如美电站右岸坝肩边坡变形破坏特征及稳定性评价

发布时间：2020-08-10 21:20

【摘要】：近些年来,随着我国经济的不断发展和对环境保护的意识的不断提高,国家大力加大了对西南片区的水电开发力度。高边坡稳定性问题是西南地区水电开发中主要面临的工程地质问题之一。研究电站开发中高边坡稳定性问题对整个工程的可行性、经济性及其安全性起着重要的控制性作用,同时也是水电站后期正常开发和运营的重要因素。如美水电站位于西藏昌都地区芒康县,工程规模一等大一型,挡水建筑物采用心墙堆石坝,最大坝高315m。坝址区岸坡高陡,地应力高、结构面发育,煌斑岩脉陡倾坡内,岩体破碎,岩体风化卸荷强烈。开挖边坡高度约613m,坡度约50°,开挖坡面位于弱上卸荷带内,稳定性问题突出。本人依托导师科研项目“澜沧江如美水电站复杂地质环境岩体工程特性与应用研究”的子课题四“坝基岩体工程特性及应用研究”,参加了坝址区现场调查工作,对右岸坝肩边坡的稳定新进行了深入细致的研究。得出的主要认识如下:(1)坝址区岩性较单一,主要为三叠系中统竹卡组(T_2z)英安岩。边坡坡表一定范围内岩体风化卸荷现象严重,坝肩边坡分布多个规模巨大的碎裂松动岩体,岩体结构较为复杂。右岸坝肩边坡发育煌斑岩脉、多条卸荷裂隙、长大裂隙和中缓倾角裂隙,它们影响着右岸坝肩边坡的稳定性。(2)右岸坝肩斜坡结构特征为(类)均质体坡,确定右岸坝肩边坡的变形失稳模式主要包括三类,即滑动变形、倾倒变形和局部崩塌,滑动破坏又可分为圆弧形滑动、滑移-拉裂、楔形体破坏以及平面滑动四种类型。根据坡体结构特征,概括出右岸边坡开挖后存在的主要问题为缓倾角卸荷裂隙与陡倾角小断层或长大裂隙组成的滑动体稳定性问题。(3)室内实验主要进行了花岗岩和英安岩的单轴压缩、常规三轴以及三轴卸荷实验,得出了不同实验方案下岩石的变形参数和强度参数。为模拟坝基岩体开挖回填过程中岩石的响应情况,通过卸荷实验,分析对比了岩石弹性阶段、卸荷阶段以及再加载阶段变形参数的变化规律;结合现场原位试验得出了不同风化卸荷条件下岩体的力学参数和变形参数的对应关系;根据岩体质量综合分级结果,结合原位试验成果和规范中坝基岩体力学参数取值。(4)采用FLAC3D软件对坝址区斜坡演化过程进行了模拟,主要认识如下:1)通过反复的试算,当在模型边界上分别施加10MPa正应力和12MPa的切向力时模拟计算结果与实测钻孔应力拟合度最高;2)现河谷底部存在高应力包,量级为40MPa,分布高程为2610~2500m;3)右岸发育的煌斑岩脉对右岸岸坡中高程的卸荷起到了控制性作用;4)复核了现今河谷右岸的碎裂松动岩体的范围及坝址区主要平硐的卸荷带的划分,结果与现场调查是复合的。(5)基于有限元强度折减法,对右岸坝肩边坡在天然和暴雨工况下的稳定性进行了计算。主要认识如下:(1)计算结果表明右岸自然边坡整体可能失稳模式为沿碎裂松动底界发生滑移-拉裂破坏,天然工况下的稳定性系数F_s为1.47;暴雨工况下的稳定性系数为1.36,满足稳定性要求;(2)建立边坡开挖三维模型,分析了边坡开挖后的变形响应及稳定性分析,结果表明:右岸开挖边坡稳定性系数在自然和暴雨工况下的分别为1.37和1.26,满足稳定性要求,即右岸坝肩边坡在自然和暴雨工况下不存在整体失稳的可能。(6)基于刚体极限平衡方法,计算了右岸坝肩边坡可能的失稳组合滑体在天然工况、暴雨工况、地震工况这三种工况下的稳定性,得出三种失稳组合模式在天然工况和地震工况下均满足边坡设计安全系数,不存安全储备问题。在暴雨工况下,前两种潜在失稳组合模式,其稳定性系数均满足安全要求,不存在失稳问题。而第(3)种组合模式在暴雨工况下的稳定性系数为1.187,略低于设计安全系数1.30,存在安全储备不足的问题。因此,在暴雨工况下应加强关注第(3)种组合模式的稳定性。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV223
【图文】：

在越南胡志明市流入南中国海，全长 4909km，其中中国境内长 2179km澜沧江在西藏境内长约 450km，总体流向约 S10°E，河流深切，为典型的 V 形峡谷，天然落差 877m，平均比降 2.77‰，多年平均流量 481m3/s～676m3/s（据贵阳院可行性研究报告）。如美水电站位于西藏自治区芒康县境内的澜沧江上游河段，坝址区距县城约为 48km，临近 318 国道，对外交通较为方便。目前如美水电站建设处于预可行性研究阶段，拟定有三个（上、中、下）坝址（见图 1-1）、四种坝型（心墙堆石坝、混凝土拱坝、面板堆石坝、混凝土重力坝），最大开挖边坡高达 700m 左右经前期研究决定，拟选中坝址方案，坝型拟选心墙堆石坝。如美水电站工程规模为一等大一型，挡水建筑物拟采用心墙堆石坝，最大坝高达 315m。坝址处控制流域面积约 7.94 万 km2，多年平均流量为 648m3/s。正常蓄水位为 2895m，正常蓄水位以下库容为 37.43 亿 m3，调节库容为 15.31 亿 m3，属年调节。装机容量为 2100MW，保证出力 652.8MW，年利用小时数 4965 小时，多年平均发电量104.27 亿 kW.h。

技术路线图

成都理工大学硕士学位论文第 2 章 研究区工程地质环境条件理位置位于西藏自治区东南部的横断山脉，昌都地区的最东部省区交汇处。东与四川省巴塘县，南与云南省德钦县与贡觉、察雅县相接。芒康县距四川省成都市 965 公 公里，川藏公路（G318）、滇藏公路（G214）从其腹地通南大门。电站坝址区位于芒康县如美镇，位于芒康县西部，有川交通较为便利，但坝址区人迹罕至，交通极为不便。

本文编号：2788626