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《成都理工大学》 2014年
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新疆某水电站上坝公路K0+100~K0+876段边坡失稳机理研究

段雪琴  
【摘要】:边坡稳定性尤其是库岸边坡稳定性问题是水电工程中的常见问题。许多水电工程一般修建于高山峡谷地区,在工程建设及运行过程中不可避免的面临诸如岩质斜坡、人工开挖边坡失稳以及已有滑坡或崩塌等斜坡灾害复发的威胁。尤其是对于近坝库岸段的斜坡,它们一旦失稳,产生高的滑速、涌浪将严重威胁坝体及相关设施的安全。因而,深入研究这类斜坡变形破坏的边界条件、形成机制、稳定性现状及其变化趋势是提出切实可行的工程治理措施的关键。本文以新疆某水电站坝前左岸变形边坡为例,在工程地质条件调查的基础上,详细地对其基本特征、形成及失稳机理进行了研究。论文取得的主要成果及认识有以下几方面:(1)结合边坡赋存的地质环境条件,通过野外地表调查基本查明了蓄水前、后变形边坡的变形范围。变形边坡根据地形地貌、坡体结构以及变形破坏特征可分为上游Ⅰ区和下游Ⅱ区。(2)受区域构造裂隙、岩体风化及卸荷等影响,坡体浅表生改造作用较强烈,岩体完整性较差,卸荷拉裂明显,主要呈碎裂结构。向坡体以内主要为次块~块状结构,具体明显的分带性。勘探平硐调查发现,坡体主要受陡倾坡外、陡倾坡内和缓倾坡外三组结构面控制。(3)蓄水前野外调查发现边坡变形破坏主要发生在坡体中后部位,且上游Ⅰ区较下游Ⅱ区变形显著。蓄水后变形边坡变形破坏主要发生在上游Ⅰ区,沿着蓄水过程中新产生的拉裂缝发生发生大错落变形,最大错落位移约15m,下游Ⅱ区除受Ⅰ区牵引部位发生变形破坏外,其它部位变形均不显著。(4)根据监测资料分析表明,蓄水前边坡整体处于持续蠕滑变形,上游Ⅰ区边坡变形速率较下游Ⅱ区相对较快,坡体稳定性也相对较差。蓄水后边坡变形破坏速率按不同部位相差较大,上游Ⅰ区坡体在2013年1月16日发生剧滑,随后速率降低,坡体保持相对稳定状态。下游Ⅱ区除受上游Ⅰ区16日变形破坏牵引坡体外,虽存在小的持续变形,但位移、速率很小,变形边坡下游Ⅱ区整体相对稳定性较好。(5)边坡发生变形破坏除了原始岸坡浅表部岩体风化、卸荷较强烈,节理裂隙较发育,尤其顺坡向卸荷裂隙较显著,坡体卸荷较深,以及边坡发育的陡倾坡外(内)和缓倾坡外的三组控制性结构面等内在影响因素外,其外在影响因素主要为:(1)工程开挖爆破作用、(2)库水位作用。边坡在内外因素的影响下发生变形破坏的机制为由于该边坡顺坡向或陡倾结构面较发育,边坡开挖后因卸荷回弹以及爆破振动作用下诱发的变形,其变形特征表现为后缘沿陡倾结构面拉裂、倾倒性质,在库水位的作用下最后沿与后缘拉裂缝贯通的陡倾结构面发生滑移-拉裂变形破坏。(6)通过GeoStudio数值模拟变形边坡形成及演化机理得到:(1)上游Ⅰ受边坡爆破振动的影响较大,下游Ⅱ区相对较小;边坡开挖爆破的振动荷载对边坡变形影响较大:一方面振动的坡高效应,加速了坡体尤其是突出的松散岩体的变形;另一方面,坡体在持续的振动荷载作用下,降低了结构面的力学强度,也加速了坡体的蠕滑。(2)Ⅰ区边坡在公路爆破开挖后,坡体内应力发生重分布变形边坡范围内应力总体有所降低,最大主应力因应力重分布局部有增大现象,最小主应力在坡面的低应力区有所增大,最大拉应力达0.4MPa;Ⅱ区边坡天然状态下坡体应力场在变形边坡范围内最大主应力2 MPa、最小主应力0.4 MPa,坡顶一带有少量拉应力分布。(3)Ⅰ区边坡在库水位从由1415m上升至1475m阶段,坡体变形不显著,库水位对坡体的影响较小,而从1475m上升至1490m阶段坡体沿着潜在剪切滑移面发生滑移-拉裂破坏,剪出口位于河谷上方;Ⅱ区边坡在整个蓄水过程中变形量相对较小,蓄水过程中深部塑性区逐渐增加,但蓄水至1490m时仍未贯通,说明蓄水过程中库水位对下游Ⅱ区坡体影响较小。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U416.14

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