前言

在山区峡谷兴建大型水电工程，采用地下发电厂房及相应地下引水系统，既可解决枢纽布置的空间限制问题，又可充分利用水头并提高水能利用效率，还能减少工程量和加快工程进度，这已成为众多大型水电工程优选的方案之一。21世纪以前，世界上约有20%的水电站发电厂房建在地下。如今，我国已建成常规水电站和抽水蓄能电站地下发电厂房超过100座，在建与拟建的还将超过100座，而且单座地下发电厂房正朝着单机大容量、洞室大尺寸、空间大规模的巨型化方向发展。

地下发电厂房及相应的地下引水系统由立体交叉的洞室群构成，是一种十分复杂的地下结构工程。由于洞室功能作用不同，洞室的断面与轴向迥异，洞室的排列更是上下层叠、左右交错。2007年建成的龙滩水电站地下洞室群，由119条（个）洞室组成，包括引水隧洞、厂房洞室、尾水隧洞以及辅助洞室和施工支洞等。该地下洞室群洞室总长约30km，总开挖量约380万m3，是当时世界最大规模的水电工程地下洞室群。

龙滩水电站地下洞室群围岩为陡倾角层状断裂岩体，地质条件复杂。在此类岩体中建造这种规模巨大的地下洞室群，此前没有相关工程经验，因此，地下洞室群工程建造是龙滩水电站建设的关键技术之一。

我国对水工地下洞室群的研究十分重视，“六五”期间，针对鲁布革水电站地下厂房的设计，设立国家科技攻关项目“水电站大型地下洞室围岩稳定和支护的研究和实践”，组织相关单位开展技术攻关；此后，根据工程建设需要，不断开展地下洞室群设计和施工技术研究，并取得了大量的研究成果，为大型水电工程地下洞室群的设计施工提供了理论和技术支持，指导了我国一批大型水电工程的建设，包括鲁布革、东风、二滩、广州抽水蓄能等众多水电工程，确保了这些大型水电工程地下洞室群的顺利建成，并积累了许多成功的经验。

2000年，原国家电力公司针对龙滩水电站建设实际，设立了“巨型地下洞室群开挖及围岩稳定研究”专题，对巨型地下洞室群开挖、围岩稳定控制和支护方式等关键技术进行重点攻关。该研究专题不仅解决了龙滩水电站地下洞室群设计和施工中的主要技术难题，而且加深了人们对复杂地质条件下大型地下洞室群围岩变形特征、稳定性等方面规律性的认识，提升了复杂地质条件下大型地下洞室群施工开挖程序和支护参数的设计水平，并为如何充分利用工程动态数据/（信息）进一步优化工程设计进行了深入的探索和实践。

龙滩水电站工程勘测设计历时较长，自1992年确定全地下厂房方案以后，中南勘测设计研究院对地下洞室群工程地质勘察、岩体力学特性、洞室群的布置、洞室群开挖施工程序、围岩变形破坏特征、围岩稳定控制、合理可靠的围岩支护加固措施、动态设计技术等问题，开展了深入、系统的研究，成功地解决了地下厂房顶拱大跨度（30.7m）施工安全、高直立岩墙（74.5m）开挖稳定及世界最大的岩壁吊车梁（荷载1050kN/m）施工质量等地下工程的系列难题；取得了地下洞室群月平均开挖量10万m3以上的成绩，多次刷新洞挖世界纪录。工程进度提前，建设质量优良，取得了明显的经济效益和社会效益。

为总结龙滩水电站地下洞室群设计和施工经验，推广项目研究成果，特别是陡倾角层状围岩洞室群稳定控制技术，笔者将所取得的主要研究成果编写成本书，希望能对大型复杂地下洞室群工程建设技术发展尽绵薄之力。

本书引用了大量勘测、设计、科研和文献资料。在此，谨向参与研究工作的单位、专家、学者表示衷心感谢！

由于研究工作周期长，数据和资料众多，加之作者水平所限，因而难免有不妥之处，敬请同行专家和读者斧正。

编者

2016年12月