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澜沧江上游某水电站左岸坝前倾倒变形体成因机制分析及蓄水稳定性研究

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澜沧江上游某水电站左岸坝前倾倒变形体成因机制分析及蓄水稳定性...

作者：曾阳益成都理工大学

学位级别：硕士

在水电建设工程中,倾倒变形体是一个很常见且极其重要的工程地质问题,而发生在陡倾顺层岩体边坡中的倾倒变形相对复杂,其发育的深度、范围,一般受特殊环境条件和岩体自身的力学性能控制,具有独特性。倾倒变形边坡天然状态下稳定性一般较... 详细信息

在水电建设工程中,倾倒变形体是一个很常见且极其重要的工程地质问题,而发生在陡倾顺层岩体边坡中的倾倒变形相对复杂,其发育的深度、范围,一般受特殊环境条件和岩体自身的力学性能控制,具有独特性。倾倒变形边坡天然状态下稳定性一般较好,而后期电站蓄水,岩体受水作用影响软化、泥化,致其物理力学性质降低,同时受渗透力增大、孔隙水压力的产生、时间效应等的影响其稳定性将会产生一定程度的降低。澜沧江上游某水电站坝前左岸坝前发育大面积倾倒变形体,本文通过具体的工程实践,以工程地质条件及分析倾倒变形体基本特征为基础,深入研究了倾倒变形体变形发育分布规律、破坏特征、成因机制等。以“地质过程机制分析”方法为基础,并结合多种数值模拟手段,通过二维离散元分析该倾倒变形体成因机制,利用三维有限元及刚体极限平衡理论分析评价其稳定性,对工程建设的顺利进行以及建成后的正常运行是很有必要的。本文主要研究内容及取得的成果如下:（1）该倾倒变形体距离坝址约310m,垂向分布范围2150m500m高程,地表坡度为28°2°,植被覆盖较少。根据现场地质勘查,两个平缓台地发育高程为2150m及2300m,高程2150m以下直至河边可见基岩出露。倾倒变形体横向宽度约为300m070m,呈现上部较窄而下部较为开阔的扇形分布,水平发育深度约为90.7m11.2m,总体积约700×104m3。（2）该倾倒变形体问题与以往澜沧江河谷发育倾倒变形问题极为相似,倾倒变形岩体力学边界主要受岩体结构以及河谷地形两个方面因素所控制。（3）该倾倒变形区构造抬升作用强烈,澜沧江河谷下切迅速,岩体卸荷回弹,岩层产生弯曲-倾倒变形。倾倒变形体内中部以及中下部发育两处关键断层,倾倒变形体沿断层产生剪切滑动,倾倒变形体历史演化过程中受断层影响发生剪切滑移变形。其倾倒变形模式由上至下可大致分为两个区:上部倾倒弯曲、折断区,中下部倾倒弯曲剪切滑移区。（4）采用二维离散元软件（UDEC）模拟河谷下切过程中倾倒变形边坡的变形破坏特征,得出陡倾层状岩体经历:（1）微（未）倾倒变形阶段（2）倾倒-弯曲蠕变阶段（3）弯曲强烈、裂缝近贯通阶段（4）滑移失稳阶段。（5）基于摩尔库伦准则,运用FLAC-3D软件对倾倒变形体边坡水库蓄水前后应力应变特征进行模拟计算分析,得出以下结论:水库未蓄水状态,坝前倾倒变形体处于相对稳定的状态,水库蓄水后受孔隙水压力增大和岩土体强度降低的影响,坝前倾倒变形体稳定性有所降低,在地震等不利荷载作用下倾倒变形体存在失稳破坏的可能。水库蓄水后强倾倒变形体整体稳定性良好,而极强倾倒变形体整体、局部稳定性都相对较差。（6）基于对倾倒变形体边坡工程地质条件、倾倒变形特征、成因机制等认识,对倾倒变形体进行破坏模式分类,并基于刚体极限平衡理论,对其稳定性状况进行评价,得出以下基本结论:水库蓄水前极强倾倒变形岩体安全储备相对较低,蓄水后极强倾倒变形体在多种工况下（暴雨、地震）,均存在失稳破坏的可能。而强倾倒变形体对比蓄水前,蓄水后稳定性有所降低,但其安全储备较高,处于稳定状态。（7）倾倒变形体失稳危害性在边坡稳定性计算分析结果的基础之上,考虑极强倾倒可能发生的两种滑移失稳破坏模式,根据能量法及谢德格尔法对极强倾倒变形体失稳块体入水速度进行计算,得出两种方法的滑速均值分别为6.15m/s、12.67m/s,根据滑速及失稳体积用三种方法对其在坝址处可能造成的涌浪高度进行预测,得最高涌浪分别为:（6.01m,12.59m）;（4.93m;10.32m）;（2.48m;4.37m）。

关键词：倾倒变形体成因机制稳定性评价数值模拟

云南古水电站巨型堆积体堵江预测研究及数值稳定性分析

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科学技术与工程 2016年第28期16卷 25-32页

作者：杨啡邓辉曾阳益成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

我国西南大多水电站库区存在大量巨型堆积体,而周围复杂的地质条件加上环境营力的作用,易导致变形堆积体失稳下滑引起堵江事件。在综合前人研究大量滑坡堵江事件成果的基础上,首先建立较为切实的地质模型;然后利用数值模拟方法,推演堆... 详细信息

我国西南大多水电站库区存在大量巨型堆积体,而周围复杂的地质条件加上环境营力的作用,易导致变形堆积体失稳下滑引起堵江事件。在综合前人研究大量滑坡堵江事件成果的基础上,首先建立较为切实的地质模型;然后利用数值模拟方法,推演堆积体的历史演化过程;并说明前缘发生堵江事件的可能性。结合堵江条件,分别采用滑距推算法和经验公式法计算同一条件模式下的堵江高度。结果表明两种方法预测同一失稳模式的堵江高度差距不大;因此可认为预测结果具有较好的可信度。以此初步建立了针对堆积体下滑堵江预测的研究思路,为此类问题的分析提供参考。

关键词：堆积体演化过程堵江预测稳定性

云南古水水电站巨型堆积体演化过程及稳定分析

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人民长江 2016年第21期47卷 52-56页

作者：杨啡邓辉曾阳益成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

云南古水水电站根达坎堆积体已经历了近10 a的勘察,但其斜坡堆积体的演化过程仍有待研究。从堆积体坡表的变形迹象及平硐内部揭示的软弱滑动带结构特征入手,反演推测斜坡堆积体的演化过程,建立数值模型分析堆积体发育过程中的演化机制... 详细信息

云南古水水电站根达坎堆积体已经历了近10 a的勘察,但其斜坡堆积体的演化过程仍有待研究。从堆积体坡表的变形迹象及平硐内部揭示的软弱滑动带结构特征入手,反演推测斜坡堆积体的演化过程,建立数值模型分析堆积体发育过程中的演化机制。模拟结果表明,堆积体的中前缘部位主应力较大,也较为集中,斜坡靠近地表附近的拉应力最大,说明堆积体越靠近江面,其稳定性越差,堆积体的胶结程度越低,越有利于地表雨水入渗及风化作用的深入。数值分析还表明暴雨条件下堆积体饱和状态对斜坡变形有重要影响,暴雨状态下最有可能先发生破坏的部位主要集中在堆积体后缘,从而产生"拉-压-剪"的推移破坏模式,发生连锁的滑移-坠覆-滑移式的链接破坏。

关键词：变形特征演化机制数值模拟堆积体

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库水位变动速率对某水电站坝前倾倒变形体稳定性的影响

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水电能源科学 2017年第2期35卷 143-147页

作者：曾阳益邓辉张咪涂国祥成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

澜沧江上游某电站坝前大面积发育倾倒变形体,边坡中的地下水对其稳定性有重大影响。为此,运用二维饱和—非饱和渗流有限元分析程序SEEP/W,并联合极限平衡法分析库水位变动期间库水位变动速率对倾倒变形体边坡渗流场及其稳定性的影响机... 详细信息

澜沧江上游某电站坝前大面积发育倾倒变形体,边坡中的地下水对其稳定性有重大影响。为此,运用二维饱和—非饱和渗流有限元分析程序SEEP/W,并联合极限平衡法分析库水位变动期间库水位变动速率对倾倒变形体边坡渗流场及其稳定性的影响机理及规律。结果表明,水位变动速率对倾倒变形体的瞬时渗流场有较大影响,坡体表面形态在水位变动期间,对其水力梯度影响较为明显;水位上升阶段,水位变动速率与倾倒变形体稳定性呈现正相关关系,水位上升速率由0.5 m/d增大至5 m/d,稳定性系数上升了0.7%~2.0%,而水位下降阶段,水位变动速率与其呈现负相关关系,堆积体稳定性系数降低0.6%~1.6%,且其存在临界速率(2.0m/d)、水位(死水位以上3/8坡高处),速率、水位超过其临界值之后,稳定性变幅明显放缓甚至出现回升。

关键词：倾倒变形体库水位变动速率渗流稳定性

澜沧江上游某倾倒变形体蓄水作用下演化机制分析及稳定性评价

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科学技术与工程 2016年第25期16卷 16-24页

作者：曾阳益邓辉杨啡涂国祥成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

澜沧江上游某电站左岸近坝大面积发育倾倒变形体。倾倒变形体早期河谷下切,受重力作用,产生一定范围的倾倒变形破坏,水库蓄水以后,地下水位抬升,倾倒变形体将被大面积浸泡并软化,导致其力学抗剪强度指标降低,倾倒变形体将有可能发生失... 详细信息

澜沧江上游某电站左岸近坝大面积发育倾倒变形体。倾倒变形体早期河谷下切,受重力作用,产生一定范围的倾倒变形破坏,水库蓄水以后,地下水位抬升,倾倒变形体将被大面积浸泡并软化,导致其力学抗剪强度指标降低,倾倒变形体将有可能发生失稳破坏,从而威胁到水电站建筑物尤其是大坝的安全。该处倾倒变形体较为典型,结合相关地质资料建立二维离散元模型分析倾倒变形体不同部位变形破坏特征,成因机制,以及进一步发展演化机制。通过三维数值模拟分析其蓄水前后应力应变,并根据刚体极限平衡理论,对倾倒变形体在多种工况下不同破坏模式稳定性进行验算。

关键词：倾倒变形体变形破坏特征成因机制数值模拟稳定性

生物炭添加对人工湿地处理农村生活污水的影响

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水处理技术 2023年第9期49卷 96-101页

作者：张洋刘巧巩飞曾阳益邓玉四川省国土空间生态修复与地质灾害防治研究院四川成都610014 四川农业大学水利水电学院四川雅安625014

以生物炭作为基质填料构建垂直流人工湿地,探讨不同进水C/N和曝气量条件下,人工湿地处理农村生活污水的净化效果。结果表明:进水C/N减小会导致湿地出水NH_(4)^(+)-N、TN和TP浓度显著升高;曝气量从0.2 L/min提高至0.6 L/min时,湿地对COD... 详细信息

以生物炭作为基质填料构建垂直流人工湿地,探讨不同进水C/N和曝气量条件下,人工湿地处理农村生活污水的净化效果。结果表明:进水C/N减小会导致湿地出水NH_(4)^(+)-N、TN和TP浓度显著升高;曝气量从0.2 L/min提高至0.6 L/min时,湿地对COD、NH_(4)^(+)-N和TN的去除率增加,但是继续提高曝气量,出水TP浓度明显增大;间歇微曝气-改性生物炭添加的湿地系统对COD、NH_(4)^(+)-N、TN和TP的平均去除率分别为85.09%、99.15%、99.41%和91.40%,出水水质达到《城镇污水处理厂排放标准》(GB18918-2002)一级B标及以上。以生物炭为人工湿地基质填料可提高农村生活污水的处理效果。

关键词：人工湿地 C/N 曝气量污染物去除农村生活污水

澜沧江上游典型倾倒—滑动组合型滑坡特征及形成机理的数值模拟

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水电能源科学 2016年第11期34卷 133-136,181页

作者：曾阳益邓辉张咪涂国祥成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

鉴于目前倾倒-滑动组合型滑坡的变形特征及形成机理研究尚少,以云南省澜沧江上游两处典型的大型倾倒-滑动组合型滑坡(争岗滑坡、根达坎滑坡)为例,通过现场工程地质调查,分析了该类滑坡发生倾倒变形破坏的基本特征,并利用离散元模型对其... 详细信息

鉴于目前倾倒-滑动组合型滑坡的变形特征及形成机理研究尚少,以云南省澜沧江上游两处典型的大型倾倒-滑动组合型滑坡(争岗滑坡、根达坎滑坡)为例,通过现场工程地质调查,分析了该类滑坡发生倾倒变形破坏的基本特征,并利用离散元模型对其形成机理进行数值模拟。结果表明,该类倾倒变形主要发育在临空条件较好、软硬岩体相间、较广范围硬岩、岩体倾角大于75°的边坡中;岩体依次经历弯曲、倾倒、折断、坠覆,从而形成倾倒体;硬岩内受剪切作用发育多条顺坡向软弱层带;折断面相继贯通,且超过其抗剪强度,坡体沿倾倒折断面及软弱层带发生滑动破坏,进而形成滑坡。

关键词：澜沧江上游倾倒变形体倾倒—滑动滑坡形成机理

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深埋软岩隧道开挖及支护变形特征研究

水电能源科学 2017年第1期35卷 123-127页

作者：张咪曾阳益邓通海邓辉成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610000

针对滇中引水工程中磨盘山隧道的深埋软岩段,利用ANSYS建立三维数值模型,通过FLAC^(3D)进行计算,研究了深埋软岩隧道开挖及支护后围岩的变形和破坏特征。结果表明,围岩强度和隧道埋深是影响隧道变形破坏的重要因素。隧道开挖后,应力重分... 详细信息

针对滇中引水工程中磨盘山隧道的深埋软岩段,利用ANSYS建立三维数值模型,通过FLAC^(3D)进行计算,研究了深埋软岩隧道开挖及支护后围岩的变形和破坏特征。结果表明,围岩强度和隧道埋深是影响隧道变形破坏的重要因素。隧道开挖后,应力重分布,隧道前段围岩强度较小,变形总位移、塑性区范围大于后段,在拱腰两侧对称形成两个应力集中区。隧道支护后,有效限制了隧道变形的继续发展,各部位总位移值减小,塑性区范围也得到抑制,拱腰两侧应力集中区向洞壁靠拢,应力分布也变得均匀。

关键词：深埋软岩隧道变形 FLAC3D 滇中引水工程

西南某滑坡基本特征及多种破坏模式稳定性分析

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长春工程学院学报（自然科学版） 2016年第1期17卷 80-86页

作者：陈彦黄勇肖洋曾阳益四川省地质环境监测站成都610081

西南某滑坡5.12强烈地震后发生明显的失稳破坏迹象,该滑坡是古滑坡,前缘发育有一次级滑坡,该滑坡规模较大,受连续降雨及施工扰动等外界因素的不断影响,通过现场调查、钻孔监测等途径掌握滑坡变形破坏的基本特征,并根据刚体极限平衡法对... 详细信息

西南某滑坡5.12强烈地震后发生明显的失稳破坏迹象,该滑坡是古滑坡,前缘发育有一次级滑坡,该滑坡规模较大,受连续降雨及施工扰动等外界因素的不断影响,通过现场调查、钻孔监测等途径掌握滑坡变形破坏的基本特征,并根据刚体极限平衡法对3种不同的破坏模式进行稳定性现状和发展趋势的分析预测,为滑坡治理提供可靠依据。

关键词：滑坡基本特征破坏模式稳定性计算稳定性评价