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《成都理工大学》 2008年
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雅砻江卡拉水电站田三滑坡成因机制及稳定性研究

厉成武  
【摘要】: 滑坡是一种全球性的自然灾害,危害性仅次于地震和洪水。雅砻江流域作为一个梯级开发的重点区域,已建、在建、规划的大型水库有12个,这些水库大多修建在地质条件非常复杂的高山峡谷地区。对于某些已经趋于稳定的老滑坡,由于水库修建将改变其原来赋存的地质环境,导致发生库岸再造,甚至使库岸发生变形乃至再次失稳滑动,给大坝、库岸堤防以及下游地区造成严重灾害。库岸失稳后果严重,轻者淤积库坝,使水库的库容减少,严重的甚至能摧毁大坝,涂炭生灵。巨型老滑坡由于其特殊的工程地质条件,对于坝址的选择会有重要的影响,甚至有时会起到决定性的作用。 卡拉水电站位于雅砻江中游,拟建混凝土重力坝,拟装机105万kW,初选上、中、下三个坝址进行比选。由于近坝址区发育5个巨型滑坡,滑坡体规模巨大,一旦失稳,不仅会造成水库淤积而且将危及大坝及其它枢纽建筑的安全。本文依托于《雅砻江卡拉水电站近坝址区(下游河段)滑坡成因机制及稳定性研究》科研项目,对位于坝址区的田三滑坡进行了深入细致研究。 田三滑坡为一巨型老滑坡,C区目前发育多条长大拉裂缝,变形迹象较明显,其稳定性对坝址的选择有重要影响。本文基于野外地质调查和翔实的勘探资料,对田三滑坡赋存的环境地质条件进行了深入分析,探讨滑坡基本特征,研究滑坡成因机制。采用定量计算,结合定性分析和数值模拟等方法,综合评价其稳定性状况,预测其发展趋势,并对影响滑坡稳定性的敏感性因素进行分析。对滑坡发生后的涌浪高度和是否堵江两个问题进行计算分析,在此基础上进行危害性分析,并综合评价其工程效应。取得的主要成果如下: (1)田三滑坡是一巨型老滑坡,为两期形成。滑坡边界较清晰,地形上总体前陡后缓。滑体物质组成分为三层:表层的坡积物及残坡积物(Q_4~(el+dl))、中部滑坡堆积(Q_3~(del))和底部滑带。田三滑坡根据工程地质条件不同,分为A、B、C三个区。A、B区目前稳定性较好,C区中前部目前发育多条长大拉裂缝,变形迹象较明显,结合变形观测资料分析,其安全储备不高。 (2)根据田三滑坡赋存的环境地质条件分析,田三滑坡成因机制为滑移~拉裂。是雅砻江右岸边坡在长期的内外营力作用下,发生顺层滑动而形成的。二维离散元动态模拟结果验证了其变形机制。 (3)滑坡稳定性分析: 1)定性分析表明:田三滑坡A、B区目前稳定性较好。C区变形迹象较明显,目前处于蠕变阶段,若C区失稳,有可能形成牵引式滑动,导致更大规模的滑体失稳。 2)对滑坡Ⅳ—Ⅳ′剖面所确定的计算模型的整体稳定性进行验算,然后对各期滑坡的整体稳定性分别进行校核,计算结果表明:水库正常运营期间,C区处于极限平衡状态;水库非常运营期间,滑坡不能满足安全标准,尤其稳定性较差的C区。 3)局部稳定性计算分析表明:在1986m蓄水位正常运营状况下,Ⅳ—Ⅳ′剖面局部出现4次滑动达到整体和局部的稳定。滑坡失稳方式为逐级解体:首先是C区出现失稳,然后B区出现渐进式破坏,最终滑坡形成新的平衡体而不再解体破坏。 4)数值模拟的分析结果总体上符合边坡应力场分布的一般规律,且与极限平衡分析法的分析结果是基本一致的,即田三滑体中前部处于临界状态或蠕滑变形状态,而且变形主要产生在中前部滑带附近。 (4)危害性分析及工程影响评价: 田三滑坡的危害性主要为淤积、涌浪和堵江,通过计算分析: 1)蓄水或地震工况下,田三滑坡淤积方量为110×10~4m~3,相对于卡拉水电站的库容,其影响较小。但是,滑坡区距水库大坝最近仅1km,大量的松散岩土体堆积于坝前,对安全行洪、水库清淤及发电设施的维护仍有不可忽视的影响。 2)田三滑坡在蓄水工况下,存在C区失稳的危险性,若C区全部失稳,则在入水点最高可引起73m的涌浪,传递至下坝址处最大涌浪高度达5.9m,超过1991m坝顶高程,存在翻坝的可能性;传递至中坝址处高达11m,超出坝顶8~11m,存在翻坝的危险性。 3)如果田三滑坡前部C区失稳,将在雅砻江段形成高约34m的天然堆积土石坝,堆积坝坝顶高程约1930m,略高于地下厂房出水口设计洪水位(1929.37m),并对施工期上坝址下游围堰等建筑有一定影响。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P642.22

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