澜沧江苗尾水电站右岸坝肩边坡长期稳定性评价

发布时间：2017-04-14 00:11

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【摘要】：澜沧江苗尾水电站坝址是澜沧江上游规划河段的最下游—个梯级水电站。拟建坝体为心墙堆石坝,最大坝高139.80m,水库正常蓄水位1408.0m,相应库容6.60亿m3,死水位1398m,相应库容为5.01亿m3。坝址区地质环境复杂,在施工开挖过程中,边坡出现了—系列变形和局部垮塌现象。应急加固处理后,边坡的变形得到了—定的控制,但在水库蓄水过程中和运行期间的边坡长期稳定性问题成为工程建设部门关心的重要工程地质问题。因此,研究右岸坝肩边坡在水库蓄水后运营期间的长期稳定性具有极为重要的意义。本文在大量现场地质调查以及室内流变等力学特性实验分析的基础上,分析了边坡倾倒变形的成因机制,模拟了边坡局部垮塌的变形破坏过程;利用—般物理力学试验和三轴压缩流变试验数据分析了边坡岩石的流变方程和长期强度;运用三维有限元数值模拟分析了边坡在蓄水后的变形特性;基于流固耦合理论分析了边坡在库水位作用下各时刻的渗流场和变形场特征;最后综合以上研究成果对右岸坝肩边坡作出了在水电站运营期间的长期稳定性评价。通过上述较为系统的研究,取得了以下的研究成果和基本认识：(1)苗尾水电站右坝肩边坡内出露地层主要为J2h1,J2h2中～薄层状砂板岩、板岩、千枚岩以及变质石英砂岩。边坡内部主要发育Ⅲ～Ⅴ级结构面,边坡浅层岩体多呈次块状～块状结构,局部呈碎裂结构,岩体工程特性稍差。(2)采用离散元对边坡变形破坏过程进行分析,结果表明开挖后若不进行支护,将可能面临三个阶段的变形发展过程：①岩体弯曲—倾倒变形阶段、②倾倒变形持续发展—折断破坏阶段、③岩体溃屈—滑移剪切破坏阶段;(3)边坡岩体的力学特性试验表明：石英砂岩、板岩、砂质板岩、片岩抗拉强度平均值分别为6.22 MPa、2.17 MPa、0.907 MPa、0.31 MPa。层间破碎带的天然抗剪强度指标c为105KPa,(?)为47°，饱和抗剪强度指标c为49KPa,φ为30°。坡脚软岩的应力-应变关系曲线,可以分为4个阶段：：压密阶段,弹性变形阶段,塑性变形阶段破坏阶段。坡脚片岩的饱和抗剪强度指标;c为5.54MPa,φ为46.4°。(4)坡脚片岩的流变试验研究表明,片岩的蠕动变形特征符合Burgeers流变力字模型,其蠕变本构方程为：片岩进入流变阶段的长期抗剪强度指标：c为4.92MPa,φ为38°。(5)蓄水后边坡稳定性的三维数值模拟研究表明：在未筑坝的基础上直接蓄水,边坡总体出现非常大的变形,变形主要集中在边坡极强倾倒变形A区部位顶部,变量值最大为60cm;在开挖回填及支护的基础上,构筑坝体,筑坝蓄水后边坡的变形明显减小,变形最大的部位仍是坡体顶部的强倾倒变形A区中顶部及临空面较陡的岩体中,量值最大为8cm。(6)基于流固耦合理论的库水位作用下右岸坝肩边坡的渗流场和变形分析表明：边坡初始的水位线与实际潜水位基本—致,随着蓄水位的提升,边坡内的浸润线也不断升高,边坡的最大变形量值和范围也进—步增大,变形最大的区域出现在边坡中浸润线附近与断层相交的岩体中;随着水位的骤降,边坡的浸润线也决速下降,边坡的Y方向位移变化不明显,边坡X方向位移总量值不变,但是变化范围不断增加。(7)流固耦合作用下边坡的长期稳定性计算结果表明：蓄水后天然工况、暴雨工况以及天然+地震工况下边坡稳定性系数都超过了2.0,处于稳定状态;只是在暴雨+地震工况下,滑面二的稳定性系数有所偏小,但是最低也达到了1.577,符合稳定标准。
【关键词】：苗尾水电站 倾倒变形岩体 流变 流固耦合 长期稳定性
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 引言11-22
• 1.1 选题依据及研究意义11-13
• 1.1.1 选题依据11
• 1.1.2 研究意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-20
• 1.2.1 岩体倾倒变形研究现状13
• 1.2.2 软岩流变特性研究现状13-15
• 1.2.3 岩石高边坡稳定性评价研究现状15-17
• 1.2.4 流固耦合作用下边坡稳定性研究现状17-20
• 1.3 研究内容及技术路线20-22
• 1.3.1 主要研究内容20
• 1.3.2 研究思路及技术路线20-22
• 第二章 坝区工程地质条件22-29
• 2.1 地形地貌22
• 2.2 地层岩性22-23
• 2.3 地质构造23-25
• 2.4 水文地质条件25-27
• 2.4.1 地下水类型及水位埋深25-26
• 2.4.2 岩体透水性26-27
• 2.4.3 水化学类型27
• 2.5 不良地质现象27-28
• 2.5.1 崩塌27
• 2.5.2 倾倒变形27-28
• 2.6 地震28-29
• 第三章 右坝肩边坡岩体结构特征及倾倒变形破坏机理研究29-59
• 3.1 概述29-30
• 3.2 边坡岩体的岩性组合特征30-32
• 3.2.1 软质岩组合特征31-32
• 3.2.2 硬质岩组合特征32
• 3.3 边坡岩体结构面发育特征分析32-48
• 3.3.1 优势结构面发育特征33-44
• 3.3.2 软弱结构面发育特征44-48
• 3.4 边坡岩体倾倒变形分区48-50
• 3.5 边坡岩体倾倒变形破坏机理分析50-59
• 3.5.1 边坡岩体倾倒变形破坏过程演化分析50-51
• 3.5.2 开挖后边坡岩体倾倒变形破坏过程数值模拟分析51-56
• 3.5.3 边坡倾倒岩体形成机制总结56-59
• 第四章 边坡软弱岩体的力学特性及流变特性试验研究59-82
• 4.1 概述59
• 4.2 边坡岩体的一般物理力学指标59-61
• 4.3 点荷载强度试验成果分析61-64
• 4.4 常规三轴试验分析64-70
• 4.4.1 层间破碎带三轴压缩试验分析64-67
• 4.4.2 坡脚软弱岩体三轴压缩试验分析67-70
• 4.5 边坡软弱岩体的三轴流变试验研究70-80
• 4.5.1 流变试验方案70-71
• 4.5.2 坡脚软弱岩体流变试验成果分析及长期强度指标确定71-80
• 4.6 本章小结80-82
• 第五章 蓄水后右坝肩边坡稳定性的三维数值模拟研究82-98
• 5.1 蓄水后边坡三维模型的构建及计算参数的选取82-86
• 5.1.1 模型的构建82-84
• 5.1.2 参数的选取84-86
• 5.2 筑坝前后边坡变形特性的三维模拟分析86-96
• 5.2.1 开挖支护后边坡应力场分析86-87
• 5.2.2 未筑坝直接蓄水边坡变形特性分析87-91
• 5.2.3 蓄水后边坡变形特性分析91-96
• 5.3 本章小结96-98
• 第六章 库水位作用下边坡流固耦合分析及长期稳定性评价98-132
• 6.1 边坡渗流场 应力场耦合分析模型98-101
• 6.2 耦合分析计算参数及工况的选取101-103
• 6.2.1 计算参数101-102
• 6.2.2 计算工况102-103
• 6.3 流固耦合作用下边坡渗流场与应力场计算分析结果103-125
• 6.3.1 初始的渗流场及应力场计算结果分析103-105
• 6.3.2 库水位上升过程中的渗流场及应力场计算结果分析105-115
• 6.3.3 库水位骤降过程中的渗流场及应力场计算结果分析115-125
• 6.4 流固耦合作用下边坡长期稳定性计算125-131
• 6.4.1 潜在滑动面的设定126-127
• 6.4.2 计算参数及工况的选取127-128
• 6.4.3 计算结果分析128-131
• 6.5 本章小结131-132
• 结论132-135
• 致谢135-136
• 参考文献136-141
• 攻读学位期间取得学术成果141

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 卢耀如;略论地质-生态环境与可持续发展——黄河断流与岩溶石山保障三峡工程问题的探讨[J];大自然探索;1999年01期

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