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黄河茨哈峡水电站坝址区4~#倾倒体失稳模式及稳定性研究

马鑫磊  
【摘要】:茨哈峡水电位于青海省境内,是黄河干流龙羊峡以上、海拔3000m以下河段最大的梯级电站,最大坝高254m,是以发电为主,辅以防洪、拦沙等的大型综合性水利设施。4~#倾倒体位于茨哈峡水电站坝址区左岸、坝轴线上游478m-多宗龙洼沟,规模大、距坝近,其一旦失稳将直接威胁坝体安全。本论文在茨哈峡水电站区域及坝址区工程地质条件研究的基础上,对倾倒体的基本特征、变形破坏特征、形成机制、失稳模式和稳定性进行了详细分析,取得的主要成果及认识如下:(1)4~#倾倒体边坡主要地层属于三迭系中统第三岩组,主要岩性为薄层灰色板岩与灰绿色砂岩互层、局部为中~薄层砂岩夹板岩,整体为薄层-互层状反倾向结构,正常岩层产状为NE50°~65°NW∠69°~77°,倾倒后岩层倾角一般在40~60°,局部小于30°。该倾倒体属大型倾倒体,平面形态上呈条带状,岸坡陡峻,阶地不发育。根据变形破坏特征、坡体结构将倾倒体分为下游Ⅰ区、上游Ⅱ区,且总体上Ⅰ区倾倒深度略大于Ⅱ区。(2)根据工程实例统计,在前人的研究基础上,提出以岩层倾角、岩体风化卸荷特征、波速作为4~#倾倒体的倾倒强烈程度分级指标,并以此将4~#倾倒体划分为四个不同的典型变形带(区):表层倾倒松动破碎区、强烈倾倒变形区、中等倾倒变形区和轻微倾倒变形区。(3)结合对影响倾倒体变形破坏的地形地貌、岩性、岩体结构和应力条件等因素的研究,通过地质过程机制分析、物理模拟和数值模拟等手段研究了4~#倾倒体的形成机制,即:在坡体卸荷回弹的前提下,首先前缘岩体在重力作用下发生弯曲倾倒变形,并不断向上扩展,从而使岩板在持续的弯矩作用下发生折断破裂。(4)在倾倒体的形成机制和变形破坏特征的基础上,综合地质分析、数值模拟法和物理模拟法,对4~#倾倒体的失稳模式进行了研究,总体认为坡体失稳主要是在倾倒-折断的基础上,发生局部陡坡段的倾倒-崩塌和沿不同倾倒程度分界面的蠕滑-拉裂。(5)4~#倾倒体边坡以定性和定量分析法进行稳定性评价表明,边坡在天然和开挖工况下,整体均处于稳定状态,且开挖有利于边坡稳定性的提高,但由于坡体存在发生局部小范围崩落和滑塌的可能,因此在施工建设中,需对局部松散坡体进行清理,或通过喷射素混凝的方法加以临时治理,进而以确保施工的安全。


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