以锦屏一级水电站地下厂房的洞室做工程原型，开展洞室时效劈裂破坏现象研究，选用模型加载系统以及试验得到的相似材料各成分配比，对模型进行四种不同工况下的试验，依次分析最大主应力方向及量值和垂直开挖方向的应力量值的影响。工程现场的地应力水平达30MPa，模型试验的应力相似比等于重度的相似比乘以几何相似比，即1∶50。所以四组模型试验的应力分布状况见表7-3。
试验模拟的工程原型为锦屏一级水电站地下厂房洞室，其围岩属于大理岩，大理岩的强度并不高，可是该地区具有很高的地应力，据实测一般为26～38MPa。尽管洞室所处位置的直接深度为300多m，可是该区域山岭险峻，位于后方的高山高度接近2000m。这样，洞室所承受的荷载为重力与地应力之和，量值大概相当于800～1000m的埋置深度处的量值。据实测，岩样所取位置的垂直地应力大约21MPa。断面形状是高边墙直拱形，尺寸为6900mm×3000mm，现场水平构造应力占主导，测得该地区地应力侧压力系数是1.5。
模型试验所选取的相似比是1∶50，实际工程所模拟的空间是：长（开挖方向）×宽（垂直开挖方向）×高（上下方向）=30m×30m×30m，根据这个范围算出模型尺寸是：长×宽×高=0.6m×0.6m×0.6m，模型断面尺寸为138mm×60mm。图7-12为四种不同试验工况的加载方式示意图。各工况如下：
（1）工况一 洞室竖向自重应力σz按γh计算；σz=γh=21MPa，按照应力相似比1∶50计算，得σz=0.42MPa；垂直开挖方向的水平地应力根据实际测量σx的地应力系数1.5计算，即1.5γh；因此σx=1.5γh=31.5MPa，按照应力相似比1∶50，得σx=0.63MPa；平行开挖方向的水平地应力σy采用1.7倍材料抗压强度进行加载，σy=（1.7×89.4）MPa=152MPa，按照应力相似比1∶50，得σy=3.04MPa。
（2）工况二 洞室竖向自重应力σz按γh计算；σz=γh=21MPa，按照应力相似比1∶50计算，得σz=0.42MPa；垂直开挖方向的水平地应力根据实际测量σx的地应力系数1.5计算，即1.5γh；因此，σx=1.5γh=31.5MPa按照应力相似比1∶50，得σx=0.63MPa；平行于开挖方向的水平地应力σy采用1倍材料抗压强度加载，σy=（1×89.4）MPa=89.4MPa，按照应力相似比1∶50，得σy=1.79MPa。
（3）工况三 模型洞室竖向自重应力σz=γh=21MPa，按照应力相似比1∶50计算，得σz=0.42MPa；平行于开挖方向的水平地应力σy=1.5γh=31.5MPa，按照应力相似比1∶50，得σy=0.63MPa，垂直于开挖方向的水平地应力σx采用1.7倍材料抗压强度加载，σx=1.7×89.4=152MPa，按照应力相似比1∶50，得σx=3.04MPa。
（4）工况四 洞室竖向自重应力σz按γh计算；σz=γh=21MPa，按照应力相似比1∶50计算，得σz=0.42MPa；平行于开挖方向的水平地应力σy采用1.7倍材料抗压强度加载，σy=（1.7×89.4）MPa=152MPa，按照应力相似比1∶50，得σy=3.04MPa。垂直于开挖方向的水平地应力σx根据侧压系数2.5运算，即2.5γh；σx=2.5γh=52.5MPa，按照应力相似比1∶50，得σx=1.05MPa。
试验步骤如下：(www.xing528.com)
（1）第一步 利用液压控制系统对模型施加荷载，模型荷载按比例逐级施加，一直到最终达到荷载设计值。
（2）第二步 在加载过程结束以后，维持所加荷载量恒定，利用全断面开挖的方法对模型洞室开展开挖施工。
（3）第三步 当开挖结束以后，继续维持所加荷载恒定，开启围岩劈裂流变控制模式。
表7-3 模型试验工况
图7-12 模型试验的四种工况
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