小湾库区某边坡变形破坏机制及蓄水响应研究

发布时间：2019-04-20 08:06

【摘要】：随着水利水电建设的迅速发展，各大、中型已建或在建水电站库区库岸边坡的稳定性问题越来越受到重视。由于库岸边坡特殊的边界条件、物质组成、变形特性以及对水作用的敏感性，人们较难把握其稳定性及变形发展趋势。因此，本文以小湾水电站为背景，选取黑惠江左岸某变形边坡为研究对象，遵循系统地质工程分析原理，结合研究区岸坡现场调查和监测资料，对研究区岸坡坡体结构特征和岸坡岩体的水-岩作用的物理、力学性质进行了研究，以定性定量的研究手段为指导，利用二维和三维的数值计算方法对岸坡的变形机制和稳定性进行了分析。本文主要研究内容以及取得的成果如下所示： （1）通过现场调查，岸坡岩体风化强烈，主要由三叠系上统麦初箐组全～强风化砂岩、泥岩，侏罗系下统漾江组强风化砂岩、粉砂岩及断层破碎带物质组成。通过颗分试验的研究得出了坡体风化层的物质组成，三叠系上统麦初箐组全~强风化层分成两部分，上层深度在0-30米之间定名为碎石混合土，其中粘粒含量占13%；三叠系上统麦初箐组下层、侏罗系下统漾江组风化层及断层破碎带物质定名为粘土质砂，其中侏罗系、三叠系粘土质砂的粘粒含量约17%，，断层粘粒含量约20%。 （2）通过对岸坡变形体的现场变形迹象的调查，可以知道，岸坡整体变形范围和方向受到断层的控制。通过对岸坡变形监测的数据分析，可以得出以下两点：①岸坡变形体相对最大位移处为风化泥岩，岸坡沿风化泥岩产生变形，形成滑带。②从岸坡变形时间上分析，岸坡蓄水后未产生变形，但是在库区水位下降过程中产生了变形。综合以上两点可以得出导致岸坡变形的最主要两点因素，即水对滑带的软化作用和库水下降产生的孔隙水压力变化的作用。 （3）结合岸坡钻孔在不同时段的监测数据，分析岸坡变形规律与水位变化的关系，将岸坡变形体的变形分成三个阶段：岸坡岩体软化库水侵蚀阶段，蠕滑-拉裂-局部失稳阶段，暂时稳定阶段。 （4）通过物理力学试验的方法对岸坡风化层的渗透性和力学强度进行了研究，得到了土体的物理力学性质。渗透试验结果显示粘土质砂为弱透水层，滑带风化层为极微透水层。滑带风化泥岩饱水后软化为粘性土，利用不同饱水天数的剪切试验，分析滑带土的长期浸泡软化特性并进行回归分析，得到其饱水后力学性质的变化规律： C14.847t0.31512.037t0.065 （5）通过二维数值模拟对岸坡的变形机制进行定量分析，其结果显示：在只考虑库水位变化的情况下，岸坡受动水压力和超孔隙水压力的作用，岸坡的稳定系数从水位开始下降先逐渐减小，水位下降后30天左右，地下水位开始回落，岸坡的稳定性系数又逐渐增大。 （6）利用二维固流耦合的数值模拟方法，将库岸边坡库水下降过程中计算的seep结果导入到二维变形计算模型，并取水位以下土体饱水参数和滑带饱水后的长期浸泡软化力学参数，计算出剖面的变形结果与岸坡斜测孔监测值作对比，两者变形趋势和量值基本一致。 （7）通过flac3d的数值模拟方法，对在蓄水-水位下降过程中岸坡整体的蓄水响应及稳定性进行分析，结果表明，岸坡在蓄水后未产生大变形，但地下水位线升高，岸坡在水位下降过程中，岸坡前缘右侧变形极大，高程1270米以下变形大于1米，可能发生表层滑移，变形速率在水位下降过程中呈先慢后快，后逐渐稳定的规律。库水位稳定于1190米一段时间后，坡体内地下水位线以上岩体由饱和状态转变为非饱和状态，岩体基质吸力增大，力学强度参数较饱和状态下有一定程度的增大，从数值模拟结果来看岸坡并无继续发展的变形区域，岸坡整体趋于稳定。对比模型计算库区蓄水过程变形特征与现场监测数据一致。 （8）基于二维极限平衡方法考虑岸坡A-A＇和B-B＇的稳定性，得出主滑面A-A＇蓄水后局部发生失稳，在蓄水加地震工况下A-A＇剖面整体会向失稳方向发展，而B-B＇剖面会发生局部破坏。岸坡在水库运行期间一次性整体性失稳的可能性不大，但是在蓄水后岸坡右侧会发生局部破坏，水库运行期间水对岩土体力学参数的影响和库水的侵蚀，岸坡变形体前缘和右侧逐渐形成局部失稳，局部的变形会慢慢的产生牵引式破坏以致影响岸坡整体的稳定性。
[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】：2014
【分类号】：TV223;TV697

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本文编号：2461436