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锦屏一级电站左岸拱肩槽边坡开挖数值模拟分析

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四川水力发电 2008年第6期27卷 83-84,88页

作者：黄春晖郗举科河海大学土木工程学院江苏南京210098 中国水利水电第七工程局有限公司四川成都611730

锦屏一级水电站左岸拱肩槽边坡岸坡陡峻,坡体岩性较差,断层、层间挤压错动带、顺坡卸荷裂隙和深部裂隙发育。拱肩槽边坡开挖在一定程度上切除了维持边坡稳定的部分外围岩体,从而对工程边坡及上部变形拉裂岩体的稳定性产生了不利影响。... 详细信息

锦屏一级水电站左岸拱肩槽边坡岸坡陡峻,坡体岩性较差,断层、层间挤压错动带、顺坡卸荷裂隙和深部裂隙发育。拱肩槽边坡开挖在一定程度上切除了维持边坡稳定的部分外围岩体,从而对工程边坡及上部变形拉裂岩体的稳定性产生了不利影响。选择拱肩槽II1-II1剖面,采用弹塑性有限元法对拱肩槽边坡的开挖进行数值模拟,分析了工程边坡的稳定性,并对初拟的"逐层开挖,边挖边锚"施工步骤的合理性进行了评价,提出了若干对工程建设具有一定指导意义的建议。

关键词：锦屏一级水电站拱肩槽边坡开挖弹塑性有限元

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大渡河大岗山水电站拱肩槽边坡稳定性研究

大渡河大岗山水电站拱肩槽边坡稳定性研究

作者：包祎成都理工大学

学位级别：硕士

随着大型水利水电工程的修建,涌现出了越来越多的工程高边坡,而岩质高边坡通常处于复杂的地质环境中并具有复杂的地质结构,确保这些高边坡在施工和运行期的稳定,对于保证基本建设工程的顺利开展和充分发挥工程应用的作用,具有至关重要... 详细信息

随着大型水利水电工程的修建,涌现出了越来越多的工程高边坡,而岩质高边坡通常处于复杂的地质环境中并具有复杂的地质结构,确保这些高边坡在施工和运行期的稳定,对于保证基本建设工程的顺利开展和充分发挥工程应用的作用,具有至关重要的意义。本文就大岗山水电站左右岸拱肩槽边坡为研究对象,采用现场调研与室内分析相结合,定性评价与定量计算相结合的方法对左右岸拱肩槽边坡进行研究。大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,设计最大坝高210m,总库容7.42亿m3,电站装机容量2600MW。坝址区两岸山体雄厚,谷坡陡峻,基岩裸露,自然坡度一般40°～65°,相对高差一般在600m以上,基岩以澄江期灰白色、微红色黑云二长花岗岩为主,此外,可见辉绿岩脉（β）、花岗细晶岩脉（γι）、闪长岩脉（δ）等各类脉岩穿插发育于花岗岩中,尤以辉绿岩脉分布较多。同时谷坡陡峻,地应力较高,岸坡岩体向河谷临空方向卸荷较为强烈。坝区无区域断裂切割,构造型式以沿脉岩发育的挤压破碎带、断层和节理裂隙为特征,从成因和性质上可将坝区结构面分为原生结构面、构造结构面,按其性状和充填物情况划分为刚性结构面和软弱结构面两类。文中对左岸拱肩槽边坡的断层、辉绿岩脉接触面发育特征、基体裂隙以及坝基裂隙密集带发育特征进行分析,对右岸拱肩槽边坡的断层、辉绿岩脉、基体裂隙以及深层卸荷裂隙的发育特征进行分析。通过分析边坡岩性特点、结构面类型、结构面的工程地质性质及特征,确定拱肩槽上下游及槽坡的不利组合（确定性组合、半确定性组合、随机性组合）。边坡岩体的变形破坏是边坡在自然历史过程中经历长期变形破裂演化,并在人类工程活动营力的影响和作用下所发生的,实际上,这一过程中,边坡的稳定性状况一直在产生非均匀性的降低。研究以边坡变形破坏模式及规律为主线,强调地质原型的调查,即边坡结构、已有变形破坏现象的调查与测量。在此基础上,建立边坡变形破坏的概念模型,并通过研究阐明边坡变形破坏现象的发育规律,通过对边坡开挖过程中的变形迹象分析,确定发生变形破坏迹象的成因,建立左右岸拱肩槽边坡变形破坏模式。在地质调查和定性分析的基础上,综合构建左右岸拱肩槽边坡的地质-力学-数学模型,运用定性分析的方法,从边坡的定量计算的稳定性系数和变形发展趋势的角度评价拱肩槽边坡的稳定性状况。通过二维极限平衡计算,分析左岸不利组合大块体的稳定性在各种工况下均满足要求,右岸大块体因断层和深部卸荷裂隙作为底滑面,稳定性系数较低,各种工况下均不满足要求,需加强支护。通过数值模拟分析,左岸边坡在开挖过程中,浅表层伴随着一定量的卸荷回弹,边坡位移量较小,随时间最后趋于稳定,右岸因XL316-1+f231的存在,整体稳定性较低,低高程开挖使其在前缘临空,易沿坡脚剪出。最后经过综合分析对左右岸拱肩槽边坡提出建议:对局部不稳定体作锚固处理,一旦发现延伸较长的裂隙带及软弱夹层时,就应采取相应系统锚固措施.;对右岸的深层卸荷裂隙和断层进行锚固处理,以提高右岸整体的稳定性,且在爆破施工过程中,应加强对各部位的监测工作,视监测情况,及时调整爆制参数或施工方法等,确保施工安全。

关键词：大岗山水电站拱肩槽边坡深部卸荷裂隙极限平衡数值模拟

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金沙江白鹤滩水电站拱肩槽边坡稳定性研究

金沙江白鹤滩水电站拱肩槽边坡稳定性研究

作者：李杰豪成都理工大学

学位级别：硕士

人们在从事生产和建设过程中,不可避免地要对岩石圈表层岩体进行改造,其中水利水电、采矿和道路的修筑等大型基础建设对岩体的开挖,往往会形成许多岩质高边坡。在大型水电站建设中,由于工程规模的不断增大和地形地质条件的限制,拱肩槽... 详细信息

人们在从事生产和建设过程中,不可避免地要对岩石圈表层岩体进行改造,其中水利水电、采矿和道路的修筑等大型基础建设对岩体的开挖,往往会形成许多岩质高边坡。在大型水电站建设中,由于工程规模的不断增大和地形地质条件的限制,拱肩槽边坡的高度也越来越大,稳定性问题日益突出,因此查明拱肩槽边坡的工程地质条件,并采用定性的地质分析与定量计算的方法,对其稳定性进行分析研究,并得出最优开挖坡比,为白鹤滩水电站的建设提供依据,这对水电站的修建和正常运行都具有十分重要的工程实践意义。本文以白鹤滩水电站左、右岸拱肩槽边坡为研究对象,针对拱肩槽边坡的工程地质条件,充分吸收“地质过程机制分析”、“量化评价”和“岩体结构控制论”等先进学术思想,在了解国内外研究现状和收集前人研究资料的基础上,采用定性的地质分析和定量计算的研究思路。主要通过区域地质环境条件研究,地表和平硐揭露岩体结构面的大量现场调查,并结合室内统计分析,总结拱肩槽部位不同层次结构面的空间发育规律,建立岩体结构模型,进而并对拱肩槽边坡进行不同工况下的稳定性进行计算和评价,主要研究内容如下: (1)在前人研究的基础上,通过现场调研,对白鹤滩水电站坝区及拱肩槽边坡的工程地质条件进行了详细研究:主要包括区域地质环境、拱肩槽边坡的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质及风化卸荷等方面。 (2)拱肩槽边坡的岩体结构特征研究:文中分别对左、右岸上、下游侧边坡的岩体结构特征进行研究分析。主要包括对坝区原生建造结构面、构造改造结构面及表生改造结构面,即不同规模断层、层间、层内错动带、深部裂缝及基体裂隙发育特征及其分布规律进行分级、分类研究,指出各边坡岩体结构特征的相同处与不同处。根据各级结构面的特征及其组合研究,对左、右岸拱肩槽边坡进行工程地质分区,并对控制性边界的物理力学参数进行赋值。以建立合理的岩体结构概化模型,为后续的变形机制分析和定量计算建立科学的事实依据。 (3)拱肩槽边坡岩体质量分级研究:为了正确分析拱肩槽边坡整体的稳定性,确定合理的开挖坡比,在对岩体结构特征研究的基础上对岩体进行定性分级和定量分级。拟采用现场定性分级与定量分级相结合的研究方法;定量分级采用中华人民共和国水利行业标准《水利水电工程边坡设计规范(SL386-2007)》中推荐的CSMR分级法。综合两种分级结果,得出综合分级结果。 (4)左、右岸拱肩槽边坡稳定性分析:结合边坡岩体变形失稳模式,在自然边坡稳定性评价的基础上,通过地质分析对拱肩槽边坡稳定性进行定性分析,并选用极限平衡计算和块体理论计算对拱肩槽边坡整体稳定性及局部稳定性进行定量的分析与评价,并为最优坡比的设计提供依据。论文获得的主要成果如下: (1)拱肩槽边坡主要控制性结构面有:F17、f108、f110、f111、f112、F16、f247、f249等断层;C3-16、LS423、LS414、LS3319、RS621等层间层内错动带。 (2)白鹤滩水电站边坡岩体质量较好:左岸岩体以Ⅲ1级为主,约占52.9%,其次是Ⅲ2级和Ⅱ级,分别占18.3%和14.5%,Ⅳ级岩体约占14.3%,Ⅴ级岩体仅占1%(仅出现在左岸下游侧);右岸岩体以Ⅱ级为主,约占44.2%,其次是Ⅲ1级和Ⅲ2级,分别占27.6%和19.4%,Ⅳ级岩体约占8.8%,右岸未见Ⅴ级岩体。由此可见,拱肩槽边坡岩体质量较好,可利用程度较高,边坡的稳定性较好,且右岸拱肩槽边坡的稳定程度要好于左岸。 (3)左岸自然边坡和拱肩槽工程边坡整体上均处于稳定状态。局部不稳定块体有7个,且规模较小,影响深度有限,在自然状态和拱肩槽开挖过程中也都处于稳定状态,仅在下游侧局部可产生小规模的崩塌,施工前应进行清危处理。 (4)右岸自然边坡和拱肩槽工程边坡整体上均处于稳定状态。局部不稳定块体有3个,且规模较小,影响深度有限,在自然状态和拱肩槽开挖过程中也都处于稳定状态。右岸坝上边坡整体和局部均处于稳定状态。 (5)拱肩槽边坡最优设计坡比:左岸拱肩槽边坡:微新及弱下风化岩体:1:0.2:0.25;弱上风化岩体:1:0.35:0.5;覆盖层:1:1.1:1.2。右岸拱肩槽边坡:微新及弱下风化岩体:1:0.20:0.25;弱上风化岩体:1:0.35:0.50;覆盖层:1:1.10:1.20。左、右岸拱肩槽开挖时,每30m设置一级3m宽的马道;右岸坝上边坡开挖坡比方案:弱下及微新岩体1:0.25:0.35;弱上岩体为1:0.40:0.45;覆盖层1:1.10:1.25;坝上边坡开挖时每隔50m设置一级3m宽的马道。

关键词：白鹤滩水电站拱肩槽边坡稳定性研究岩体结构开挖坡比

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杨房沟水电站左岸拱肩槽边坡稳定性研究

杨房沟水电站左岸拱肩槽边坡稳定性研究

作者：李鸿鸣成都理工大学

学位级别：硕士

随着我国社会经济的发展和西部大开发战略的继续实施,以西电东送为代表的国家重点工程建设不断向前推进,不可避免地需要开挖岩土体,形成了数百米高的人工高边坡,研究高边坡的稳定性对工程施工的顺利开展和工程建成后充分发挥工程效益具... 详细信息

随着我国社会经济的发展和西部大开发战略的继续实施,以西电东送为代表的国家重点工程建设不断向前推进,不可避免地需要开挖岩土体,形成了数百米高的人工高边坡,研究高边坡的稳定性对工程施工的顺利开展和工程建成后充分发挥工程效益具有重要意义。本文以雅砻江杨房沟水电站左岸拱肩槽边坡为研究对象,通过现场地质素描获取了野外第一手资料,对左岸拱肩槽边坡的岩性和岩体结构特征等进行研究,分析左岸拱肩槽边坡可能产生变形破坏的部位、模式与范围,并结合数值模拟、极限平衡和块体理论的分析方法,对左岸拱肩槽边坡的稳定性进行分析,在稳定性分析与评价结果的基础上,提出了有针对性的处理和支护措施。论文主要研究内容和成果如下:(1)通过现场实测,对左岸拱肩槽边坡的岩体结构特征进行了系统的研究,对岩体结构面进行分类、分级研究,获得了不同级别结构面的性状特征,并确定了结构面发育的优势方位。(2)通过对边坡岩体结构的划分,吸收前期岩体分级成果,进一步对边坡岩体质量进行分级,结合本阶段室内、现场试验结果,最终确定了边坡用于稳定性计算的物理力学参数。(3)基于对边坡变形破坏迹象的观察分析,将边坡变形破坏模式分为单面滑动破坏模式、双面滑动破坏模式、台阶状滑移破坏模式和楔形体破坏模式,依据不同的破坏模式和潜在不稳定块体的分布发育规律,将开挖边坡划分为A、B、C、D四个危险性区域。(4)遵循从整体到局部的分析方法,对左岸拱肩槽边坡的稳定性进行了系统研究:(1)采用离散元3DEC软件建立三维模型,量化分析左岸拱肩槽开挖边坡的变形特征,结果表明开挖边坡未出现大规模的位移现象,整体处于稳定状态;(2)基于钻孔勘探、声波测试查明正面坡f断层蚀变岩的分布特征,并分析其对边坡稳定性的影响;(3)采用基于极限平衡理论的Slide软件对单面滑动破坏、双面滑动破坏、台阶状滑移破坏的块体的稳定性进行计算,采用基于块体理论的Swedge软件对楔形块体的稳定性进行计算。(5)根据边坡稳定性分析与评价的结果,提出相应的的处理和支护措施:(1)针对正面坡f断层蚀变带,采取以“槽挖+回填混凝土+加强灌浆”为主的处理措施,处理后正面坡满足大坝建基要求;(2)不满足安全要求的块体支护后,复核计算表明在各工况下处于稳定状态并有较大安全裕度,满足边坡在施工和运行阶段的稳定要求,同时监测数据表明边坡变形已得到有效控制。

关键词：杨房沟水电站拱肩槽边坡岩体结构变形破坏模式边坡稳定性

金沙江上游某水电站左岸拱肩槽边坡稳定性分析

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路基工程 2015年第4期 105-109页

作者：刘宇恒邓辉余扶树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 四川省地质工程勘察院成都610072

以金沙江上游某水电站左岸拱肩槽边坡为研究对象,详细研究边坡岩体的结构特征,利用传递系数法分析边坡开挖后稳定性,并用Geostudio软件的SIGMA模块对开挖后边坡的应力-应变情况进行研究。结果表明:由结构面切割的2号块体易失稳,开挖后... 详细信息

以金沙江上游某水电站左岸拱肩槽边坡为研究对象,详细研究边坡岩体的结构特征,利用传递系数法分析边坡开挖后稳定性,并用Geostudio软件的SIGMA模块对开挖后边坡的应力-应变情况进行研究。结果表明:由结构面切割的2号块体易失稳,开挖后坡脚结构面发育附近出现拉应力集中,施工过程中,应加强支护与监测。

关键词：拱肩槽边坡稳定性岩体结构传递系数法有限元分析

锦屏Ⅰ级水电站开挖边坡稳定性三维有限元分析

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铀矿地质 2004年第3期20卷 183-187页

作者：夏红萤董孝璧沈军辉成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059

采用 3D δ数值模拟方法研究和论证锦屏Ⅰ级水电站拱肩槽边坡的稳定性。重点对坝址区河谷形成过程中河谷应力场进行了模拟分析 ,对河谷现今应力场进行了拟合分析并对拱肩槽边坡在开挖过程中和开挖后的应力、应变场特征和演化规律进行了... 详细信息

采用 3D δ数值模拟方法研究和论证锦屏Ⅰ级水电站拱肩槽边坡的稳定性。重点对坝址区河谷形成过程中河谷应力场进行了模拟分析 ,对河谷现今应力场进行了拟合分析并对拱肩槽边坡在开挖过程中和开挖后的应力、应变场特征和演化规律进行了三维有限元分析。揭示了边坡失稳的可能形式及部位 ,并据此对边坡的稳定性进行分析与评价 ,为边坡的开挖设计和施工提供了科学依据。

关键词：拱肩槽边坡开挖三维有限元分析