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大渡河大岗山水电站右岸坝顶边坡稳定性研究

刘鹏  
【摘要】: 随着我国大规模能源开发及其它大型工程的兴建,高陡边坡稳定性工程地质问题已经普遍出现,并形成具有当今特色的主要工程地质课题之一。在我国西南、西北地区水能资源开发中遇到的高陡边坡,大多分布在南北向地震构造带及其以西地区。岩体结构复杂,谷坡深部地应力较高,构成了这一地区高陡边坡复杂的岩体力学环境条件。在这样的条件下修建高坝大库,高陡斜坡稳定性工程地质问题不仅将对工程修建的可行性决策起到重要作用,而且对高陡边坡的稳定性研究、设计、施工及运行期的安全具有十分重要的工程实践意义,并直接影响投资效益。 大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,它位于四川省西部大渡河中游,水电站拟采用混凝土双曲拱坝,拟装机260万KW。右岸坝顶边坡物质组成及结构特征复杂,且坡体深部有长大裂隙带发育,其稳定性直接影响着大坝的安全,属于大岗山水电站的一等大工程。本文依托于《大渡河大岗山水电站坝区高边坡稳定性研究》科研项目,对位于右岸坝顶边坡的稳定性进行了深入细致研究。 大岗山水电站右岸坝顶边坡谷坡高陡,开挖高度150~200 m,而且坡体深部发育有中缓倾坡外的XL316和XL9-15两个长大裂隙密集带,加之该区域为高地震烈度区,一旦发生地震,将严重威胁着坝顶边坡的稳定性,对水电站的建设及运行也将产生重大影响,不但会延误工期,而且将会造成巨大的经济损失和严重的社会影响。因此,分析边坡的工程地质条件,研究坡体深部长大裂隙的成因机制和边坡的稳定性,指导工程的进一步优化设计与合理施工,保证边坡工程在施工和运行期的安全,这对水电站的建设和正常运行具有十分重要的工程实践意义。 本文基于野外地质调查和翔实的勘探资料,对右岸坝顶边坡赋存的环境地质条件进行了深入分析,探讨边坡岩体结构基本特征,研究坡体深部裂隙密集带的成因机制。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,对影响边坡稳定性的敏感性因素进行分析,并在此基础上提出一些支护建议。取得的主要成果如下: 右岸坝顶边坡物质组成及结构特征复杂,且坡体深部有长大裂隙带发育,其稳定性直接影响着大坝的安全。 (1)大岗山水电站位于川滇南北向构造带北段,为南北向与北西向、北东向等多组构造的交汇复合部位,地震基本烈度为Ⅷ度,区域构造稳定性相对较差。 (2)右岸坝顶边坡高陡,坡体岩性主要为花岗岩,岩体风化卸荷强烈,局部出露辉绿岩脉、花岗细晶岩脉等,岩体完整性较差,加之处于高地震烈度区,这些都不利于工程边坡的安全和稳定;边坡开挖导致坡度更陡,边坡的稳定性将进一步降低。 (3)根据现场实地调查和分析,判定其变形模式为滑移-压致拉裂型,由于平洞揭露出的拉裂缝无次生泥充填且裂面相对较新鲜,推测裂隙密集带形成时代久远,边坡基本处于稳定状态。 (4)由于边坡发育多条岩脉和断层,岩体完整性较差,而且坡体深部揭露了两个裂隙密集带,其空间展布复杂,规模较大,边坡开挖后,裂隙带与岩脉或断层相互组合将构成分别以裂隙XL9-15和XL316-1为潜在底滑面的不稳定块体。 (5)坝顶边坡开挖后,前缘变得更陡,当地震加速度为0.251g时,开挖后的边坡处于失稳状态,原设计方案不能满足工程安全标准。 (6)地震加速度和潜在滑移面连通率是影响边坡稳定性的两个主要影响因素,而且连通率、地震加速度与边坡的稳定性基本呈线性关系。 (7)数值模拟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,即开挖对边坡稳定性影响较为明显,现有支护体系虽有助于改善边坡稳定状况,但由于支护条件的限制,仍然不能够完全消除开挖造成的影响。


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