 期进行，对每期开挖的毛洞及第一期毛洞加锚固的5 种情况进行计算。这里仅选用第4 期毛洞及其加支护系统2 的计算情况进行分析。对母线洞、尾水管洞等横洞，采用降低弹模的办法模拟；根据实测的构造应力比例（σv/σh）近似等于1.2 情况，将其概化成1.2；有限元的计算范围，重力方向长190m，水平方向长220m；边界元的计算范围是，上部至地面为自由边界，其余为无限边界。
（3）输入的岩体物理力学指标。γ、Es、Rc、μ和RMR 值如表8-5 所列；σh/σv=0.8（水平地应力σh，铅直地应力σv）；m、s 两个常数取决于岩石特性及其σ1 和σ3 作用时的破坏程度。对于完整岩石，E.Hoek 和E.T.Browh通过室内三轴试验得知，mi =15，s=1，对于岩体m、s 与RMR 有m = miesp（RMR-100/28）和S =esp（RMR-100/9）半经验性的公式关系。
（4）计算成果：
1）强度安全系数K。为某点的岩体抗压强度与开挖后该点的实际应力的比值。顶拱围岩的强度安全系数为3～4，有随侧压力系数的增大而减小的趋势；边墙围岩的强度安全系数为1.1～1.5，有随侧压力系数的增大而增大的趋势。围岩内未发现强度不足的情况。
2）主应力。随着侧压力系数由0.4增大到0.8，厂房围岩中的σ1 与σ3 都随之增大；随着厂房开挖深度的增加，顶拱的σ1 与σ3 都随之增加，而边墙中的σ1 与σ3 随之下降，原有σ1 应力集中的地方又释放了，由10.5MPa降至2.43MPa，在高边墙中部形成低应力区，个别地方出现拉应力。开挖完成后，在母线洞与尾水管洞之间的岩体，出现大批屈服点，同时在主厂房下游边墙下部和尾水管洞出口段的顶部出现了屈服点。
3）位移。围岩位移指向临空面。随着侧压力系数的增大，水平位移也增大、垂直位移呈减少的趋势；随着开挖深度的增加，水平位移增加的较快，而垂直位移增加的较慢；当顶拱开挖完成后，顶拱最大垂直位移为1.3～1.6cm，侧墙最大水平位移为1.5～2.7cm。
4）支护系统。对毛洞施加支护系统后，锚杆和锚索的应力均未达到屈服状态；支护系统除了减少X 方向上的位移外，对提高强度安全系数，降低拉应力等方面的效果都不明显。
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