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锦屏一级电站左岸高边坡岩体结构分析与边坡稳定性研究

刘斌  
【摘要】: 在建锦屏一级水电站位于四川省盐源县和木里县境内,是雅砻江干流上的重要梯级电站。电站设计装机容量3600MW,采用混凝土抛物线双曲拱坝,坝高305m,为目前世界上同类最高坝。坝区地质条件复杂,风化卸荷严重,边坡表面岩石破碎,研究高边坡岩体的地质力学模式,并进行稳定性分析对工程建设至关重要。 室内物理模拟试验和数值模拟相互结合的研究方法是边坡稳定性和破坏机理研究的重要方法。本文结合现场边坡地质条件,对锦屏一级水电站左岸缆机平台以上工程开挖边坡进行了研究,得出层状反倾向岩体的破坏模式;同时采用地质力学模型实验在室内对高边坡进行原形还原,进行了物理模拟实验,分析掌握边坡的变形破坏规律;为了与物理模拟实验相验证,更好的弄清楚边坡内部岩体应力和位移分布,采用FLAC3D进行建模,对边坡进行了数值模拟,模拟结果与物理模拟结果基本吻合,得到了详细的边坡内部各个部位的应力位移。为以后此类边坡工程稳定性分析工作提供了经验借鉴。 数值模拟无需实验,工作量小,同时FLAC3D软件在模拟大变形和弹塑性方面有其独特之处。边坡岩体自身的复杂和地质多样性,使得数值模拟结果是否可靠、正确性和真实性如何难以确保;而通过地质力学模型数据,可修正数值模拟参数,使得边坡模拟更加贴切真实结果,可信度较高,相互对比验证的研究方法是一种科学的研究手段。 本文中两种模型实验都考虑了相对较弱面煌斑岩脉,将它作为一单独层来模拟。煌斑岩脉为后期侵入岩,强度相对较低。从数值模拟结果来看,它使得应力和位移图呈现台阶状错动;从物理模拟情况看,内部深处存在煌斑岩脉的边坡表面位移稍大,坡脚岩体鼓出较快,边坡模型在坡脚位置首先破坏,但从整个变形破坏过程来看,对边坡整体稳定性影响不大。 研究表明:在重力荷载作用下左岸高边坡在坡顶出现拉应力区域,有细微的张裂缝,同时边坡坡脚位置变形量大,且有往外持续发展趋势,但边坡的变形破坏是一个时效过程和累进破坏过程,目前的稳定不代表永远的安全,尤其是在不利的工况下,如暴雨、地震和蓄水等,边坡的破坏趋势会进一步恶化。对于此类边坡采取加强支护加固措施和监测方案,将有利于边坡的安全。


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