暂态水位变化对苗尾大溜槽沟—干沟岸坡稳定性的影响评价

发布时间：2018-04-14 01:23

本文选题：倾倒岩体 + 持水特性　；参考：《成都理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：水库蓄水后,岸坡常常会发生塌岸或者滑坡等地质灾害,诱发这些灾害的主要因素和岸坡中的暂态水位有着密切的关系。澜沧江上游的苗尾水电站大溜槽沟-干沟岸坡处于水位变幅的急变带,水库蓄水及降雨等外部因素影响下的岸坡暂态水位变化情况、稳定性状况成为建设部门关心的工程技术问题。本文在大量现场工作的基础上,查明岸坡的结构特征;通过归纳苗尾水电站坝址区右岸的岩石力学试验与补充的堆积体抗剪强度试验、颗粒分析试验、土水特征曲线试验研究了岸坡岩土体参数的取值;运用饱和-非饱和渗流理论计算了岸坡在渗流场边界条件变化时的暂态水位变化特性;结合三维有限差分法计算了岸坡因暂态水位变化导致的变形响应,分析了岸坡的变形机理;使用极限平衡理论评价了岸坡的稳定性。取得的主要成果如下:(1)大溜槽沟-干沟岸坡位于苗尾水电站库区右岸,为单斜地形斜坡,地貌类型为中高山深切河谷地貌。岸坡基岩为中侏罗系花开左组下段(J2h1)板岩、变质石英砂岩、千枚岩,基座阶地上覆第四系堆积体。岸坡在河谷下切的影响下,形成了坡脚为45°~50°、中上部位为25°~35°的自然坡度,沟壁较陡。研究区无区域性大断裂通过,区域三向应力状态以潜在走滑型为主,应力集中程度较低。(2)以高密度电法勘探为手段探查了堆积体与基岩接触面的起伏形态。通过对岸坡结构面调查资料的整理,提出了岸坡的结构面分级体系,岸坡岩体的结构面包括Ⅱ类结构面(压性断层破碎带F146)、Ⅲ2类结构面(顺层面发育的层间错动带)、Ⅳ类结构面(层面C)、Ⅴ类结构面(节理面J1与J2)。根据岩体结构随深度的变化特性,提出了岸坡倾倒岩体分级体系,将岸坡倾倒岩体区分为水平深度分别为10~30m和50~70m的强倾倒岩体和弱倾倒岩体。以前期勘察成果及补充的工程地质调查成果为基础,构建了由堆积体、强倾倒岩体、弱倾倒岩体、未倾倒岩体和压性断层破碎带F146组成的地质概念模型。(3)通过坝址区右岸的岩石力学试验和堆积体直剪试验获取了岸坡岩土体抗剪强度指标,基于钻孔压水试验资料评价了倾倒岩体的渗透特性,并结合堆积物的SWCC试验评价了堆积体的持水性与非饱和渗透性。根据上述试验成果研究了岸坡岩土体的计算参数取值。(4)根据饱和-非饱和渗流理论计算了岸坡的暂态渗流场,计算结果显示:库水位下降对暂态水位的影响主要为暂态潜水位的滞后性下降,其水压力为暂态水位与下降后的稳态水位间的静水压力;汛期常规降雨条件下,岸坡暂态饱和区以“水膜”的形式发育于堆积体及路堑边坡的表层,暂态上层滞水位产生变化;提升降雨强度至偶然雨强后,暂态饱和区扩张为可控制岸坡深层滑面稳定性的“饱和壳”,饱和区水压力值也得以增大,降雨结束后的暂态饱和区在重力控制下向下转移并渐渐消散。降雨停止前后的暂态水荷载可分别等效于均布荷载及折减后的静水荷载,但等效荷载及折减系数的大小受降雨雨强、降雨持时和渗透介质的渗透性、持水性等多重因素影响。(5)采用三维有限差分数值模拟,计算了岸坡的天然应力场以及蓄水、长期强降雨等工况下的变形响应:蓄水导致的变形响应主要集中于蓄水位以下的表层强倾倒岩体,位移量最大值为0.3m,该区域岩体产生拉张塑性变形,岸坡易在河水侧蚀作用下产生塌岸;长期强降雨导致岸坡整体趋于饱和时,岸坡变形响应主要集中于堆积体上,前后边界分别为坡表高程约1440m处和堆积体后缘,最大变形量约14.2m,附加位移等值线图呈圆弧形。采用板梁地质力学理论,计算得到岸坡倾倒岩体在天然、饱和状态下的折断面深度分别为31.77m和16.10m。以岸坡的变形响应为基础,结合变形理论与板梁地质力学理论分析了岸坡的变形破坏机理,推测岸坡的潜在变形破坏模式为沿基覆界面与强倾倒岩体折断面的滑移-拉裂。(6)路堑边坡表面几何尺寸较大的倾倒块体稳定性受暂态水压力的影响较小,但表层因Ⅳ、Ⅴ类结构面密集切割而成的块体的稳定性较弱,是路堑边坡局部浅层破裂的成因。基于极限平衡理论计算了岸坡在天然、蓄水、暴雨、库水位突降等工况的稳定性系数:岸坡天然工况的稳定性较好,滑面(1)在蓄水和暴雨工况下的稳定性系数符合规范中的稳定标准,但蓄水和库水位突降对于涉水滑面(3)的稳定性弱化效果显著,该滑面在库水位突降工况对应的稳定性系数仅为1.087,处于临界稳定状态;暴雨对滑面(2)的稳定性扰动最大,因此路堑边坡在汛期产生较多喷浆护壁破裂。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV223

【参考文献】