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白鹤滩水电站坝区层间层内错动带成因及工程性状研究

作　者: 兰昌义
导　师: 赵其华
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 白鹤滩水电站 层间层内错动带 成因研究 浅表生改造 工程性状
分类号: TV221.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


白鹤滩水电站位于金沙江下游攀枝花至宜宾河段,四川省宁南县和云南省巧家县交界处,是我国继三峡、溪洛渡之后开展前期工作的又一座千万千瓦级水电站。坝区层间错动带厚度较大,空间延伸性好,构成坝区构造及岩体结构的基本格架;层内错动带在各玄武岩层中发育较普遍,是坝区岩体结构的重要组成部分。通过前人研究,坝区玄武岩原生建造特征、柱状节理玄武岩发育分布特征、地质构造特征、层间错动带发育特征等问题已基本解决,目前存在的主要问题是层内错动带空间发育分布特征、处于不同空间部位的错动带受后期改造程度及不同工程性状的错动带经历的改造过程等。因此,对错动带成因及形成过程的进一步研究具有非常重要的意义。在吸收前人研究成果基础上,通过现场对各岩流层小层划分,确定各层内错动带所在的空间位置,对各错动带内物质组成、擦痕情况、破裂性质定性描述及错动带起伏情况素描,并取样测年验证错动带活动的大致时间,对错动带内物质取样筛分,为错动带受后期改造过程分析及错动带工程性状的分区奠定基础。总结并归纳坝区错动带赋存的环境地质背景,以原生建造—构造改造—浅表生改造过程为主线,结合坝区构造及河谷演化史,阐述层间层内错动带空间发育分布特征及形成演化过程,并在此基础上建立坝区错动带形成演化的概念模型。最后,评价错动带危险性程度,详细分析其工程性状,为其参数取值及边坡稳定性评价提供参考依据。本论文重点研究坝区层间层内错动带赋存的环境地质背景,坝区岩体结构特征,错动带经历的建造改造总体特征,包括玄武岩原生建造,构造改造以及浅表生改造特征,各错动带在岸坡不同部位的发育规律。在此基础上对岸坡在构造、浅生及表生改造带中的空间发育模式及演化过程进行归纳,得出错动带形成过程的概念模型,划分错动带危险性等级。最后结合三个带中错动带发育特征对各错动带工程性状分区,并简要评价错动带对边坡稳定性所起的作用、提出处理方案。研究取得的主要成果如下:(1)坝区层间错动带发育模式以顺裂型和裂密带型为主,受地下水影响明显,工程性状以岩块岩屑型为主。层内错动带优势方位为N37°E,SE∠18°,总体宽度以小于5cm为主。左岸层内错动带的宽度、延伸长度总体上大于右岸,层内错动带附近地下水较为活跃,在错动带附近5~30cm范围内形成差异风化带。(2)层间凝灰岩建造是层间错动带形成的原生建造基础;底部相柱状节理玄武岩内部发育的横向微裂隙及岩性接触带等则是层内错动带的形成的主要建造基础。燕山期NWW-SEE向及喜山期NNE-SSW向构造应力作用,使错动带发生逆、正向错动。岩流层弯滑作用沿原生凝灰岩弱面产生层间错动带,错动程度自下往上逐渐减弱,而大部分层内错动带的形成主要是以岩流层面或层间错动带作为相对的潜在剪切面而伴生的低角度破裂,遵循瑞德尔剪切模式。坝区所在的金沙江下游河谷共经历了宽谷期和峡谷期两个阶段。宽谷期对应区域性剥蚀,岸坡岩体发生垂向卸荷;峡谷期岩体发生侧向卸荷。坝区错动带的浅生改造主要表现在岸坡岩体发生应力调整,沿错动带发生离面卸荷回弹和正向滑动,充填少量次生泥,以错动带为底界的深部拉裂缝显现,并在后期岸坡时效变形过程中张开。表生改造则是由于重力作用沿错动带继续发生正向滑动,在岸坡表部一定深度形成正常卸荷裂隙。错动带受浅表生改造迹象保留最明显的部位为勘Ⅰ~Ⅹ线附近。(3)根据各错动带在距岸坡不同深度的发育特征,将岸坡由内至外划分为构造、浅生及表生改造带。构造改造带内错动带厚度一般小于5cm,工程类型以岩块岩屑型为主,延伸至该区域的层内错动带一般向缓倾角充脉裂隙转变,甚至尖灭,且大多被钙质重新胶结。岩体较完整,地下水不活跃。浅生改造带内错动带厚度增加,工程类型以岩屑夹泥~泥夹岩屑型为主,多出现泥质条带与岩块岩屑互层,错动带内充填少量次生泥,上盘可见深部裂缝。表生改造带内错动带性状进一步劣化,错动带及次生泥厚度都增大,工程类型以泥夹岩屑型为主,带内物质可见次生泥、岩块、岩屑混杂,且胶结较差,上、下盘岩体破碎,冒顶现象明显,卸荷裂隙发育,且张开并充填大量次生泥。(4)左岸C2主要受构造改造和地下水作用较强,保留的浅表生改造迹象较少;C3-1受构造改造作用稍弱于C2,但受浅表生改造作用强烈,上部可见大量深部裂缝和卸荷裂隙;C3受构造改造稍弱于前两者,整体错动不明显。右岸层间错动带以构造改造作用为主,受浅表生改造作用留下的证据较少。大部分层内错动带以受构造改造作用为主;部分发育于岸坡表部的错动带经历构造改造及表生改造较明显;而发育规模、延伸长度、厚度都较大的层内错动带一般都经历构造、浅生、表生改造全过程,危险性等级也最高,如C3-1、C2、LS331、LS337、C-LS3310、LS333等。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-12
第1章 引言  12-20
  1.1 研究意义及选题依据  12-13
    1.1.1 研究意义  12
    1.1.2 选题依据  12-13
  1.2 国内外研究概况  13-17
    1.2.1 岩体结构国内外研究现状  13-15
    1.2.2 软弱结构面国内外研究现状  15-16
    1.2.3 岩体结构面成因研究历史及现状  16
    1.2.4 白鹤滩坝区岩体结构及相关研究进展  16-17
    1.2.5 存在的主要问题  17
  1.3 研究思路、研究内容及技术路线  17-20
    1.3.1 研究思路  17-18
    1.3.2 主要研究内容  18
    1.3.3 技术路线  18-20
第2章 错动带赋存的环境地质背景  20-45
  2.1 区域地质背景  20-25
    2.1.1 大地构造概况  20-22
    2.1.2 白鹤滩邻区地质概况  22-25
  2.2 地形地貌  25
  2.3 地层岩性  25-27
    2.3.1 二叠系上统峨眉山组玄武岩（P_2β）  26
    2.3.2 三叠系下统飞仙关组（T_1f）  26-27
    2.3.3 第四系  27
  2.4 地质构造  27-30
    2.4.1 原生建造特征  27-28
    2.4.2 断层  28-29
    2.4.3 错动带  29-30
    2.4.4 基体裂隙  30
  2.5 坝区岩体风化卸荷特征  30-33
    2.5.1 坝区岩体风化特征  30-31
    2.5.2 坝区岩体卸荷特征  31-33
  2.6 坝区地应力特征  33-35
  2.7 坝区构造演化史及河谷演化史  35-45
    2.7.1 坝区构造演化史  35-42
    2.7.2 坝区河谷演化史  42-45
第3章 坝区岩体结构特征  45-69
  3.1 坝区结构面分级  45-46
  3.2 Ⅱ级结构面发育总体特征  46-50
    3.2.1 Ⅱ_1级结构面发育特征  46-48
    3.2.2 Ⅱ_2级结构面发育特征  48-50
  3.3 Ⅲ级结构面发育总体特征  50-64
    3.3.1 Ⅲ_1级结构面发育特征  50-61
    3.3.2 Ⅲ_2级结构面发育特征  61-64
  3.4 Ⅳ级结构面发育总体特征  64
  3.5 Ⅴ级结构面发育总体特征  64-69
第4章 层间层内错动带发育规律研究  69-109
  4.1 错动带原生建造特征  69-73
    4.1.1 层间建造特征  69-70
    4.1.2 层内建造特征  70-73
  4.2 构造改造带中各错动带发育规律  73-86
    4.2.1 层间错动带构造改造特征  75-78
    4.2.2 层内错动带构造改造特征  78-86
  4.3 浅生改造带中各错动带发育规律  86-95
    4.3.1 错动带浅表生改造发生的条件  86-87
    4.3.2 层间错动带浅生改造特征  87-91
    4.3.3 层内错动带浅生改造特征  91-95
  4.4 表生改造带中各错动带发育规律  95-106
    4.4.1 层间错动带表生改造特征  96-98
    4.4.2 层内错动带表生改造特征  98-106
  4.5 小结  106-109
第5章 层间层内错动带发育模式及演化过程研究  109-121
  5.1 坝区各错动带发育模式研究  109-113
    5.1.1 构造改造带内错动带发育模式  109-110
    5.1.2 浅生改造带内错动带发育模式  110-112
    5.1.3 表生改造带内错动带发育模式  112-113
  5.2 坝区各错动带演化过程研究  113-117
    5.2.1 层间错动带演化过程  113-115
    5.2.2 层内错动带演化过程  115-117
  5.3 坝区错动带发育的概念模型  117-119
  5.4 坝区错动带危险性评价  119-121
第6章 错动带工程性状研究  121-125
  6.1 层间错动带工程性状分析  121-122
  6.2 层内错动带工程性状分析  122-123
  6.3 错动带对边坡稳定性的影响评价及处理建议  123-125
    6.3.1 错动带对边坡稳定性的影响评价  123-124
    6.3.2 处理建议  124-125
结论  125-128
致谢  128-129
参考文献  129-132
攻读学位期间取得学术成果  132

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水工勘测水工设计 > 水工勘测 > 工程地质和水文地质勘探
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