大渡河卡卡滑坡成因机制及工程影响研究

发布时间：2017-09-13 19:50

  本文关键词：大渡河卡卡滑坡成因机制及工程影响研究

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【摘要】：丹巴水电站是大渡河干流22级梯级开发中的第8级梯级电站,采用混合方式开发,其坝址位于水卡子沟口上游400m处的大渡河(大金川河)干流上,地下厂房位于丹巴县城东侧大渡河支流小金河口上游450m处的右岸。电站装机容量约为1176.6MW,总投资103.33亿元,属二等大(2)型工程,枢纽建筑物主要由拦河闸坝、引水系统、发电厂房及开关站等组成。丹巴水电站大坝采用砾石土心墙堆石坝,最大坝高36m,正常蓄水位1997m,死水位1991m。卡卡滑坡为一古滑坡,位于丹巴水库右岸,下游侧紧邻大坝。滑坡周界清晰,后缘以基岩陡坡处为界,前缘插入大渡河现代河床底部,上下游两侧均以山梁基岩出露为界。卡卡滑坡平面上呈扇形,前缘呈弧形,沿大渡河展布长度820m,垂直河流方向长度380~624m;滑坡中部纵向上略微凸起,上部稍缓,下部较陡,整体坡角35~40°;滑坡平面展布面积29.09×104m2,平均厚度68m,总方量约2000×104m3。根据地形地貌、物质组成及结构特征、变形特征、成因机制等,可将卡卡滑坡按距离坝址由近及远的顺序划分为I区、II区和III区三个部分,其中,II区为滑坡体,方量约1250×,I区和III区为崩坡积体,方量分别为500×104m3、250×104m3,其中II区为滑坡主体部分。滑坡发育于志留系茂县群()薄~中厚层变粒岩夹片岩边坡,基岩层面走向N25~40°W,与河流走向平行,倾向NE,倾角∠50~75°,局部80~90°,结构上属于典型的顺层陡倾坡外斜坡。该区域大渡河沿岸发育一系列特大型、巨型滑坡,这些滑坡均发育于顺层陡倾坡外结构的右岸,而陡倾坡内结构的左岸无典型滑坡发育,因此,不禁要问卡卡古滑坡的形成与这种顺层陡倾坡外的结构有什么关系,其成因机制是什么样的?卡卡滑坡规模巨大,紧邻坝址,其稳定性对工程建设和运行意义重大,因此滑坡在当前条件下及蓄水条件下稳定性情况如何,会不会发生整体或者局部失稳破坏呢?这样的问题尤为重要。如果发生局部失稳破坏,对大坝和水库影响怎样,会不会引起涌浪及涌浪危害程度怎样?如何科学地预测涌浪危害?这些问题不仅关系到工程建设和运行的安全、电站的预期效益能否达到,更为关切的是对沿岸群众的生命财产安全、对当地自然环境条件构成威胁。因此查明滑坡体基本特征、弄清古滑坡的成因机制、合理地对稳定性进行评价、对工程影响进行研究从而科学地预测滑坡危害尤为必要。论文依托导师项目“大渡河丹巴水电站可研阶段闸址右岸滑坡体稳定性研究专题”,以卡卡滑坡为研究对象,通过现场调查、勘测和室内研究,在对滑坡基本特征深入研究的基础上,对滑坡滑坡的成因机制、稳定性及变形破坏模式、滑坡局部失稳后工程影响,尤其是滑坡涌浪的工程影响等问题进行系统研究。论文采用地质过程机制分析法,在分析卡卡古滑坡各种形成条件的基础上,对其成因机制进行分析和探讨,提出滑坡II区原始边坡变形破坏模式为“倾倒变形-拉裂-滑动”,并采用离散元软件UDEC再现滑坡形成过程。同时,论文对I区和III区形成过程进行分析,认为主要为原始斜坡崩塌堆积而成,并且形成时间早于滑坡II区。论文在定性评价的基础上,采用基于极限平衡分析法的GEO-SLOPE软件计算卡卡滑坡II区滑坡体和I区、III区崩坡积体在各种工况条件下的稳定性,并采用有限元软件FLAC3D分析II区滑坡体应力场和变形情况,研究认为卡卡滑坡整体稳定性较好,并具有一定安全储备,II区中下部偶然工况下存在局部失稳破坏的可能,方量81.7×104m3。卡卡滑坡可能失稳部分方量较小,水库淤积影响不大,鉴于滑坡靠近坝址,滑坡局部失稳引发涌浪危害更为显著。为了科学预测滑坡涌浪工程影响,论文采用水科院经验公式、潘家铮法、美国土木工程协会推荐公式三种经验公式和物理模型模拟法相结合,对卡卡滑坡可能失稳块体涌浪高度进行研究,论文认为水科院公式法计算结果与物理模拟结果最接近,因此更适用于丹巴水库。为了进一步揭示滑坡涌浪的产生与滑坡体特征的关系,论文选取滑坡入水速度、入水规模、滑动面角度、库水位四个因素进行正交试验和单因素试验,测量滑坡初始涌浪最大高度,并对每个因素进行敏感性分析,显示四个因素对初始涌浪最大高度敏感性大小排序为:滑坡入水速度滑坡规模滑动面角度入水处水深。在此基础上,论文采用回归分析方法提出适合丹巴库区的初始涌浪最大高度经验公式。此外,论文通过试验对滑坡解体后块体尺寸对初始涌浪最大高度影响进行探讨,发现在滑坡充分解体条件下,初始涌浪最大高度有随着滑坡解体后块体尺寸变小而增大的趋势。
【关键词】：卡卡滑坡 成因机制 工程影响 物理模拟试验 涌浪
【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;P642.22
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 引言12-22
• 1.1 选题依据及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 顺层陡倾坡外斜坡变形破坏机制研究现状13-16
• 1.2.2 滑坡稳定性研究现状16-17
• 1.2.3 滑坡涌浪研究现状17-18
• 1.2.4 研究区的研究现状18-19
• 1.3 主要研究内容19
• 1.4 研究思路和技术路线19-22
• 第2章 地质环境条件22-34
• 2.1 气象及水文22-23
• 2.1.1 气象22
• 2.1.2 水文22-23
• 2.2 地形地貌23
• 2.3 地层岩性23-25
• 2.4 地质构造25-28
• 2.5 水文地质28-29
• 2.6 新构造运动及地震29-31
• 2.6.1 新构造运动29
• 2.6.2 地震29-31
• 2.7 河谷演化史31-34
• 第3章 滑坡基本特征34-47
• 3.1 边界、规模、形态及分区34-36
• 3.2 物质组成与结构36-43
• 3.2.1 滑坡物质组成36
• 3.2.2 滑坡结构特征36-43
• 3.2.2.1 滑坡II区结构特征36-40
• 3.2.2.2 滑坡I区结构特征40-42
• 3.2.2.3 滑坡III区结构特征42-43
• 3.3 滑床特征43-44
• 3.4 滑带土特征44-45
• 3.5 变形破坏特征45-47
• 第4章 滑坡成因机制研究47-61
• 4.1 滑坡形成条件分析47-51
• 4.1.1 顺层陡倾坡外结构47-49
• 4.1.2 不利小断层发育49
• 4.1.3 河流强烈下切并形成三面临空地貌49-50
• 4.1.4 降雨条件50
• 4.1.5 地震50-51
• 4.2 滑坡成因机制分析51-54
• 4.2.1 II区滑坡形成过程51-52
• 4.2.2 I区、III区崩坡积体成因52-54
• 4.3 动态离散元模拟再现II区形成过程54-60
• 4.3.1 模型的建立54-55
• 4.3.2 计算结果55-60
• 4.3.2.1 变形破坏过程分析55-57
• 4.3.2.2 滑坡变形量值分析57-60
• 4.4 小结60-61
• 第5章 滑坡稳定性研究61-78
• 5.1 定性分析61
• 5.2 极限平衡分析61-68
• 5.2.1 计算模型61-63
• 5.2.2 计算工况及荷载组合63-64
• 5.2.3 计算参数64
• 5.2.4 整体和局部稳定性计算分析64-68
• 5.3 敏感性分析68-73
• 5.4 数值模拟分析73-77
• 5.4.1 模型建立准则73-74
• 5.4.2 应力场分析74-75
• 5.4.3 变形及稳定性分析75-77
• 5.5 失稳方式及规模77-78
• 第6章 滑坡工程影响研究78-106
• 6.1 滑坡危害性分析78
• 6.2 涌浪经验公式计算78-87
• 6.2.1 滑坡入水速度计算79-80
• 6.2.2 水科院经验公式法80-81
• 6.2.3 潘家铮法81-84
• 6.2.4 美国土木工程师协会推荐公式法84-85
• 6.2.5 三种方法计算结果比较与分析85-87
• 6.3 涌浪物理模型模拟试验87-105
• 6.3.1 试验目的和方法87
• 6.3.2 模型设计及制作87-91
• 6.3.3 试验观测及布置91-92
• 6.3.4 实验方案92-95
• 6.3.4.1 卡卡滑坡局部失稳部分涌浪模拟方案92-93
• 6.3.4.2 丹巴水库滑坡初始涌浪研究模拟方案93-95
• 6.3.5 卡卡滑坡局部失稳破坏涌浪分析95-97
• 6.3.6 丹巴水库滑坡初始涌浪最大高度敏感性分析97-102
• 6.3.6.1 单因素敏感性分析97-100
• 6.3.6.2 正交试验的敏感性分析100-102
• 6.3.7 滑坡解体后块体尺寸对初始涌浪最大高度影响分析102-103
• 6.3.8 丹巴水库滑坡初始涌浪最大高度回归公式103-105
• 6.4 小结105-106
• 结论106-108
• 致谢108-109
• 参考文献109-114
• 攻读学位期间取得学术成果114-115
• 附图115-119

【参考文献】

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本文编号：845581