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大渡河巴拉水电站近坝库区果尔巫段斜坡稳定性分析

作　者: 张楠
导　师: 许模
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 果尔巫斜坡坡体结构特征变形机制数值模拟分析稳定性评价
分类号: TV221.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

拟建的大渡河巴拉水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州马尔康县境内脚木足河段,系大渡河干流水电规划“3库22级”的第2级水电站,上接下尔呷梯级,下衔达维电站。该电站右岸果尔巫段斜坡长约600m,高约450m,上部为果尔巫侵蚀平台,覆盖有风成堆积物,结构较密实,且下部覆盖层类型较复杂。基岩主要有花岗岩及砂板岩组成,现场调查发现,花岗岩以及砂岩的卸荷深度普遍较高,部分段内花岗岩强风化段达50m。强卸荷导致斜坡岩体结构较松散,该段斜坡一旦发生滑动将会极大拟建电站的正常运行。本文主要以巴拉电站近坝库岸段斜坡做为主要研究对象。首先,对巴拉电站整个近坝库岸进行了分段,并将果尔巫段斜坡作为重点研究对象。此后,较全面的研究了果尔巫斜坡的工程地质条件,斜坡岩体的结构特征和变形特征等,利用现场试验及室内试验确定岩土体各项物理参数,并以此为基础,利用FLAC3D软件对果尔巫斜坡蓄水前的应力状态与蓄水后的变形机制进行分析,确定了斜坡潜在滑移面的位置。然后,通过分析现场调查资料对斜坡稳定性进行定性分析并利用GEO-SLOPE软件对斜坡稳定性进行定量计算。本文主要取得了以下成果:(1)巴拉电站近坝库岸共可分为五段,其中亚拉沟～打枪沟基座阶地库岸段内果尔巫斜坡距拟建中坝址约1.5km,该斜坡堆机体类型较复杂,且该段花岗岩卸荷深度较大。基于此,确定果尔巫斜坡为巴拉电站近坝库岸段斜坡的主要研究对象。(2)通过现场调查发现,果尔巫段斜坡覆盖层主要由风积物、冰积物、崩积物、坡积物、冰源泥石流组成,各覆盖层分布高程不一,但其厚度均较薄,方量较小,即使失稳,对水库正常运行不会造成较大的影响。果尔巫段斜坡基岩风化程度较低,但卸荷程度较高,岩体结构较松散,力学强度参数较低。(3)根据坡体原生结构面以及卸荷裂隙的发育情况可将岩体分为以下四种主要结构:整体-块状结构(A)、似层状结构(B)、缓裂控制结构(C)以及散体结构(D)。其中,强卸荷卸荷-整体块状结构(A1)、强卸荷-陡裂控制岩体(B1)以及强卸荷-陡缓控制岩体(C21)均有可能发生失稳破坏。通过对果尔巫段斜坡岩体的现场调查发现,果尔巫段斜坡岩土体存在倾倒变形、楔形滑动、平面滑动、圆弧滑动等变性破坏模式,但这些变性破坏模式所控制的范围十分有限,方量均不超过50方,即使发生滑动,对水库安全运行也影响不大。这说明果尔巫段斜坡变形主要集中在浅表部,而深层岩体并未出现明显变形。这与现场调查并未发现纵深拉裂缝的情况一致。(4)通过对利用FLAC3D对果尔巫斜坡研究表明,天然状态下坡体整体处于稳定状态,坡体局部出现一定的塑性变形单元,主要以剪切变形为主,但范围有限,且并未形成贯通的见破裂面;2-2剖面坡体后缘处陡缓转折部位出现了一定程度的应力集中现象。在水库蓄水后坡体各剖面稳定性均有一定程度下降,但位移和剪应变增量值均较小。(5)通过现场调查发现,果尔巫斜坡并没有发现大规模变形体,定性判断果尔巫段斜坡处于稳定状态。利用刚体平衡法计算斜坡稳定性结果显示,蓄水以前,即使在考虑遭遇强降雨以及Ⅶ度地震的情况下,斜坡均处于稳定状态。但2-2剖面安全储备较低。蓄水后,各剖面在各工况条件下均处于稳定状态,2-2剖面潜在滑体位于斜坡后缘,因此水库蓄水对2-2剖面稳定性无影响。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-19
  1.1 选题依据与研究意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 边坡稳定性理论的发展以及研究现状  12-14
    1.2.2 水库库岸边坡研究现状  14-16
  1.3 研究内容与技术路线  16-19
第2章研究区工程地质环境条件  19-30
  2.1 区域地质环境  19-26
    2.1.1 区域地形地貌  19
    2.1.2 区域构造背景  19-23
    2.1.3 区域地层岩性  23-24
    2.1.4 物理地质现象  24-26
  2.2 巴拉电站坝址区及果尔巫段斜坡地质环境条件  26-30
    2.2.1 巴拉电站坝址区地质环境条件  26-27
    2.2.2 果尔巫段斜坡地质环境条件  27-30
第3章果尔巫库岸段斜坡结构特征  30-43
  3.1 概述  30
  3.2 斜坡覆盖层的工程地质特性  30-36
    3.2.1 斜坡覆盖层类型  30-31
    3.2.2 斜坡覆盖层分布特征  31-32
    3.2.3 斜坡覆盖层结构特征  32-36
  3.3 基岩的岩体结构特征  36-42
    3.3.1 花岗岩岩体结构特征  37-40
    3.3.2 砂板岩岩体结构特征  40-42
  3.4 小结  42-43
第4章果尔巫段斜坡岩体结构类型及变形特征分析  43-52
  4.1 果尔巫段斜坡岩体结构类型  43-44
  4.2 主要边坡类型的地质-工程特征  44-46
  4.3 斜坡可能发生的主要失稳模式初步分析  46-51
    4.3.1 倾倒变形破坏模式  47-48
    4.3.2 陡缓裂隙组合滑动模式  48-49
    4.3.3 楔型体滑动模式  49
    4.3.4 平面滑动模式  49-51
    4.3.5 松散覆盖层变形破坏模式  51
  4.4 小结  51-52
第5章果尔巫段斜坡变形机制模拟分析  52-62
  5.1 模型的建立  52-53
  5.2 模型计算参数  53-54
  5.3 蓄水前坡体天然状态分析  54-58
  5.4 蓄水后坡体变形特征分析  58-61
  5.5 小结  61-62
第6章果尔巫段斜坡稳定性分析评价  62-76
  6.1 稳定性定性评价  62-63
  6.2 基于强度理论的斜坡稳定性计算  63-67
    6.2.1 刚体平衡法原理  63-66
    6.2.2 计算剖面及参数选取  66-67
    6.2.3 计算工况  67
  6.3 计算结果分析  67-74
    6.3.1 蓄水前坡体稳定性分析  67-70
    6.3.2 蓄水后坡体稳定性分析  70-72
    6.3.3 稳定性评价标准  72
    6.3.4 斜坡稳定性因素敏感性分析  72-74
  6.4 小结  74-76
第7章结论  76-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
攻读学位期间取得学术成果  82-83
授予硕士学位人员登记表  83

大渡河巴拉水电站近坝库区果尔巫段斜坡稳定性分析

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