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1、三峡升船机及临时船闸高边坡岩体变形分析第30卷 第8期 人民长江 RENMINCHANGJIANG 1999年8月谢碧云 马能武 摘 要 结合三峡水利枢纽升船机及临时船闸高边坡岩体的变形监测资料,分析了边坡开挖爆破以及形成的临空面、温度和降雨量对高边坡岩体变形的影响规律,建立了岩体变形模型。通过分析,说明升船机及临时船闸高边坡岩体是安全的。对升船机及临时船闸高边坡岩体的变形分析将提高人们对人工开挖高边坡岩体变形的认识,为以后工程的岩体边坡开挖设计提供依据。 主题词 高边坡 岩体变形 变形观测 升船机 船闸 三
2、峡水利枢纽建立岩体变形的数学关系,变形影响的物理量。、开,,,,在本文的分析中,可将开挖深度近似看作开挖。本文所用的开挖深度是根据工程开挖的具体情况,考虑每月开挖方量近似确定的加权平均开挖深度h。根据波尔兹曼叠加原理,可将某岩体累计变形量与开挖爆破的关系,简单地用下式表示:2ε(1)d=a1h+a2h式中:εa2为d为岩体的累计变形量;h为岩体的开挖深度;a1、———————————————————————————————————————————————系数。由于观测墩的建造滞后于开挖进度,因此爆破荷载直接产生的变形
3、实际上有一部分没有测到。本文分析的是临时船闸坐标系中3个正交的轴向变形,即向下游的x方向的水平变形、向临时船闸中心y方向的水平变形以及z方向的垂直变形。从实测资料来看,边坡开挖是岩体发生变形的主要因素。表1是布置在临时船闸上引航道北坡122m高程马道上的岩体变形监测点TP02GP04向临时船闸中心线方向(y方向)的变形量与相应边坡开挖深度(相对于1994年12月)的对比表。该表说明了某月的开挖强度越大,岩体变形就越大;反之亦然。表1 TP02GP04测点y方向变形与相应开挖深度对照观测月开挖()02.113.090.
4、020.342.841.261 概述三峡水利枢纽工程的升船机及临时船闸均座落在坚硬的闪云斜长花岗岩上。总的来说,岩体比较完整,整体强度高,断层、裂隙均以陡倾角为主素,断层的存在。,坡高为34～51m;m直立坡高29m。长期以来,心的问题。为监测升船机及临时船闸高边坡岩体在开挖过程中及开挖完成后的变形情况,建立了表层岩体变形监测网。在部分马道上,共埋设了45个监测点。这些监测点随工程的进展与马道形成的时间分期埋设,最早埋设的监测点至今已取得了3年的观测资料。本文就是对这3年观测资料进行的分析总结。———————————
5、————————————————————————————————————由于升船机及临时船闸人工开挖的边坡高且陡,如此高陡的边坡在国内外的工程建设中都是少见的,因此分析解释岩体的变形规律并对岩体变形作趋势性预报,无论是对岩体变形的研究,还是对工程的安全监控都有非常重大的现实意义。2 岩体变形规律分析在三峡工程升船机及临时船闸高边坡的岩体变形监测中,变形监测资料很好地反应了岩体受到外力作用后的变形情况。通过对资料的分析发现引起高边坡岩体变形的因素主要有:①爆破对岩体所加的瞬时荷载;②开挖形成的临空面,使得岩体内部应力释
6、放;③气温变化引起岩体内部温度场的变化;④降雨量的变化引起地下水位的变化从而改变岩体变形的边界条件。2.1 开挖对岩体变形影响的分析开挖爆破对岩体所加的瞬时荷载使得岩体发生变形,它包括弹性变形与塑性变形两种。某一次爆破对某处岩体变形的影响是比较复杂的,首先与岩体的类型和爆破强度本身有关,另外和爆破点与所监测的岩体的相对位置以及监测点所在边坡的坡比有关。由于岩体内部有断层与裂隙存在,而岩体沿断层与裂隙的变形相对较大,因此岩体的变形又与岩体的完整性有关。由于开挖方式比较复杂,岩体变形监测点与爆破点之间的位置关系以及爆破强
7、度的大小都难以精确地用数字表示,要想观测月开挖月变形量()0.391.420.541.890.480.990.78时间深度(m)1994年12月1995年1月41995年2月131995年3———————————————————————————————————————————————月01995年4月01995年5月10.51995年6月1.5时间深度(m)1995年7月31995年8月6.51995年9月1年10月5年11月0年12月11996年1月02.2 开挖形成的临空面对岩体变形的影响及时效变形分析(1)临空
8、面对岩体变形的影响。由于开挖形成临空面,使得岩体原来的平衡条件被破坏,岩体发生变形。当岩体变形受到约束时,发生应力松驰,部分荷载将转移到它的邻域而引起岩体?11?Vol.30 No.8 人民长江 YANGTZERIVER August 1999的蠕变。而蠕变的发展,将进一步引起岩体内部的应力松驰,一直到作用应力与岩石的内应力达到新的平衡为止。因
