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大渡河大岗山水电站拱肩槽边坡稳定性研究

作　者: 包祎
导　师: 石豫川
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 大岗山水电站拱肩槽边坡深部卸荷裂隙极限平衡数值模拟
分类号: TV221.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着大型水利水电工程的修建,涌现出了越来越多的工程高边坡,而岩质高边坡通常处于复杂的地质环境中并具有复杂的地质结构,确保这些高边坡在施工和运行期的稳定,对于保证基本建设工程的顺利开展和充分发挥工程应用的作用,具有至关重要的意义。本文就大岗山水电站左右岸拱肩槽边坡为研究对象,采用现场调研与室内分析相结合,定性评价与定量计算相结合的方法对左右岸拱肩槽边坡进行研究。大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,设计最大坝高210m,总库容7.42亿m3,电站装机容量2600MW。坝址区两岸山体雄厚,谷坡陡峻,基岩裸露,自然坡度一般40°～65°,相对高差一般在600m以上,基岩以澄江期灰白色、微红色黑云二长花岗岩为主,此外,可见辉绿岩脉(β)、花岗细晶岩脉(γι)、闪长岩脉(δ)等各类脉岩穿插发育于花岗岩中,尤以辉绿岩脉分布较多。同时谷坡陡峻,地应力较高,岸坡岩体向河谷临空方向卸荷较为强烈。坝区无区域断裂切割,构造型式以沿脉岩发育的挤压破碎带、断层和节理裂隙为特征,从成因和性质上可将坝区结构面分为原生结构面、构造结构面,按其性状和充填物情况划分为刚性结构面和软弱结构面两类。文中对左岸拱肩槽边坡的断层、辉绿岩脉接触面发育特征、基体裂隙以及坝基裂隙密集带发育特征进行分析,对右岸拱肩槽边坡的断层、辉绿岩脉、基体裂隙以及深层卸荷裂隙的发育特征进行分析。通过分析边坡岩性特点、结构面类型、结构面的工程地质性质及特征,确定拱肩槽上下游及槽坡的不利组合(确定性组合、半确定性组合、随机性组合)。边坡岩体的变形破坏是边坡在自然历史过程中经历长期变形破裂演化,并在人类工程活动营力的影响和作用下所发生的,实际上,这一过程中,边坡的稳定性状况一直在产生非均匀性的降低。研究以边坡变形破坏模式及规律为主线,强调地质原型的调查,即边坡结构、已有变形破坏现象的调查与测量。在此基础上,建立边坡变形破坏的概念模型,并通过研究阐明边坡变形破坏现象的发育规律,通过对边坡开挖过程中的变形迹象分析,确定发生变形破坏迹象的成因,建立左右岸拱肩槽边坡变形破坏模式。在地质调查和定性分析的基础上,综合构建左右岸拱肩槽边坡的地质-力学-数学模型,运用定性分析的方法,从边坡的定量计算的稳定性系数和变形发展趋势的角度评价拱肩槽边坡的稳定性状况。通过二维极限平衡计算,分析左岸不利组合大块体的稳定性在各种工况下均满足要求,右岸大块体因断层和深部卸荷裂隙作为底滑面,稳定性系数较低,各种工况下均不满足要求,需加强支护。通过数值模拟分析,左岸边坡在开挖过程中,浅表层伴随着一定量的卸荷回弹,边坡位移量较小,随时间最后趋于稳定,右岸因XL316-1+f231的存在,整体稳定性较低,低高程开挖使其在前缘临空,易沿坡脚剪出。最后经过综合分析对左右岸拱肩槽边坡提出建议:对局部不稳定体作锚固处理,一旦发现延伸较长的裂隙带及软弱夹层时,就应采取相应系统锚固措施.;对右岸的深层卸荷裂隙和断层进行锚固处理,以提高右岸整体的稳定性,且在爆破施工过程中,应加强对各部位的监测工作,视监测情况,及时调整爆制参数或施工方法等,确保施工安全。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-17
  1.1 选题依据及研究意义  10-13
    1.1.1 工程概况  10-12
    1.1.2 研究意义  12-13
  1.2 国内外研究历史及现状  13-15
    1.2.1 边坡稳定性分析研究现状  13-15
    1.2.2 存在的主要问题  15
  1.3 研究内容及技术路线  15-17
    1.3.1 研究内容  15-16
    1.3.2 技术路线  16-17
第2章研究区工程地质环境条件  17-27
  2.1 区域概况  17-19
    2.1.1 自然地理概况  17
    2.1.2 区域地质条件  17-18
    2.1.3 地震  18-19
  2.2 坝区工程地质条件  19-27
    2.2.1 地形地貌  19-20
    2.2.2 地层岩性  20
    2.2.3 地质构造  20-21
    2.2.4 风化卸荷特征  21-22
    2.2.5 应力环境  22-23
    2.2.6 水文地质条件  23-24
    2.2.7 岩土体物理力学性质  24-27
第3章边坡岩体结构特征  27-66
  3.1 边坡岩性特点及结构面类型  27-32
    3.1.1 边坡岩性特点  27-28
    3.1.2 边坡结构面类型  28-32
  3.2 左岸结构面的工程地质特性  32-47
    3.2.1 断层  33-39
    3.2.2 辉绿岩脉上下接触面发育特征  39-43
    3.2.3 基体裂隙发育特征  43-46
    3.2.4 坝基裂隙密集带发育特征  46-47
  3.3 右岸结构面的工程地质特性  47-60
    3.3.1 断层  48-54
    3.3.2 辉绿岩脉上下接触面发育特征  54-56
    3.3.3 基体裂隙发育特征  56-57
    3.3.4 深层卸荷裂隙发育特征  57-60
  3.4 左右岸结构面的不利组合分析  60-66
    3.4.1 确定性组合  60-62
    3.4.2 半确定型组合  62-64
    3.4.3 随机性组合  64-66
第4章边坡变形机制及失稳模式分析  66-83
  4.1 左岸变形迹象分析及模式分析  66-73
    4.1.1 上游坡变形破坏迹象分析  66-69
    4.1.2 槽坡变形破坏迹象分析  69-70
    4.1.3 下游坡变形破坏迹象分析  70-73
    4.1.4 变形模式分析  73
  4.2 右岸变形迹象分析  73-82
    4.2.1 上游坡变形破坏迹象分析  73-79
    4.2.2 槽坡变形破坏迹象分析  79-80
    4.2.3 下游坡变形破坏迹象分析  80-82
    4.2.4 变形模式分析  82
  4.3 综合分析  82-83
第5章边坡稳定性定量分析  83-106
  5.1 极限平衡计算  83-89
    5.1.1 左岸极限平衡计算  84-86
    5.1.2 右岸极限平衡计算  86-89
  5.2 数值模拟分析  89-105
    5.2.1 左岸数值模拟  90-97
    5.2.2 右岸数值模拟  97-105
  5.3 综合分析  105-106
结论及建议  106-108
致谢  108-109
参考文献  109-111
攻读学位期间取得学术成果  111

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