復(fù)雜地質(zhì)條件下拱壩壩肩滑動塊體穩(wěn)定性地質(zhì)力學模型試驗

錦屏一級水電站是雅礱江干流上的重要梯級電站。工程主要開發(fā)任務(wù)是發(fā)電,同時還兼有攔沙、防洪、蓄能作用。該工程大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高305m,為目前世界上最高拱壩。壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,兩岸谷坡為近千米的高陡邊坡,兩壩肩巖體內(nèi)存在斷層、煌斑巖脈、層間擠壓帶、深部裂隙等各類軟弱結(jié)構(gòu)面,對拱壩壩肩壩基穩(wěn)定帶來不利影響。采用三維整體地質(zhì)力學模型試驗研究方法,研究了錦屏一級高拱壩壩肩壩基的整體穩(wěn)定性。試驗中充分考慮了影響壩肩壩基穩(wěn)定的各種因素,既考慮拱壩上游超載情況,同時還重點模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強度弱化的影響,為此研制了適合該工程的變溫相似材料及試驗?zāi)M新技術(shù),并在一個模型上進行了強度儲備與超載相結(jié)合的綜合法試驗。通過試驗獲得了壩肩壩基的變形及分布特征、失穩(wěn)的破壞形態(tài)和破壞機理,確定了拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定安全度為4.7～5.0,評價了工程的安全性,并針對壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

小灣水電站是瀾滄江中下游河段梯級開發(fā)的“龍頭”水庫,大壩為292m高的雙曲拱壩,壩址具備修建高拱壩的優(yōu)越地形條件,但地質(zhì)條件較為復(fù)雜。針對小灣拱壩1210m高程壩肩的地形地質(zhì)條件,對壩肩未進行加固處理方案,采用地質(zhì)力學模型試驗方法,抓住影響壩肩穩(wěn)定的主要因素,利用超載法進行破壞試驗研究,分析壩體及壩肩變形分布特征,探討壩肩失穩(wěn)的破壞過程、破壞形態(tài)和破壞機理,確定壩肩超載穩(wěn)定安全度。

拱壩作為一種安全性及經(jīng)濟性均較優(yōu)的壩型,在世界各地都得到了廣泛的采用。然而拱壩對地形地質(zhì)條件的要求較其它任何壩型都高,壩肩的穩(wěn)定與否,將直接關(guān)系到工程的正常運行和安全性。所以拱壩壩肩穩(wěn)定是拱壩設(shè)計中需要重點關(guān)注的問題。錦屏一級水電站壩址具備修建高拱壩的優(yōu)越地形條件,但地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,壩肩抗力體內(nèi)部存在斷層、層間擠壓帶、煌斑巖脈x及深部裂縫等不良地質(zhì)構(gòu)造,直接影響到拱壩壩肩的整體穩(wěn)定安全性,需要開展壩肩穩(wěn)定深入研究。本文采用強度儲備與超載相結(jié)合的三維地質(zhì)力學模型綜合法試驗對錦屏一級拱壩壩肩的地形、地質(zhì)條件進行模擬,研究拱壩壩肩的穩(wěn)定性。通過破壞試驗得出了壩體與壩肩變形及分布特征、壩肩破壞形態(tài)和破壞機理,確定了壩肩綜合試驗法穩(wěn)定安全度,并針對壩肩薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

結(jié)合云南省德欽縣丹達河水電站工程實例,運用剛體極限平衡法對右壩肩抗滑穩(wěn)定進行研究,采用《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》(sl282—2003)中的公式及規(guī)定,分析認為未加固處理壩肩斷層f12抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)偏低,不能滿足規(guī)范要求,應(yīng)進行必要處理。提出處理方案,對經(jīng)過處理方案處理后的f12斷層進行進一步分析,分析認為加固處理后的壩肩斷層f12抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)能滿足規(guī)范要求,拱肩斷層f12加固處理方案有效。

采用三維地質(zhì)力學模型綜合法試驗,探討在超載和強降的綜合影響下溪洛渡高拱壩壩肩、壩基的穩(wěn)定安全度;分析大壩及壩基、壩肩的變形分布特征,揭示大壩與壩基的變形過程和破壞機理。試驗表明,在未計入滲壓及地震荷載工況下,壩肩綜合穩(wěn)定安全系數(shù)為6.3;在超載情況下,壩肩變位不對稱,壩肩破壞形態(tài)也不對稱,總體上左岸比右岸破壞較重。在超載后期,受壩基附近層間、層內(nèi)錯動帶的影響,壩基面徑向變位較大,基礎(chǔ)約束相對較弱,因此,加強對壩基的加固處理十分重要。

為了論證和評價瀾滄江小灣水電站拱壩壩肩巖體的穩(wěn)定性,特別是軟弱面(帶)對壩肩穩(wěn)定性的影響,采用相似材料三維嵌合塊體地質(zhì)力學模型試驗,對壩肩巖體在開挖、工程荷載和超載條件下的變形破壞特征以及破壞機制進行研究,并評價壩肩巖體的穩(wěn)定安全度和超載能力。

復(fù)雜巖基上拱壩樞紐的整體 地質(zhì)力學模型試驗研究 拱壩試驗研究課題組’ (廣西大學水利水電研究所) 擒要本文介紹了某大型水電站樞紐重力拱埂整體抗滑穩(wěn)定的地質(zhì)力學模型試驗研究概況。 對復(fù)雜巖基上的水電站樞紐地質(zhì)力學模型試驗方法和試驗技術(shù)中的若干同題進行探討，包括相似 性要求、模型比尺選擇的原ji6、模擬內(nèi)窖、商窖重低變模模型材料及沿巖石層面晰夾層上的f值， 沿混疆土與基巖的膠結(jié)面f、c值試驗研究，模型加載系統(tǒng)廈量測系統(tǒng)設(shè)計等內(nèi)容。最后根據(jù)試 驗結(jié)果，分析了拱壩總體位移變化規(guī)律和大壩受基礎(chǔ)在超載條件下穩(wěn)定安全度和破壞機理，并指 出影響工程安全的薄弱部位。 關(guān)鍵詞地質(zhì)力學變形位移基礎(chǔ)穩(wěn)定 1概述 由于埂工建設(shè)及科學技術(shù)的發(fā)展，越來 越多的水工建筑物需要在具有復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造 的巖基上修建，拱壩建設(shè)亦不例外。在

結(jié)合小灣高拱壩壩肩壩基的地形、地質(zhì)特征、軟弱結(jié)構(gòu)面分布狀況、淺層松弛卸荷現(xiàn)象以及加固處理方案,建立三維地質(zhì)力學模型,研制主要斷層的變溫相似材料,運用超載與降強相結(jié)合的綜合法對整體模型進行破壞試驗。通過試驗獲得小灣拱壩壩肩壩基的變形特征、失穩(wěn)的破壞過程、破壞形態(tài)及破壞機制,得到強度儲備系數(shù)為1.2,超載系數(shù)為3.3～3.5,確定拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定綜合法試驗安全系數(shù)為3.96～4.20。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析得出,兩壩肩中上部高程部位由于對斷層和蝕變帶采用了混凝土洞塞置換,其變位相對較小,破壞形態(tài)和破壞范圍相對較輕,說明混凝土加固洞塞置換起到較好的加固效果。根據(jù)試驗顯示的破壞形態(tài)和破壞區(qū)域,建議對右壩肩下游1245m高程以上的斷層f11和f10做一定范圍的處理,對左壩肩推力墩以上部分巖體進行適當?shù)募庸烫幚怼?/p>

在保證大壩穩(wěn)定設(shè)計時,除了數(shù)值模擬方法外,對高壩還應(yīng)當進行地質(zhì)力學模型試驗。本文敘述了地質(zhì)力學模型試驗的工程意義,列舉了多個地質(zhì)力學模型試驗實例,并對試驗方法及安全系數(shù)做了分析。

針對大崗山雙曲拱壩的工程地質(zhì)問題,采用三維地質(zhì)力學模型試驗技術(shù),研究壩體和壩肩從加荷到破壞的整個過程和機制。試驗過程模擬大壩基礎(chǔ)的不連續(xù)巖體條件、巖體力學特性和整體雙曲拱壩。試驗考慮拱壩上游超載情況,同時還模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強度弱化的影響,為此研制適合該工程的變溫相似材料及試驗?zāi)M新技術(shù),并在一個模型上進行強度儲備與超載相結(jié)合的綜合法試驗。試驗結(jié)果給出拱壩在正常蓄水位和降強之后超載作用下的位移場,獲得壩體和壩肩的變形及分布特征、內(nèi)部斷層典型測點的相對位移,揭示拱壩壩體和壩基失穩(wěn)前后裂縫發(fā)展的全過程及其破壞機制。得到強度儲備系數(shù)為1.25,超載系數(shù)為4.0～4.5,確定拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定安全度為5.0～5.6。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評價邊坡的穩(wěn)定性,并針對壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出加固處理措施建議。

介紹了牛頭山雙曲拱壩三維地質(zhì)力學模型試驗,包括模型設(shè)計、模型制作、加荷和量測等。試驗給出了拱壩在正常蓄水位荷載作用下的位移場,測出了壩體、壩肩、斷層出露處以及壩基內(nèi)部斷層各部位的位移,揭示了拱壩壩體和基礎(chǔ)失穩(wěn)前位移和裂縫發(fā)展的全過程及其破壞機理。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評價邊坡的穩(wěn)定性,并得到拱壩的整體安全度。

江口雙曲拱壩整體穩(wěn)定地質(zhì)力學模型試驗研究——為了對江口拱壩基礎(chǔ)處理方案進行驗證，弄清大壩在正常荷栽作用下的位移場，了解拱壩和拱座的整體穩(wěn)定，采用地質(zhì)力學模型進行了試驗研究，全面模擬了江口大壩基礎(chǔ)的不連續(xù)巖體條件、巖石力學性質(zhì)和基礎(chǔ)處理方案，揭...

針對江口壩區(qū)內(nèi)的多條軟弱夾層以及斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造不利條件對壩體穩(wěn)定的影響,設(shè)計采取了基礎(chǔ)處理措施.通過地質(zhì)力學模型試驗,研究江口大壩在進行基礎(chǔ)處理后,壩體在設(shè)計荷載及超載作用下的穩(wěn)定情況,為設(shè)計提供科學依據(jù).

采用三維地質(zhì)力學模型試驗技術(shù),研究某雙曲拱壩壩基內(nèi)的軟弱夾層和裂隙對壩體整體穩(wěn)定性的影響,以及在超載情況下的壩體的破壞形式和破壞發(fā)展過程,從而對大壩的安全性作出了科學評價。

針對萬家口子雙曲拱壩的地質(zhì)問題,采用三維地質(zhì)力學模型試驗技術(shù),全面模擬了大壩基礎(chǔ)的不連續(xù)巖體條件、巖石力學性質(zhì)、基礎(chǔ)處理和整體雙曲拱壩,研究了基礎(chǔ)對大壩結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定的影響,揭示拱壩壩體和壩肩從加荷開始到破壞的整個進程和機理,從而得出了拱壩的破壞機理及超載安全能力。

隨著經(jīng)濟的強盛,水利事業(yè)的發(fā)展,我國大壩、高拱壩數(shù)量大增,大壩老齡化現(xiàn)象也在增加,大壩的安全穩(wěn)定運行是一不容忽視的問題。因此,研究大壩的穩(wěn)定及內(nèi)在規(guī)律就具有很強的工程意義和現(xiàn)實意義。同時由于工程問題的復(fù)雜性使高拱壩整體穩(wěn)定兼具了挑戰(zhàn)性和前沿性。本文從30年的模型試驗出發(fā),對該問題進行了有意義的研究。

近年來，隨著我國交通行業(yè)的大力發(fā)展，隧道工程越來越多，往往需在復(fù)雜的質(zhì)條件下施工，這就對隧道施工技術(shù)提出了更高的標準和要求。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，隧道支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在很大程度上決定了整個隧道工程施工的質(zhì)量和安全。本文結(jié)合高速公路隧道工程實例，探討了應(yīng)如何利用有限元模型對復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道支護穩(wěn)定性進行分析。以及在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)如何保證隧道工程支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

基于渝湘某高速公路在建隧道工程,結(jié)合其洞口段的地形地質(zhì)、監(jiān)控量測資料,以dp彈塑性本構(gòu)模型為基礎(chǔ),建立了有限元數(shù)值仿真程序;分析了隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)的力學狀態(tài)和穩(wěn)定性,為隧道設(shè)計和施工提供了指導(dǎo)依據(jù).并簡要地提出其防治措施為:偏壓淺埋隧道洞口段土體較為松散破碎,施工中應(yīng)注意擾動及地下水的影響,并適時地對土體進行加固.圖7,表1,參6.

針對鄂西復(fù)雜地質(zhì),對滑帶特征和滑坡變形破壞進行了分析.滑坡的形成受滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及結(jié)構(gòu)類型的控制,同時還受降雨、水流沖刷作用強度、地震及人類活動諸多因素的影響,研究結(jié)果對鄂西復(fù)雜地質(zhì)條件下進行工程建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義和實用性.

復(fù)雜地質(zhì)條件下漿砌石高拱壩的設(shè)計——論述在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，如何經(jīng)過研究分析提出設(shè)計思想和綜合處理措施，成功地建成了雷公口水庫高86.3m的裳砌石拱壩。為類似地質(zhì)條件下水庫電站的建設(shè)提供依據(jù)　　

以安家?guī)X露天礦北幫為例,采用有限元強度折減法分析安家?guī)X露天礦北幫在逆斷層破碎帶和陷落柱破碎帶影響下的邊坡穩(wěn)定情況,并基于北幫原設(shè)計方案、最終優(yōu)化方案、提前降盤方案、提前轉(zhuǎn)向并降盤方案,研究斷層、陷落柱破碎帶影響下的北幫邊坡力學特性和邊坡連續(xù)開采過程中的穩(wěn)定性。

建在復(fù)雜地質(zhì)條件上的重力壩,壩基中往往存在多種軟弱結(jié)構(gòu)面。為了在物理模型試驗中考慮軟弱結(jié)構(gòu)面的強度弱化對壩基穩(wěn)定的影響,采用地質(zhì)力學模型試驗方法對武都碾壓混凝土重力壩壩基穩(wěn)定性進行研究。試驗中采用變溫相似材料模擬壩基中軟弱結(jié)構(gòu)面的力學參數(shù)及弱化行為,在同一模型上進行超載和降強相結(jié)合的綜合試驗,獲得了壩基失穩(wěn)的破壞過程、變形分布特點及破壞形態(tài),并得到評價工程安全性的綜合安全系數(shù),為工程的設(shè)計與施工提供了科學依據(jù)。