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牙根水电站2号拉裂松动岩体边坡稳定性研究

贾留杰  
【摘要】: 牙根水电站是雅砻江中下游的控制性水库电站工程,对整个雅砻江梯级电站的开发影响巨大。2号拉裂松动岩体边坡紧靠坝前,且具一定的变形迹象。研究该边坡的成因及变形破坏机制,评价预测其在各工况下的稳定性,对保障电站的安全运营等具有重要的实际意义。 本文在2号拉裂松动岩体边坡的基本地质条件、岩体结构特征、变形破裂迹象等研究基础上,分析2号拉裂松动岩体的形成机制,并用数值模拟方法再现拉裂松动岩体的形成过程。在定性判断其稳定性的基础上,结合刚体极限平衡理论及数值模拟方法对边坡各工况下的稳定性进行评价及预测。具体内容及成果如下: (1)总结了2号拉裂松动岩体边坡的岩体结构特征,并初步建立了地质结构模型。将结构面分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级结构面,并对其性状特征进行了详细的描述。根据结构面发育的空间差异,将谷坡细分为Ⅲ-1和Ⅲ-2两个亚区,分别阐述了分区内的结构特征。2号拉裂松动岩体的变形破坏主要受N10-30W/NE∠14-25°,N45-70W/NE∠25-35°两组缓倾角Ⅲ级结构面的控制,呈平缓厚板状结构,其破坏方式主要为蠕滑拉裂或滑移(压致)拉裂型。 (2)详细研究边坡变形破裂特征,综合边坡地质环境条件,结合边坡拉裂松动的定量指标,确定2号拉裂松动岩体的边界条件:底界在上游侧Ⅶ线一带较高,底界高程约2526m,底界受f35-6(N10°W/NE∠15°)断层的控制;向下游逐渐降低,至Ⅸ线一带接近河床一带,底界主要受f33-11(N18°W/NE∠15°~22°)断层的控制;上游侧边界为F10断层,下游侧边界为PD45平硐上游某浅沟,拉裂松动岩体顺河长约690m;推测后缘边界呈圈弧形,后缘地表最大高程约为2760m。 (3)受岩性、岩体结构、高地应力场背景及谷坡地貌演化等地质条件的控制,结合对拉裂松动岩体形成起主要控制作用的缓倾角结构面的成因分析表明,拉裂松动岩体是处于高地应力条件下具有特定岩体结构的谷坡岩体,在河谷强烈下切过程及重力场作用下发生浅表生改造而成。用有限元数值模拟方法较好地再现了拉裂松动岩体形成的机制过程。 (4)综合定性及定量分析方法,评价预测2号拉裂松动岩体的整体稳定性。研究表明拉裂松动岩体整体处于基本稳定状态,但是安全储备不大。运用刚体极限平衡理论进行稳定性计算分析验证,表明2号拉裂松动岩体在天然工况及暴雨工况下,整体处于基本稳定状态;在地震工况、蓄水工况下,拉裂松动岩体整体处于不稳定状态;在蓄水+地震工况下,拉裂松动岩体整体处于不稳定状态。稳定性有限元模拟结果进一步验证了对2号拉裂松动岩体边坡的稳定性地质判断和刚体极限平衡计算结果。 (5)根据评价结果,建议对2号拉裂松动岩体作进一步的勘探,以进一步确定拉裂松动岩体的边界条件,评价其稳定状况;对该拉裂松动岩体的稳定性及相应的处理措施作进一步论证。并对该拉裂松动岩体的变形进行监测。


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