三維地質(zhì)力學模型試驗的溪洛渡高拱壩壩肩穩(wěn)定性研究

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。

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。

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>

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。

溪洛渡拱壩壩肩的穩(wěn)定分析——采用剛體極限平衡法對溪洛渡拱壩壩肩穩(wěn)定進行了全面計算，對壩肩穩(wěn)定進行了分析評價。　　

結(jié)合四川寶興河銅頭水電站混凝土拱壩,對壩肩穩(wěn)定進行了三維地質(zhì)力學模型試驗研究,試驗中采用變溫相似材料模擬壩肩壩基巖體中的軟弱結(jié)構(gòu)面,運用超載與強降相結(jié)合的方法進行破壞試驗。主要探討了該拱壩壩肩失穩(wěn)的破壞過程、破壞形態(tài)和破壞機理,獲得了壩肩整體穩(wěn)定安全度。試驗表明:采用超載與強降相結(jié)合的破壞試驗方法得到的安全度為3.12～3.51。同時表明在正常運行情況下,壩肩是穩(wěn)定的,在強降階段,壩肩出現(xiàn)開裂,尤以左壩肩為甚,因此對兩壩肩特別是左壩肩上部進行加固處理是十分必要的。

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。

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。

提高拱壩壩肩穩(wěn)定性措施與分析——拱壩是一種既經(jīng)濟又安全的壩型。在拱壩設(shè)計中，壩肩的抗滑穩(wěn)定問題極其重要。地形地質(zhì)、穩(wěn)定分析及施工等是影響壩肩穩(wěn)定的主要因素。　　

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).

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。

針對某高拱壩壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,兩岸壩肩巖體內(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)面等工程地質(zhì)問題,本文利用三維地質(zhì)力學模型試驗技術(shù),采用強度儲備與超載相結(jié)合的綜合法試驗方法,研究了壩體和壩肩從加荷到破壞的整個過程,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。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。試驗結(jié)果表明:拱壩整體穩(wěn)定安全度約為4.7～4.9,拱壩的基礎(chǔ)處理效果較好,并針對壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

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。

錦屏高邊坡穩(wěn)定三維地質(zhì)力學模型試驗研究——在水利工程中，怎樣評價壩肩開挖后的高邊坡穩(wěn)定性一直是人們關(guān)注的問題。針對錦屏一級水電站拱壩左岸高邊坡，提出一種整體轉(zhuǎn)動邊坡模型，模擬邊坡發(fā)生開裂破壞的三維試驗方法。轉(zhuǎn)動該模型的邊坡角度就可以不斷改變自...

溪洛渡水電站拱壩壩肩穩(wěn)定研究——介紹了采用剛體極限平衡法分析溪洛渡電站拱壩壩肩穩(wěn)定的主要方法及穩(wěn)定分析成果．根據(jù)該穩(wěn)定分析結(jié)果，充分說明溪洛渡電站拱壩壩肩穩(wěn)定安全是有保證的?！　?/p>

分岔式隧道是一種新型隧道結(jié)構(gòu)型式,目前尚無相應(yīng)的設(shè)計、施工技術(shù)規(guī)范和標準可循,為了解這種新型隧道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形狀況,采用三維地質(zhì)力學模型試驗方法對目前在建的滬蓉西高速公路大型分岔隧道進行研究。試驗成果有效地揭示分岔隧道洞周的應(yīng)力、位移變化規(guī)律和分岔隧道圍巖的破壞機制,獲得分岔隧道的設(shè)計和極限承載安全度,為分岔隧道的優(yōu)化設(shè)計和施工提供了有工程指導(dǎo)意義的建議和結(jié)論。

軟弱結(jié)構(gòu)面對高拱壩壩肩巖體穩(wěn)定性有重要影響,本文研制了軟弱結(jié)構(gòu)面溫度敏感相似材料,采用溫度控制技術(shù),開展了錦屏一級水電站左岸壩肩巖體物理模型試驗研究,獲得了左岸邊坡在蓄水和升溫強降階段位移應(yīng)變及錨固力的變化規(guī)律,探討了軟弱結(jié)構(gòu)面對楔形拉裂體形變的影響.研究結(jié)果表明,研制的軟弱結(jié)構(gòu)面溫敏材料具有較好的溫度敏感性,軟弱結(jié)構(gòu)面強度變化對變形拉裂體位移影響效果顯著,變形拉裂體的破壞模式是以sl44-1松弛拉裂帶為上游邊界,以f42-9斷層為下游邊界及底滑面,以煌斑巖脈為后緣切割面的滑移破壞.研究成果為高拱壩變形破壞模式及機理研究提供了理論依據(jù).

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

為了獲得模型體內(nèi)關(guān)鍵部位的應(yīng)力、應(yīng)變的變化與分布規(guī)律，特別是外荷載作用下的安全區(qū)域，我們利用自行設(shè)計的小型傳感器，首次將聲波測試技術(shù)應(yīng)用到較大型的模擬實驗室中。獲得了試驗全過程的測試結(jié)果。其結(jié)果與其它測試方法，互為補充和驗證，得到了一致的預(yù)期效果。

針對順層巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性問題,提出降強法與傾斜抬升超載法相結(jié)合的地質(zhì)力學模型綜合的試驗方法,推導(dǎo)該方法下邊坡穩(wěn)定綜合法安全系數(shù)表達式,將其應(yīng)用到白鶴灘左岸順層巖質(zhì)高邊坡工程實例中,并與flac3d強度折減法數(shù)值計算結(jié)果進行對比。研究結(jié)果表明:2種方法得到的邊坡變形破壞特征、破壞模式、安全系數(shù)均較為接近,說明所提的試驗方法和安全系數(shù)表達式是合理的;白鶴灘左岸邊坡的地質(zhì)力學模型試驗綜合法安全系數(shù)ksc=1.526~1.575,數(shù)值計算得到的穩(wěn)定安全系數(shù)kss=1.45~1.52;邊坡穩(wěn)定安全的控制性結(jié)構(gòu)面為層間錯動帶c3–1及其上盤巖體內(nèi)的軟弱結(jié)構(gòu)面,層內(nèi)錯動帶ls337上的加固措施是有效的。研究成果對順層巖質(zhì)高邊坡安全穩(wěn)定具有重要的工程意義和實用價值。