金沙江白鶴灘水電站拱肩槽邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、人們在從事生產(chǎn)和建設(shè)過程中，不可避免地要對巖石圈表層巖體進(jìn)行改造，其中水利水電、采礦和道路的修筑等大型基礎(chǔ)建設(shè)對巖體的開挖，往往會(huì)形成許多巖質(zhì)高邊坡。在大型水電站建設(shè)中，由于工程規(guī)模的不斷增大和地形地質(zhì)條件的限制，拱肩槽邊坡的高度也越來越大，穩(wěn)定性問題日益突出，因此查明拱肩槽邊坡的工程地質(zhì)條件，并采用定性的地質(zhì)分析與定量計(jì)算的方法，對其穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究，并得出最優(yōu)開挖坡比，為白鶴灘水電站的建設(shè)提供依據(jù)，這對水電站的修建和正常運(yùn)行都具有

2、十分重要的工程實(shí)踐意義。
　　 本文以白鶴灘水電站左、右岸拱肩槽邊坡為研究對象，針對拱肩槽邊坡的工程地質(zhì)條件，充分吸收“地質(zhì)過程機(jī)制分析”、“量化評(píng)價(jià)”和“巖體結(jié)構(gòu)控制論”等先進(jìn)學(xué)術(shù)思想，在了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和收集前人研究資料的基礎(chǔ)上，采用定性的地質(zhì)分析和定量計(jì)算的研究思路。主要通過區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件研究，地表和平硐揭露巖體結(jié)構(gòu)面的大量現(xiàn)場調(diào)查，并結(jié)合室內(nèi)統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)拱肩槽部位不同層次結(jié)構(gòu)面的空間發(fā)育規(guī)律，建立巖體結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)而

3、并對拱肩槽邊坡進(jìn)行不同工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)，主要研究內(nèi)容如下：
　　 （1）在前人研究的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場調(diào)研，對白鶴灘水電站壩區(qū)及拱肩槽邊坡的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)研究：主要包括區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、拱肩槽邊坡的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及風(fēng)化卸荷等方面。
　　 （2）拱肩槽邊坡的巖體結(jié)構(gòu)特征研究：文中分別對左、右岸上、下游側(cè)邊坡的巖體結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究分析。主要包括對壩區(qū)原生建造結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造改造結(jié)構(gòu)面及表生改

4、造結(jié)構(gòu)面，即不同規(guī)模斷層、層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶、深部裂縫及基體裂隙發(fā)育特征及其分布規(guī)律進(jìn)行分級(jí)、分類研究，指出各邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征的相同處與不同處。根據(jù)各級(jí)結(jié)構(gòu)面的特征及其組合研究，對左、右岸拱肩槽邊坡進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū)，并對控制性邊界的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行賦值。以建立合理的巖體結(jié)構(gòu)概化模型，為后續(xù)的變形機(jī)制分析和定量計(jì)算建立科學(xué)的事實(shí)依據(jù)。
　　 （3）拱肩槽邊坡巖體質(zhì)量分級(jí)研究：為了正確分析拱肩槽邊坡整體的穩(wěn)定性，確定合理的開挖坡比，在

5、對巖體結(jié)構(gòu)特征研究的基礎(chǔ)上對巖體進(jìn)行定性分級(jí)和定量分級(jí)。擬采用現(xiàn)場定性分級(jí)與定量分級(jí)相結(jié)合的研究方法；定量分級(jí)采用中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范（SL386-2007）》中推薦的CSMR 分級(jí)法。綜合兩種分級(jí)結(jié)果，得出綜合分級(jí)結(jié)果。
　　 （4）左、右岸拱肩槽邊坡穩(wěn)定性分析：結(jié)合邊坡巖體變形失穩(wěn)模式，在自然邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，通過地質(zhì)分析對拱肩槽邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行定性分析，并選用極限平衡計(jì)算和塊體理論計(jì)算對

6、拱肩槽邊坡整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性進(jìn)行定量的分析與評(píng)價(jià)，并為最優(yōu)坡比的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　 論文獲得的主要成果如下：
　　 （1）拱肩槽邊坡主要控制性結(jié)構(gòu)面有：F17、f108、f110、f111、f112、F16、f247、f249等斷層；C3-1～C6、LS423、LS414、LS3319、RS621等層間層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶。
　　 （2）白鶴灘水電站邊坡巖體質(zhì)量較好：左岸巖體以Ⅲ1級(jí)為主，約占52.9％，其次是Ⅲ2級(jí)

7、和Ⅱ級(jí)，分別占18.3％和14.5％，Ⅳ級(jí)巖體約占14.3％，Ⅴ級(jí)巖體僅占1％（僅出現(xiàn)在左岸下游側(cè)）；右岸巖體以Ⅱ級(jí)為主，約占44.2％，其次是Ⅲ1級(jí)和Ⅲ2級(jí)，分別占27.6％和19.4％，Ⅳ級(jí)巖體約占8.8％，右岸未見Ⅴ級(jí)巖體。
　　 由此可見，拱肩槽邊坡巖體質(zhì)量較好，可利用程度較高，邊坡的穩(wěn)定性較好，且右岸拱肩槽邊坡的穩(wěn)定程度要好于左岸。
　　 （3）左岸自然邊坡和拱肩槽工程邊坡整體上均處于穩(wěn)定狀態(tài)。局部不穩(wěn)定塊體有

8、7個(gè)，且規(guī)模較小，影響深度有限，在自然狀態(tài)和拱肩槽開挖過程中也都處于穩(wěn)定狀態(tài)，僅在下游側(cè)局部可產(chǎn)生小規(guī)模的崩塌，施工前應(yīng)進(jìn)行清危處理。
　　 （4）右岸自然邊坡和拱肩槽工程邊坡整體上均處于穩(wěn)定狀態(tài)。局部不穩(wěn)定塊體有3個(gè)，且規(guī)模較小，影響深度有限，在自然狀態(tài)和拱肩槽開挖過程中也都處于穩(wěn)定狀態(tài)。右岸壩上邊坡整體和局部均處于穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 （5）拱肩槽邊坡最優(yōu)設(shè)計(jì)坡比：左岸拱肩槽邊坡：微新及弱下風(fēng)化巖體：1：0.2～1：0.

9、25；弱上風(fēng)化巖體：1：0.35～1：0.5；覆蓋層：1：1.1～1：1.2。右岸拱肩槽邊坡：微新及弱下風(fēng)化巖體：1：0.20～1：0.25；弱上風(fēng)化巖體：1：0.35～1：0.50；覆蓋層：1：1.10～1：1.20。左、右岸拱肩槽開挖時(shí)，每30m 設(shè)置一級(jí)3m寬的馬道；右岸壩上邊坡開挖坡比方案：弱下及微新巖體1：0.25～1：0.35；弱上巖體為1：0.40～1：0.45；覆蓋層1：1.10～1：1.25；壩上邊坡開挖時(shí)每隔50m設(shè)