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深切河谷岸坡开挖过程动态预警方法研究

张振华  
【摘要】: 我国目前在建或即将建设的大型水电工程主要位于我国西南高山峡谷地区,由于该地区边坡具有高、陡、地质条件复杂和形成历史特殊的特点,使得该地区水电工程建设过程中遇到的边坡开挖过程稳定性评价问题有其特殊性。为满足我国西南地区重大水电工程建设的需要,本文围绕我国西南地区深切河谷岸坡开挖过程动态预警方法研究这一岩质边坡开挖过程安全性评价课题,以糯扎渡水电站坝址区典型高边坡开挖为工程背景,在现有岩质边坡开挖过程稳定性评价研究成果基础上,系统地从深切河谷岸坡初始地应力场反演、边坡开挖过程岩体力学参数辨识和边坡开挖过程动态监测预警指标确定三方面开展研究,形成了一套较完整的深切河谷岸坡开挖过程动态预警方法。本文主要研究工作与获得的研究成果概括如下: (1)考虑地表剥蚀和河流侵蚀下切作用,研究了该地区近“V”字型对称河谷宽深比对岸坡初始地应力场的影响,给出了进行该地区近“V”字型对称河谷岸坡初始地应力场反演时需要考虑河谷下切因素影响的河谷宽深比范围;建立了地表剥蚀和河流侵蚀分层及其厚度的确定方法,为地表剥蚀和河流侵蚀下切过程的模拟提供合理的依据; (2)针对我国西南地区深切河谷岸坡高、陡、地质条件复杂和形成历史特殊的特点,建立了适合该地区深切河谷岸坡初始地应力场的三维非线性反演方法,为进行深切河谷地区初始地应力场的反演提供科学的方法; (3)针对由于地质和结构特征的不同造成的边坡变形破坏机制存在差异,以及同一边坡在不同施工开挖阶段的变形规律和量值也存在差别,采用工程类比方法获得的单一的静态的边坡变形监测预警指标是无法表达某一边坡在施工开挖过程中动态的变形规律和特征的问题,提出了基于设计安全系数和破坏模式的边坡开挖过程中动态变形监测预警指标的确定思路和方法,为边坡在每一步开挖过程中的整体变形破坏的动态预监测警提供了科学的方法。 (4)以糯扎渡水电站坝址区溢洪道消力塘左侧边坡为研究对象,将适合于我国西南地区深切河谷地区初始地应力场的三维非线性反演方法应用于云南澜沧江糯扎渡水电站坝址区初始地应力场的反演分析,为坝址区边坡开挖提供初始应力条件;采用智能位移反分析方法对溢洪道消力塘左侧边坡在770m-755m开挖步的岩体力学参数进行反演,为该边坡在755m-740m开挖过程中预警指标的确定提供岩体力学参数基础;将岩质边坡开挖过程动态监测预警方法应用于糯扎渡水电站溢洪道消力塘左侧高边坡755m-740m开挖过程安全状态的合理定位,为工程的顺利进行提供了技术保障。


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