云南古水水電站巨型堆積體演化過程及穩(wěn)定分析

小巖頭水電站位于牛欄江中下游河段小巖頭峽谷出口處，是牛欄江水電開發(fā)規(guī)劃的第4級電站。庫區(qū)兩岸山高坡陡，荒山禿嶺，水土流失嚴(yán)重。庫區(qū)仔在多處崩塌堆積、冰水堆積體。本文通過堆積體特征穩(wěn)定分析評價，對下一步工程施工處理提供了重要依據(jù)。

某擬建水電站大壩左岸壩肩存在一堆積體,該堆積體的穩(wěn)定對擬建水電站大壩和附屬水力設(shè)施的布置和安全至關(guān)重要。為此,在深入分析該堆積體基本特征以及工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,對該堆積體成因機理進行了分析,采用極限平衡法計算了堆積體整體穩(wěn)定性。計算結(jié)果為分析目前堆積體的穩(wěn)定狀況及預(yù)測其可能造成的工程危害提供了評價基礎(chǔ)。

重點計算和分析了深溪溝水電站飛水崖堆積體連同巖坎的整體穩(wěn)定性,對飛水崖堆積體可能失穩(wěn)的方量及其可能產(chǎn)生的后果和影響進行了研究。計算結(jié)果表明,飛水崖堆積體邊坡在各種工況下整體處于穩(wěn)定狀態(tài),水工建筑物布置基本避開了飛水崖堆積體,在暴雨情況下出現(xiàn)的表面局部沖刷不會影響工程的正常運行。

研究下紅巖堆積體的穩(wěn)定性對擬建水電站大壩和附屬水力設(shè)施的布置和安全有著重要的意義。本文在深入分析該堆積體基本特征的基礎(chǔ)上,以地形地貌、變形破壞跡象及物質(zhì)組成特征的差異性為依據(jù),對其進行了工程地質(zhì)分區(qū);在此基礎(chǔ)上,對該堆積體成因及今后變形機理進行了論述,重點分析影響堆積體穩(wěn)定性的誘發(fā)因素;最后采用極限平衡法計算了堆積體整體(分區(qū))以及局部穩(wěn)定性。計算結(jié)果為分析目前堆積體的穩(wěn)定狀況及預(yù)測其可能造成的工程危害性提供了評價基礎(chǔ)。

擬建某水電站壩前堆積體穩(wěn)定與否直接影響電站的樞紐布置方案選擇及后期施工和運營。然而,不同時期、不同成因機制的堆積體穩(wěn)定性相差甚遠,因此,從堆積體成因機制分析著手,對堆積體進行穩(wěn)定性評價意義重大。通過定性分析和穩(wěn)定性計算得知:該堆積體整體穩(wěn)定性較好,對樞紐布置方案選擇及后期施工和運營影響較小。

云南某水庫位于川滇交界的高山峽谷區(qū)，總庫容350萬m3，庫區(qū)為高山峽谷地貌，兩岸堆積體發(fā)育，壩址上游1．8km處存在一規(guī)模較大堆積體，其穩(wěn)定狀況關(guān)系整個大壩及堆積體上十幾家住戶安全，文章介紹了該堆積體預(yù)可研階段的穩(wěn)定分析與防護治理。

孟底溝水電站位于雅礱江中游開發(fā)梯級第五級,壩前堆積體距大壩300m,規(guī)模1500萬m~3,其穩(wěn)定性問題是孟底溝水電站水工建筑物布置和施工場地選址面臨的主要問題。本文根據(jù)勘探成果,在變形破壞機制分析的基礎(chǔ)上,采用極限平衡法對其穩(wěn)定性進行了研究。

堆積體削坡開挖后的穩(wěn)定性對水電站的施工及以后的正常運行至關(guān)重要,通過采用大型通用有限元軟件ansys對該堆積體的典型剖面進行了二維穩(wěn)定性分析,并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,使模擬結(jié)果和監(jiān)測分析結(jié)果相互印證,提高了模擬結(jié)果的可信度。在此基礎(chǔ)上根據(jù)模擬結(jié)果的分析,得出該堆積體整體穩(wěn)定性較好,但可能會發(fā)生淺表層滑動破壞的結(jié)論。

通過分析某水電站左岸谷肩堆積體監(jiān)測成果,在前期的支護措施下,經(jīng)過削坡開挖、原賦存環(huán)境改變后堆積體削坡區(qū)的穩(wěn)定性做出評價;同時對前期的支護措施做出評價,并對以后的支護治理措施提出建議,指出工程建設(shè)中信息化設(shè)計與施工的重要性。

由第四系堆積作用形成的堆積體邊坡大多處于臨界平衡狀態(tài),水電站工程建設(shè)時邊坡開挖、蓄水以及遇到暴雨等不利工況時會對邊坡產(chǎn)生擾動,而堆積體的失穩(wěn)將對大壩的安全產(chǎn)生影響。針對在建的某水電站堆積體邊坡,通過地質(zhì)勘查分析了庫區(qū)地貌和堆積體工程地質(zhì)特性及成因。應(yīng)用極限分析能量法計算了堆積體邊坡在各種工況下的穩(wěn)定系數(shù),并搜索確定了最不利滑動帶的位置。在此基礎(chǔ)上,采用快速拉格朗日元法模擬了堆積體的變形特征。3種方法分析結(jié)果較為吻合,表明堆積體整體穩(wěn)定性較好,但ⅲ剖面區(qū)域在水庫蓄水后可能發(fā)生局部滑動破壞,應(yīng)在該區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的防護設(shè)施,以保證大壩的安全運營。

在充分調(diào)研和綜合分析研究四川九龍溪谷水電站梅鋪堆積體地質(zhì)背景和巖體力學(xué)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上,遵循地質(zhì)定性分析與定量評價相結(jié)合的評價思路,采用有限元法、極限平衡法(morgenstern-price法和不平衡推力傳遞系數(shù)法)等方法對斜坡穩(wěn)定性進行了評價,并且得出了結(jié)論。

烏弄龍水電站壩前堆積體成因主要為崩塌堆積,巖土物理力學(xué)試驗成果及現(xiàn)場天然休止角測量成果對選取巖(土)體的力學(xué)參數(shù)具有較好的參考價值。采用剛體極限平衡法和有限元強度折減法對堆積體的穩(wěn)定性進行計算分析,評價認(rèn)為在天然狀態(tài)下,壩前堆積體穩(wěn)定性好;水庫蓄水后,堆積體前部(約70m高差)處于庫水位以下,堆積體基本穩(wěn)定;在蓄水和地震工況下其穩(wěn)定性降低,存在失穩(wěn)的可能性,可能產(chǎn)生的破壞形式為前緣調(diào)整性坍岸再造。針對瀾滄江上游段類似的大型崩塌堆積體,分析總結(jié)了一套松散堆積體穩(wěn)定性分析評價方法,對類似工程地質(zhì)問題(特別是瀾滄江上游江段水電工程)研究有一定的借鑒意義。

在大量勘探和試驗工作成果的基礎(chǔ)上,查明了阿海水電站左岸壩前混合堆積體物質(zhì)組成及分布狀態(tài),運用stab程序畢肖普法和emu程序?qū)旌隙逊e體穩(wěn)定性進行了計算。兩種計算程序結(jié)果表明,左岸壩前混合堆積體在3種工況下的6種情況整體基本穩(wěn)定,有暴雨工況下的兩種情況處于臨界穩(wěn)定狀態(tài),為保證水電站的安全運行,必須采取處理措施。

皂市水電站堆積體邊坡臨近廠房機組段,其穩(wěn)定性直接影響到施工安全并對廠房建筑物構(gòu)成威脅。鑒于堆積體及其與基巖接觸面部分巖石力學(xué)參數(shù)的不確定性,首先采用強度折減法研究不同參數(shù)取值情況下邊坡的安全系數(shù)及可能的失穩(wěn)模式,選取合理的堆積體參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,對在不同工況下的邊坡穩(wěn)定性、可能的失穩(wěn)模式以及不同加固處理方案的效果等進行了分析和研究。

通過整理分析柳洪水電站庫區(qū)左岸堆積體變形失穩(wěn)由發(fā)生、發(fā)展、治理各階段的表現(xiàn)和處理措施,總結(jié)論述了庫岸整治過程中防止邊坡漸進式破壞的關(guān)注點,以及相應(yīng)的滑坡處理方法,可供同類工程施工參考。

隨著大型水利水電工程的建設(shè),壩址區(qū)潛在不良地質(zhì)體的穩(wěn)定性備受關(guān)注。不良地質(zhì)體在降雨及其它誘發(fā)因素的影響下,可能形成滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,不僅給水電工程的建設(shè)造成不利影響,還會對施工期間施工人員的安全造成巨大的隱患。通過現(xiàn)場調(diào)研、地質(zhì)調(diào)查、物探、坑槽鉆探成果及區(qū)域背景資料,初步分析壩址區(qū)左岸堆積體的穩(wěn)定性及對工程的危害程度,為巖桑樹水電站壩址選擇提供比選依據(jù)。

綽斯甲水電站壩前右岸堆積體緊鄰大壩,與樞紐布置關(guān)系密切。在前期勘察設(shè)計時,針對其特殊的工程地質(zhì)特性,采取相應(yīng)的勘探、試驗手段,獲取基本地質(zhì)資料,評價其穩(wěn)定性,并進行反演分析計算和論證,為工程支護提出合理的地質(zhì)建議參數(shù),以確保電站建成后覆蓋層邊坡穩(wěn)定及大壩安全。

左壩前堆積體位于小巖頭水電站左岸三岔溝下游側(cè)，距壩址0．04～0．27km。本文選取堆積體兩條主要地質(zhì)剖面，針對地層巖性、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造，從工程地質(zhì)角度對堆積體穩(wěn)定進行計算分析評價。

結(jié)合瀾滄江古水水電站爭崗滑坡堆積體的工程地質(zhì)條件,建立了flac3d滑坡模型。通過選擇合理的參數(shù)和剖面,模擬得出該滑坡堆積體的塑性區(qū)分布特征、剪應(yīng)變增量集中帶的發(fā)展趨勢以及位移等值線云圖,并對其進行了系統(tǒng)全面的分析。結(jié)果表明:在天然狀態(tài)下,該滑坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài),但其中后緣變形破壞較為嚴(yán)重。建議采取措施進行防治,確保安全。

以梨園水電站壩前左岸分布的大規(guī)模下咱日堆積體為例,通過分析堆積體物質(zhì)組成及堆積體與基巖接觸面的物理力學(xué)特性,確定堆積體的邊界條件,并初步判定其可能的變形及破壞模式。以此為基礎(chǔ),采用三維極限平衡方法對沿堆積體與基巖接觸面的假設(shè)滑面及由二維極限平衡分析出的最危險滑弧擬合出的三維空間滑面進行了分析,確定了不同滑面的安全系數(shù)。根據(jù)有限元三維分析成果,基于位移梯度理論提出了堆積體三維滑面確定方法,分析方法能夠搜索任意形式滑面,同時兼顧考慮堆積體的三維效應(yīng)。分析表明各工況下堆積體穩(wěn)定性均能滿足要求,計算成果為工程設(shè)計提供了重要參考。

結(jié)合工程地質(zhì)勘察,研究位于梨園水電站壩前左岸的下咱日堆積體的工程地質(zhì)特性和成因。應(yīng)用極限分析能量法emu程序,計算了4個典型剖面在不同工況下的安全系數(shù)。建立三維模型,通過flac程序得到的位移云圖,分析該堆積體在天然、蓄水以及地震工況下的變形特性,并對ⅲ號危險剖面用不平衡推力法進行了計算。計算分析結(jié)果表明,該堆積體整體穩(wěn)定性較好,但存在局部滑動的可能。針對該堆積體的情況,提出了相應(yīng)的防護、加固處理措施。

西南地區(qū)水電工程中堆積體邊坡的穩(wěn)定性問題研究對水電工程建設(shè)極為重要。堆積體邊坡研究中比較關(guān)鍵的問題包括:堆積體的歷史成因、不同條件下的力學(xué)參數(shù)取值和穩(wěn)定性分析。本文通過對古水水電站壩址區(qū)域內(nèi)下覆為板巖、上覆為堆積體的工程地質(zhì)條件進行了相關(guān)分析,得到了該區(qū)域上覆堆積體和下覆板巖傾倒變形的歷史演化過程:在冰水的攜帶作用下,邊坡頂部的巖土體逐步向下遷移而形成堆積體,并且表現(xiàn)出明顯的層狀效應(yīng);板狀巖體在構(gòu)造運動、河谷下切和風(fēng)化卸荷等共同作用下,加之上覆堆積體重量的不斷增加,從而發(fā)生折斷并導(dǎo)致傾倒變形。在對冰水堆積體物理力學(xué)特性分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場的工程地質(zhì)調(diào)查,得到了區(qū)域內(nèi)堆積體邊坡的變形破壞模式表現(xiàn)為順軟弱面整體滑動破壞和局部圓弧型滑動。