规划建设的茨哈峡水力发电站是黄河上游龙羊峡以上,高程3000 m以下河段中最大的梯级水力发电站。该电站的交通位置位于青海省海南州兴海县和同德县交界处的茨哈峡出口段,距峡口上游约6.5km。地下厂房位于茨哈峡峡谷左岸,谷底黄河水面高程2750m左右,谷坡顶部高程3150m,岸坡高度400m,地形相对较齐整,坡度40~55°,地下厂房洞群分布于2721m~2794m高程。厂房硐室群由主厂房、副厂房、安装间、主变室和尾调室等组成,主厂房尺寸为216m×30m×60m(长×宽×高),主变室尺寸为163m×20m×25m,尾调室尺寸为53m×17m×73m。围岩岩性主要为变质砂岩夹板岩,断裂裂隙较发育。在如此复杂的地质条件下,开挖大跨度、高边墙的地下洞室群,地下洞室的围岩稳定性问题将是一个重大的工程地质问题。本文在对厂房区围岩地质条件、岩体结构特征及岩体质量等研究基础上,采用数值模拟(Flac-3D)、块体分析软件等手段,对地下洞室群的整体稳定性以及块体稳定性进行了研究,取得了以下主要认识:(1)研究了地下厂房围岩的工程地质状况以及岩体结构特征。厂房区地层为三叠系中统(T2),岩性以变质砂岩夹板岩为主,裂隙较为发育,岩体结构以薄~互层状为主。(2)通过多种方法对厂房区围岩进行综合分类评价,结果表明厂房区围岩以Ⅲ1类为主,Ⅱ类有一定的分布,Ⅳ类和Ⅲ2类岩体分布较少,其中Ⅲ1类占60.87%。(3)根据现场调查的成果,首先分析出勘探平硐及未来厂房洞群可能出现的破坏模式一共有四种,分别是(1)硬性结构面交错切割形成的楔形块体破坏(2)层间错动带fc密集带破碎岩体破坏(3)揉皱破碎的板岩发生的剥落或掉块(4)断层与层面或层间错动带切割围限形成特定边界的块体失稳。然后并利用块体计算程序对洞室不同构造部位的潜在块体进行稳定性分析,可知不稳定块体的个数分别为主厂房围岩中为23块、主变室为13块,尾闸调压室为12块,同时得到块体失稳模式分为滑落、沿单面滑动、沿双面滑动以及稳定这4种。(4)在对工程区岩体结构模型进行地质概化的基础上,采用Flac-3D模拟了地下洞室开挖后原岩应力、围岩应力、位移场、破坏区的变化的整体特征和剖面特征。得到以下认识:(1)原岩应力最大主应力范围为-17.05MPa~-0.019MPa,没有出现拉应力;小主应力范围为13.534MPa~0.211MPa,某些突出的山脊前缘出现了小范围的拉应力,这些地方在大小主应力作用下可能发生局部拉破坏,但坡表整体是稳定的。(2)围岩应力最大主应力的量值在-34.77MPa到1.883MPa之间,局部出现了拉应力和较大的应力集中;中间主应力量值在-25.659MPa~1.176MPa之间,其应力集中主要出现在硐室端墙、拱顶、拱角、底板处;最小主应力量值在-14.596MPa~1.775MPa之间,安装间端墙下部处应力集中程度较高;(3)位移场总体上表现为拱顶下沉,底板隆起,边墙内敛的变化趋势。其中总位移量最大值出现在主厂房中部的底板处,量值达到8cm左右。(5)通过Flac-3D数值模拟分析地下洞室间距、位置、洞向对围岩稳定性的影响。得到以下认识:(1)不宜减小主变室与尾调室净距,故原初步设计净距50m较为合理;(2)从围岩应力、变形和塑性区来综合评价,硐室群不宜向山体外移动过大距离;(3)硐室轴线与岩层走向平行时均对围岩稳定性不利,故建议硐室轴线与岩层走向大角度相交,以取60°及以上为宜。