開挖擾動條件下巖質(zhì)邊坡災(zāi)變孕育機(jī)制、監(jiān)測與控制方法研究——以大崗山水電站右岸邊坡為例.pdf

1、我國西南地區(qū)金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江等流域云集一大批在建或擬建的百萬KW以上大型水利水電工程。這些水利水電工程中的高陡邊坡都經(jīng)歷了強(qiáng)烈的表生地質(zhì)作用，形成獨(dú)特的坡體結(jié)構(gòu)，使得邊坡開挖過程中的穩(wěn)定性問題尤為突出，直接決定著水工建筑物的安全運(yùn)營。因此，針對高陡邊坡開挖過程中性能演化規(guī)律的研究就更加迫在眉睫。
　　本文緊緊圍繞復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下高陡邊坡開挖變形效應(yīng)與穩(wěn)定性演化機(jī)制這個關(guān)鍵科學(xué)問題，以坡體結(jié)構(gòu)獨(dú)特的大崗山水電站右岸邊坡為

2、研究對象，根據(jù)開挖過程中反映的變形跡象，采用微震監(jiān)測和數(shù)值模擬分析結(jié)合的手段，建立可以表征坡體結(jié)構(gòu)卸荷的地質(zhì)力學(xué)模型，對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)評價。解釋了開挖期間邊坡局部出現(xiàn)破壞的成因，揭示了邊坡開挖作用下變形破壞的演化機(jī)制。同時，建立了邊坡抗剪洞防治結(jié)構(gòu)數(shù)值模型，分析邊坡破壞過程中滑坡與抗剪洞的相互作用機(jī)理及變形協(xié)調(diào)分擔(dān)機(jī)制。驗(yàn)證了抗剪洞滑坡防治結(jié)構(gòu)的適宜性和正確性，為確保邊坡長期安全穩(wěn)定提供了參考依據(jù)。論文取得了以下主要研究成果:

3、r>　　(1)通過數(shù)值模擬分析了不規(guī)則節(jié)理面邊坡的坡體結(jié)構(gòu)與變形破壞模式之間的關(guān)系，確定了坡體結(jié)構(gòu)對邊坡整體變形與穩(wěn)定的控制作用。提出了一套適用于分析含節(jié)理面邊坡穩(wěn)定的研究方法。其成果直接服務(wù)于實(shí)際工程，取得了較好的應(yīng)用效果。研究結(jié)果表明:相同尺寸下邊坡傾角成為影響邊坡破壞模式和安全系數(shù)的主要因素，含結(jié)構(gòu)面邊坡比不含結(jié)構(gòu)面的邊坡的安全系數(shù)有所降低。
　　(2)結(jié)合實(shí)際開挖過程中邊坡坡表所出現(xiàn)的變形跡象，首次應(yīng)用微震監(jiān)測技術(shù)來“捕捉

4、”開挖過程中巖體的微小破裂，從實(shí)際監(jiān)測視角揭示了開挖作用下高陡邊坡巖體微震活動性分布規(guī)律，并較為準(zhǔn)確地圈定了影響大崗山右岸邊坡穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面位置。研究結(jié)果表明開挖期間坡表處曾出現(xiàn)若干次變形裂縫的原因是影響邊坡穩(wěn)定的主控制性結(jié)構(gòu)面——卸荷裂隙帶XL-316和f231斷層上聚集了大量的微破壞，從而引發(fā)的邊坡局部小塊巖體的變形。
　　(3)根據(jù)邊坡的工程地質(zhì)發(fā)育特征和微震監(jiān)測結(jié)果，在數(shù)值模型中引入了影響邊坡穩(wěn)定的主控優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，實(shí)現(xiàn)對

5、邊坡坡體結(jié)構(gòu)的精細(xì)描述和建模。采用數(shù)值計算與現(xiàn)場監(jiān)測互饋結(jié)合的研究方法，建立高陡邊坡三維地質(zhì)數(shù)值模型來分析卸荷演化過程中邊坡的穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明考慮邊坡微震效應(yīng)后，安全系數(shù)為1.03，較未考慮微震效應(yīng)的安全系數(shù)降低了約15％。正是由于人工開挖引起邊坡巖體微破裂的原因，坡體材料物理、力學(xué)參數(shù)都在逐漸改變，造成坡體材料承載能力下降。
　　(4)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載特征，建立邊坡典型防治結(jié)構(gòu)——抗剪洞數(shù)值模型。旨在研究抗剪洞加固后邊坡的變形模