澜沧江某水电站左岸变形岩体引水隧洞群围岩应力-形变特征研究

发布时间：2017-11-09 07:21

  本文关键词：澜沧江某水电站左岸变形岩体引水隧洞群围岩应力-形变特征研究

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【摘要】：在建澜沧江某水电站位于云南省云龙县旧洲镇境内,坝址区地质条件复杂,岩体倾倒变形现象发育,在前期施工开挖过程中,出现了一系列的变形现象。水电站左岸回石山梁为三面临空的孤立山体地形,地形完整性相对较差。枢纽工程的溢洪道(轴线方向N73oW)和四条平行布置的发电机引水隧洞(轴线方向N59°W)均布置于回石山梁内。在溢洪道开挖后,原本三面临空的孤立山体变成四面临空山体而进一步卸荷。引水隧洞群轴线方向则与岩层走向小角度相交,构成地质条件较为复杂的地下硐室群。由于该部位山体由薄层状浅变质岩构成,岩层倾向坡内,倾倒变形较为强烈,岩体内部发育多条层内剪切错动带、断层及缓倾坡外的倾倒折断带,这种特殊的岩体力学环境,明显的制约着地下硐室群及地表工程边坡的合理设置,由此而产生的复杂的岩体应力-形变作用,必为枢纽工程的安全施工和运行带来极大的隐患。本文以澜沧江某水电站引水隧洞群所在左岸边坡为研究对象,采用地质分析法和数值模拟分析法,深入分析和研究了工程开挖条件下,左岸强卸荷倾倒变形边坡在引水隧洞群开挖前后的应力-变形特征,并对坡体特别是隧洞群围岩变形的发展趋势及可能破坏形式进行了分析评价与预测。通过较为系统的研究分析,本文主要取得了以下的研究成果和基本认识:(1)根据前期地质勘察资料,结合施工期地质露头条件下的现场调查和复核,系统地分析了工程区的工程地质条件,特别是岩体结构特征和岩体倾倒变形发育特征,结果表明:左岸边坡坡脚以软质岩为主,中部及中上部为软硬质岩互层组合;边坡范围内发育的结构面主要为Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅳ和Ⅴ级结构面;边坡开挖后仅剩少部分B1、B2倾倒变形岩体和部分C倾倒变形岩体。(2)根据现场调查资料和前期研究成果,得出符合该工程区工程地质条件的地质模型和地质-力学模型。采用有限差分软件FLAC3D,对工程开挖条件下引水隧洞群开挖前、后边坡应力-变形特征进行了深入的模拟研究和对比分析,并分析了边坡及引水隧洞群围岩的变形破坏的形式及其范围,结果表明:1)左岸边坡的最大主应力均为压应力,分布受重力场影响明显,局部因岩性差异存在应力水平相对较低的现象,在坡脚部位出现应力较为集中,最大主应力方向在边坡内部基本与重力方向一致,在临近坡表部位调整为与坡面近于平行。在边坡内部,由于硐室临空效应的影响,在引水隧洞洞洞壁两侧出现压应力集中现象。2)左岸边坡的最小主应力分布除受重力场影响外,受岩体的倾倒变形影响较大,主要表现在边坡中上部岩体倾倒变形强烈部位,在边坡坡表部位零星出现拉应力,但量值较小。最小主应力的方向在坡体内部一般为水平方向,而在临近坡表调整为与坡面近垂直。在边坡内部,由于硐室临空效应的影响,在引水隧洞洞下平段洞顶和洞底处出现最小主应力降低现象。3)引水隧洞开挖后,边坡在天然状态下最终达到平衡状态将产生约6cm的最大位移量,较大的变形主要发生在引水隧洞上平段与竖直段相交转角处的顶部、下平段与竖直段相交转角处的底部。4)影响工程山体岩体应力-形变重分布的主要因素为:a)孤立山体四面临空的地形条件;b)山体内部发育的断裂型结构面;c)引水隧洞的开挖改变了山体内部岩体的临空条件;d)相邻硐室之间的影响。5)引水隧洞群开挖后,边坡及引水隧洞群围岩的变形破坏的形式及其范围:引水隧洞群开挖后,硐室临空面附近的某些特殊部位,特别是由各类岩体结构面相互交切构成各种潜在不稳定块体,在围岩二次应力的作用下,将可能产生松弛,张裂变形和垮塌破坏。在各隧洞中,这些变形与破坏问题发生的位置虽然差异很大,但都集中于断层破碎带。在坝区特定的岩体力学条件下,潜在的变形问题主要是,B1、B2区内坡体发生倾倒变形,硐室沿各类结构面发生坍塌和滑移。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223

【参考文献】

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本文编号：1160856