澜沧江班达水电站中坝左岸边坡岩体结构特征及稳定性研究

作     者：范云松 fanyunsong

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓辉;陈强

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：班达水电站 岩体结构 变形破坏模式 稳定性评价 

摘      要：拟建班达水电站位于西藏昌都地区察雅县境和左贡县境内,该水电站是澜沧江上游(西藏境内河段)水电规划推荐七级开发方案中的第四级。本文以澜沧江班达水电站中坝址左岸边坡为研究对象,在查阅了相关前期研究成果,并对坝址区进行了野外地质调查后,对中坝址左岸边坡的工程地质条件、岩体结构特征、变形破坏特征、可能失稳破坏模式进行了系统的研究。根据边坡变形破坏特征及控制性结构面发育特征,分析了边坡的可能变形破坏模式。采用地质分析法、刚性极限平衡法和数值模拟分析法等方法,对中坝左岸自然边坡及其开挖后的变形响应特征进行了深入分析,并给出了稳定性评价。通过系统的分析研究,本文主要得到了以下几点基本认识和结论:(1)研究区河段两岸河谷狭窄,地形坡度较陡。中坝址坝轴线一带河谷总体上为对称的“V形深切形谷,岩体风化、卸荷较为强烈,边坡的风化带和卸荷带水平厚度有随高程增加而明显增大的趋势。另外,在相近高程部位,凸起山脊处的风化卸荷比沟谷、缓坡、台地或平整岸坡处的严重。(2)查阅相关地质勘察资料,对地质条件进行了现场调查,对各平硐进行详细调查和复核,对中坝左岸边坡的岩体结构特征进行了研究。边坡岩体结构较差,未出现Ⅰ、Ⅱ结构面,边坡Ⅲ、Ⅳ级结构面较为发育,多被碎石或次生泥填充,风化卸荷深度较大。陡倾坡内、坡外的断层型Ⅲ级结构面,对坡体的稳定性影响较大,多为坡体失稳的后缘边界。缓倾坡外的长拉裂隙较为发育,有可能成为坡体失稳的滑动界面。(3)中坝左岸边坡多为坚硬的英安岩,分析发现研究区主要为以下几类岩体结构:次块状-块状结构、镶嵌-次块状结构、碎裂结构、散体结构;多数平硐从硐口至硐底依次为碎裂、次块状、块状结构。散体结构类岩体多分布于高高程浅表或硐口处,高高程的PDS05平硐穿过了SL7碎裂松动岩体,位于山脊上,且受强卸荷影响较大,导致此处平硐硐口至43m硐段岩体松散破碎。(4)通过对中坝左岸变形破坏特征、控制性结构面的发育特征的分析研究,分析确定了边坡的可能滑动组合方式。边坡发育有一定的倾倒、浅表层滑移、块体滑塌、滑移-拉裂变形。变形破坏多以碎裂松动岩体或强卸荷底界面为底,倾坡外的断层为后缘边界而发生失稳破坏。中坝左岸可能出现的变形破坏模式有:(1)平面滑移拉裂型、(2)平面滑移压致拉裂型、(3)局部倾倒变形。平面滑移拉裂型为主要变形破坏模式,尤其是在边坡NW中缓倾坡外断层和NE缓倾坡外的长拉裂隙的影响下,该种变形破坏方式发生的可能性较大。(5)采用地质分析法、刚性极限平衡法和FLAC-3D数值模拟分析法对中坝左岸边坡稳定性进行对比分析。结果表明:在天然状态下边坡稳定性较好,经过强卸荷界线的潜在滑动面多数稳定性未低于安全指标;但在降雨情况下,坝肩处边坡稳定性较差,碎裂松动岩体可能发生局部或整体失稳,强卸荷部分区域也处于欠稳定状态,在不利风化营力的长期作用下或在极端恶劣条件下可能会发生局部垮塌或整体失稳。(6)通过对比分析边坡开挖前后的应力情况、变形(位移)情况和塑性区分布情况发现,进水口边坡在天然状态下整体稳定性较好,以局部变形破坏为主,与坝肩处相似。但在边坡开挖后,新形成的临空面及开挖平台附近岩体位移变形量较大。二级开挖后,剪切破坏区域在二级开挖平台附近贯通,此时坡体可能从二级开挖平台附近剪出失稳。四级开挖后,在原先的剪切破坏区附近产生了新的剪切破坏区,发生剪切破坏的可能性增大。建议从二级开挖开始,应对各开挖段岩体做强支护后再进行下一级开挖。