用户名: 密码: 验证码:
大岗山水电站坝址左岸边坡稳定性研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
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。左岸边坡物质组成及结构特征复杂,且坡体中陡、缓倾坡外的岩脉和裂隙等不利组合尤其发育,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工程高边坡稳定性研究》科研项目,对坝址左岸的坡的稳定性进行了深入细致研究。
     大岗山水电站坝址左岸边坡谷坡高陡,开挖高度280~300 m,坡体深部发育多条岩脉和断层破碎带,中倾和缓倾坡外的不利结构面组合较发育,加之该区域为高地震烈度区,一旦发生地震,将严重威胁着边坡的稳定性,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,研究坡体变形破坏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详实的勘探资料,对左岸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,研究坡体变形破坏的成因机制。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,并在此基础上提出一些支护建议。取得的主要成果如下:
     (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)左岸边坡高陡,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-拉裂型。主要有平面滑移破坏模式,楔形块体破坏模式和卸荷松弛垮塌破坏模式三种。
     (4)由于边坡发育多条岩脉和断层,岩体完整性较差,边坡开挖后,裂隙带与岩脉或断层相互组合将构成分别以β79、以β166为潜在后缘滑裂面的不稳定块体。
     (5)边坡开挖后,前缘变得更陡,在各种工况条件下其稳定性系数与开挖前相比均有所下降,但都未超出规范要求。
     (6)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。
With large-scale energy exploitation and other large projects in China, the engineering geological problem in high-steep slope stability has been widespread, and become one of today's major engineering geological topics. The high-steep slopes, encountered during the water resources exploitation in China's southwest and northwest regions, are mostly located in China's north-south trend of earthquake tectonic belt and its western area. The complexity of rock structure, and the lower part of valley slope to a higher stress have formed the complex rock mechanics environmental conditions of the high-steep slopes in this area. To build high dams and large reservoirs under these conditions, the engineering geological problem in high-steep slope stability is not only an important element in the feasibility study of the project, but also of great practical significance in design, construction and safety during operation. Moreover, it will have a direct impact on investment returns.
     Dagangshan River Hydropower Station is one of the large-scale hydropower projects recently developed on the mainstream of Daduhe River. It is located in the middle reaches of this river in western Sichuan Province. This hydropower station is planned to be concrete double-curvature arch dam and to be installed capacity of 2.6 million KW. The material composition and the structural characteristics of the left bank are very complex, and the outward steep pour and slowly pour dikes and fracture, ect. Adverse combination is very developmental. whose stability has a direct impact on the safety of the dam. These factors are the top priorities of Dagangshan hydropower project. With the backing of the scientific research project on "The stability study on the high slope of Dagangshan River hydropower ", this paper conducts thorough and painstaking research on the stability of left bank top dam slope.
     The left bank dam slope of Dagangshan Power Station, with an excavating height of 280 ~ 300 m, is high and steep, and there are many dikes , faults and the outward steep pour and slowly pour adverse combination, developing at the deep slope. Moreover, as this region is of high earthquake intensity, the occurrence of earthquake will be a serious threat to the stability of the dam top slope and to the building and operation of the whole hydropower station. As a result, this will not only delay the project, but also bring about huge economic losses and serious social impacts. Therefore, the analysis of engineering geological conditions of the slope, the study on the cause mechanisms of the deformation and failure and the stability of the slope, the guidance to the optimized design and reasonable construction of the project, and the guarantee of slope safety during the construction and operation period are of important practical significance to the construction and normal operation of the hydropower station project.
     Based on field geological surveys and detailed prospecting data, this paper makes in-depth analysis on the environment geological conditions of the left bank’s dam-crest slope, to probe into the basic characteristics of slope’s rock-mass structure, and to study the cause mechanism of the slope deformation and failure. This paper adopts quantitative calculation, combined with other methods as qualitative analysis and numerical simulation, to comprehensively evaluate the dam’s stability. It also analyses those sensitive factors that affect the slope’s stability, thereby offering some supporting suggestions. Main achievements are as follows:
     (1)Located in the north sector of the Sichuan Yunnan meridional tectonic belts, Dagangshan hydropower station occupies the convergence position of multiple tectonic belts, with a minimum earthquake intensity of VIII degree, and relatively poor regional structure stability.
     (2) The dam crest slope at the left bank is high and steep, which is basically consisted of granite. As the grantie rock has strong unloading and rock-mass weathering, some places have exposed diabise dikes and granite aplite, resulting in poor rock mass integrity. Moreover, this hydropower station is located in high earthquake-intensity area. All these conditions go against the project security and stability of the slope. The steeper it becomes, the lower the slope’s stability will be.
     (3) According to field investigations and analysis, the slope’s deformation mode is preferred to be slipslip-tension fracture mode. There are plane sliding failure mode, the wedge block failure mode and the unloading and relaxation collapse mode.
     (4) The rock mass is of poor integrity resulting from a number of dykes and faults developing at the slope. After the slope excavation, fracture zone and dike or fault mutual combination will constitute unstable blocks,which putβ79,β166 as for potential sliding surface edge crack respectively.
     (5) With the excavation of the slop, the front of the slop becomes steeper. Under various conditions , the stability coefficient had decreased, compared with that before, but did not overstep the standards.
     (6) The results of numerical simulation overall accord with the general distribution laws of the slope stress field. And they keep in line with the analysis results of limit equilibrium analysis method, that is, the excavation has an apparent influence on the slope stability. Though the existing supporting system helps to improve the slope stability to some extent, it still cannot completely eliminate the impact of excavation with the limit of the supporting conditions.
引文
[1]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M](第二版).北京:地质出版社.1994年.
    [2]国家电力公司成都勘测设计研究院.四川省大渡河大岗山水电站可行性研究报告[3] [R].2006年4月
    [3]姜克春.缓倾角层状岩体边坡破坏规律的力学机理研究.[D].重庆交通大学硕士学位论文.2008年3月.
    [4]冯文凯,石豫川等.库水作用下公路岩质岸坡稳定性影响因素综合评判[J].地质灾害与环境保护. 2005年12月,第16卷,第4期.371-375
    [5]黄润秋,王士天,张倬元等.中国西南地壳浅表层动力学过程及其工程环境效应研究[M].成都:四川大学出版社. 2001年.
    [6]冯军.顺层岩质边坡开挖稳定性及支护措施研究[D].西南交通大学硕士学位论文.2005年9月.
    [7]李天斌.岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D].成都理工大学博士学位论文. 2002年5月.
    [8]吉峰.大渡河大岗山水库岩质岸坡稳定性研究[D].成都理工大学硕士学位论文.2005年6月.
    [9]黄润秋,许模,陈剑平等复杂岩体结构精细描述及其应用[M].北京:科学出版社.2004年6月.
    [10]王运生,罗永红,吴俊峰.中国西部深切河谷谷底卸荷松弛带成因机理研究[J].地球科学进展.2008年5月,第23卷,第5期.463-467
    [11]石豫川,冯文凯,刘汉超等.某水电站高边坡变形破坏模式及机制分析[J].西南交通大学学报.2004年05期.609-613
    [12]王士天,黄润秋,李渝生等著.雅砻江锦屏水电站-重大工程地质问题研究[M].成都科技大学出版社,1998.
    [13]薛翊国.锦屏一级水电站左岸渗流模型分析与高边坡稳定性评价[D].吉林大学博士学位论文.2006年06月.
    [14]夏红萤.锦屏一级水电站拱肩槽边坡稳定性研究[D].成都理工大学硕士学位论文2004年06月.
    [15]葛华.重庆市万州草街子双堰塘滑坡稳定性评价及治理工程优化设计[D].成都理工大学硕士学位论文,2003年05月.
    [16]林峰,黄润秋.边坡稳定性极限平衡条分法的探讨[J].地质灾害与环境保护.1997年12月,第8卷,第4期.9-13.
    [17]谷德振.岩体工程地质力学基础[M].北京:科学出版社.1979年.
    [18]张有天,周维恒.岩石边坡的变形与稳定[M].北京:中国水利水电出版社.1995年5月.
    [19] Romana M.SMR classification in. Proc.7th ISRM Congress 1991.
    [20] Romana M,etal.The SMR geomechanical classification for slopes,In:Proc.Int.Symp,on Landslides international conference and field trip on landslides.1996.
    [21]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社.1996年.
    [22]时卫民,郑颖人,唐伯明.滑坡稳定性评价方法的探讨[J].岩土力学,2003.8,Vol.24 No.4:545~548.
    [23] Janbu.N.Earth pressures and bearing capacity calculations by generalized procedure of slices. Proceedings of the fourth international conference on soil mechanics and foundation engineering. 1975, Vo1.2.
    [24]孙玉科等边坡岩体稳定性分析[M].北京:科学出版社.1988年2月.
    [25]胡厚田,赵晓彦。中国红层边坡岩体结构类型的研究〔J]岩土工程学报2006,06期,689-694
    [26]杜时贵。岩体结构面的工程性质〔M」北京:科学出版社1999
    [27]《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册[M](第四版).北京:中国建筑工业出版社.2007年.
    [28]王晅.京珠公路粤境南某标段花岗岩体高边坡构造环境研究及稳定性分析.「D]中南大学硕士学位论文.2005年09月
    [29]唐世强.反倾向岩质边坡变形机制分析及治理设计一以汤屯高速公路Ш标四号坡为例成都理工大学硕十学位论文2006年
    [30] 30中华人民共和国电力行业标准.水利水电工程边坡设计规范(DL/T5353-2006)[S].
    [31] 31中华人民共和国国家标准.水电枢纽工程等级划分及设计安全标准(DL 5180-2003)[S].
    [32]沈中超.两河口水电站庆大河泄水建筑物进口边坡稳定性评价[D].成都理工大学硕士学位论文.2008年06月.
    [33]张宇静.溪洛渡水电站左岸进水口工程岩体变形及稳定性评价.[D].成都理工大学硕士学位论文.2008年06月.
    [34] Romana M.SMR classification in. Proc.7th ISRM Congress 1991.
    [35]周维垣.高等岩石力学[M].北京:水利电力出版社.1990年6月.
    [36]陈新民,罗国煌.基于经验的边坡稳定性灰色系统分析与评价[J].岩土工程学报. 1999 21(5):638-641.
    [37]徐鼎平.基于三维数值模拟的边坡稳定性分析的整合方法研究.[D].马鞍山矿山研究院硕士学位论文.2007年04月.
    [38]黄润秋等.边坡块体稳定性分析系统用户手册[M]成都:成都理工学院工程地质研究所.1998年10月.
    [39]朱益军.高速公路路堑边坡稳定性研究[D].杭州浙江工业大学硕士学位论文.2001年1月.
    [40]中华人民共和国电力行业标准.建筑边坡工程技术规范(GB 50330-2002)[S].
    [41]李海光等.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社.2004年2月.
    [42]杨建.水利水电工程边坡稳定性的综合评价方法[D].北京:中国水利水电科学研究院博士后论文.1998年5月.
    [43]林清等.公路开挖边坡的稳定性分析方法研究[J].武汉:长江科学院院报.2003年10月.67-71
    [44]谭晓慧.边坡稳定可靠度分析方法的探讨[J].重庆:重庆大学学报.2001年6月.134-137
    [45]周育峰.边坡稳定性的可靠度分析[J].北京:公路.2003年9月.115-118
    [46]彭长胜等.用人工神经网络评价边坡稳定性[J].兰州:兰州铁道学院学报(自然科学版) . 2003年8月.212-214
    [47]夏元友,李梅.边坡稳定性评价方法研究及发展趋势[J].岩石力学与工程学报.2002年7期,1087-1091.
    [48]李树茂.神经网络方法在高陡边坡稳定性评价中的应用[J].武汉:武汉科技大学学报(自然科学版) .2003年9月.322-325
    [49]彭辉等.不同力学参数及工况对边坡稳定性影响的相关分析及模糊评判[J].宜昌:三峡大学学报(自然科学版).2003年2月.118-120
    [50]夏元友,李梅.边坡稳定性评价方法研究及发展趋势[J].岩石力学与工程学报.2002年7期.24-27
    [51]李海光等.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社.2004年2月.
    [52]王士川.抗滑桩的弹塑性理论分析[J].西安:西安建筑科技大学学报.1997年12月.
    [53]冯少杰,孙世国.边坡稳定性评价方法及其发展趋势[J].中国矿山工程.2007年,第1卷,第36期.332-336
    [54]昌乾.边坡岩体质量分类的SMR法及其应用实例[J].岩土工程技术.1998年1月,第7卷,第13期.212-216
    [55]张发明等.岩质高边坡预应力锚固问题研究[J].南京:河海大学学报.1999年11月.176-180
    [56]鹤见利.滑坡整治用摩擦压缩型锚杆[J].北京:探矿工程译丛.1997年第2期.125-128
    [57]徐年丰等.预应力岩锚内锚段作用机理与计算方法探讨[J].武汉:长江科学院院报.2002年6月.326-330
    [58]许万忠.节理裂隙边坡稳定性及锚注加固效应研究.[D].中南大学博士学位论文.2006年09月.
    [59]张发明等.岩质边坡预应力锚固的力学行为及群锚效应[J].武汉:岩石力学与工程学报.2000年第6期.433-437
    [60]斤军强,扬永兵.岩质高边坡治理初探[J].桂林:桂林工学院学报.2003年1月.28-30
    [61] Romana M. Practice of SMR classification for slope appraisal,Proc.5th int.symp.on landslide,1998,vol.2.1227-1231.
    [62]罗国煜等.城市环境与岩土工程[M].南京:南京大学出版社.2002年.
    [63]史新鹏.澜沧江小湾水电站2#山梁高边坡稳定性评价[D].成都:成都理工大学硕士论文.2006年6月.
    [64]李锁平.边坡锚固优化设计理论与应用[J].四川建筑科学研究.2002年12月,第28卷,第4期.87-90
    [65]赵长海主编.预应力锚固技术[M].北京:中国水利水电出版社.2001年12月.
    [66]程良奎,范景伦,韩军,许建平著.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出版社.2003年1月.
    [67]中华人民共和国建设部.《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)北京:中国建筑工业出版社,2002年2月.
    [68]李海光等.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社.2004年2月.
    [69]徐祯祥,闫莫明,苏自约.岩土锚固技术与西部开发[M].北京:人民交通出版社.2002.年10月.
    [70]张发明,陈祖煜,刘宁等.确定预应力锚索设计参数的优化方法[J].地下空间2001年12月,第4卷,第21期.253-257
    [71]邹金锋,李亮,阮波.预应力锚索在加固滑坡中的优化设计[J].矿业工程2003年12月,第1卷,第6期.18-20
    [72]王志平,唐慧杰,郑佳.预应力锚索在边坡稳定性加固中的应用[J].黑龙江水利科技.2003年3月,第3期.43-44
    [73]土层锚杆设计与施工规范(GBCS22:90) [S].
    [74]王维早.金安桥水电站左岸左岸坝肩高边坡稳定性与治理措施研究[D].成都:成都理工大学硕士论文.2005年6月.
    [75]赵明阶,何春光,王多垠编著.边坡工程处治技术[M].北京:人民交通出版社.2003年10月.
    [76]刘艳章.岩体结构面分布的分形特征及岩体质量评价研究.[D].武汉科技大学硕士学位论文.2004年05月.
    [77]白云峰.顺层岩质边坡稳定性及工程设计研究[D].西南交通大学.2005年9月.
    [78]邓聚龙.灰理论基础[M].武汉:华中科技大学出版社.2002年2月.

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700