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澜沧江糯扎渡水电站开挖边坡稳定性工程地质系统研究

卢书强  
【摘要】: 复杂地质环境条件下的岩石高边坡稳定性问题是我国大型水电工程建设中的一个重大工程技术难题。在建的澜沧江糯扎渡水电站坝高261.5m、装机容量5850MW,并且处于复杂的地质环境条件之下,工程施工后将在不同部位形成众多的岩质高陡边坡。这些边坡的规模、地形地质条件及边坡地质结构类型各异,潜在的变形失稳模式复杂多样,开挖边坡稳定性问题尤为突出。本文以糯扎渡水电站工程地质环境条件、复杂边坡岩体结构成因特征的研究为基础,以岩质开挖边坡的稳定性研究为核心,通过各种方法评价和预测了不同结构类型边坡的稳定性。通过这些工作,以期获得一套具有一定理论意义并可指导工程实践的岩质高边坡在复杂地质环境条件下的稳定性评价方法。在系统的研究工作中主要取得了如下研究成果: (1)查明了研究区的工程地质环境条件,认为该区岩体结构的形成经历了复杂的构造改造过程。坝区岩体经过六期构造活动形成现今构造体系,主要构造现象表现为断层和节理。根据工程区地层岩性、地质构造、风化卸荷及岩体结构类型的情况,将枢纽区的工程地质条件分为六个区。 (2)发现枢纽区西侧存在一个规模较大的穹隆构造,穹隆构造挽近期以来的隆升过程造就了现今边坡岩体特殊的变形破裂现象——环状和放射状夹泥张性破裂带。这些夹泥张性破裂带的存在,使得边坡岩体结构进一步复杂化,并弱化了整个边坡岩体的力学性能。 (3)应用边坡岩体质量分级的研究成果,采用定性与定量分级相结合的思路,建立了工程区边坡岩体质量分级的现场定性分级法和修正的CSMR分级法,最后对各工程开挖边坡进行综合岩体质量分级。根据岩体强度经验准则的最新研究成果,对工程边坡岩体的力学特性进行了研究,并结合现场试验,给出各级岩体的综合抗剪强度和变形参数指标。 (4)在已有岩体结构研究成果的基础上,建立了边坡岩体的地质—工程分类系统,将工程区边坡分为六大类、十四亚类。从边坡岩体结构角度出发,将工程边坡的地质结构类型和变形破坏模式联系起来,系统总结分析了工程区边坡的主要变形破坏模式,并对其变形破坏机理进行研究。 (5)对工程区几个典型结构边坡——似层状陡倾坡外结构控制型边坡、似层状陡倾坡内结构控制型边坡、层状缓倾坡内结构控制型边坡以及块(碎)裂结构控制型边坡的稳定性,采用“地质过程机制分析”和“定量评价”相结合的方法,运用“系统工程地质”和“变形过程控制”的理论,进行分析研究。建立不同结构类型边坡稳定性计算的技术思路和方法体系,从地质专业的角度提出相应的支护措施建议: ①似层状陡倾坡外结构控制型边坡主要发生平面滑动或崩塌,可采用刚体极限平衡法和有限差分法(FLAC)分析评价其稳定性。在施工中应及时在边坡中、上部位采取锚索加固措施,并尽量减少对坡脚的开挖; ②似层状陡倾坡内结构控制型边坡的主要破坏方式是倾倒变形,离散单元法是分析倾倒变形破坏的较为有效方法。边坡施工开挖后,应及时在坡脚和断层发育部位进行锚索加固措施,以防止岩体倾倒变形的进一步发展而产生破坏; ③层状缓倾坡内结构控制型边坡,岩体内发育有软弱夹层,滑移—压致拉裂或塑流—拉裂破坏是其最主要的变形破坏方式,并且在高强度暴雨作用下可能产生平推式滑动破坏,可采用有限元、有限差分法分析评价其稳定性。此类边坡在施工期要特别做好防、排水工程,并在边坡中上部软弱夹层和断层发育部位进行锚索加固措施; ④块(碎)裂结构控制型边坡的主要破坏模式是圆弧型滑动和局部块体楔形滑动,可采用极限平衡法及有限差分法分析评价边坡的稳定性。在工程边坡开挖中应及时进行喷锚支护,并在坡脚及断层发育部位采取锚索加固措施。


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