沙沱水电站坝基深层抗滑稳定分析及处理措施研究

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1、沙沱水电站坝基深层抗滑稳定分析及处理措施研究张海超苏鹏颜加珍彭成佳(中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院，贵州贵阳550081)【摘要I：沙沱水电站取水坝段基础发育若干组倾向下游的缓倾角裂隙和软弱夹层，同时还存在顺河向的陡倾角裂隙及断层，形成了大坝基础多种滑动模式。通过对取水坝段各种可能的滑动模式采用了二维、--绷1,1体极限平衡法及有限元等方法进行计算分析．结合现场实际情况从安全技术经济等多角度比选了各抗滑处理措施的优缺点，最后分别采用了开挖扩大齿槽、大型混凝土抗滑桩及抗剪洞方式对基础进行了综合处理。处理措施可为类似工程提供参考。l关键词l：沙沱水电站

2、：取水坝段；深层抗滑；处理措施l概述1．1工程概况乌江沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7kin处，属二等大(2)型工程，总库容9．2l亿m3，正常蓄水位365m,相库容7．7亿m3，电站装机1120MW，多年平均发电量45．52亿kW·h。枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身溢流表孔、左岸取水坝段、坝后厂房及右岸垂直升船机等建筑物组成。拦河大坝为全断面碾压混凝土重力坝，坝项高程371m，最大坝高lOlm，坝顶全长631m。大坝共分为16个坝段，从左到右依次为：左岸挡水坝段、厂房取水坝段、电梯井坝段、溢流坝段、右岸升船机坝段和右岸挡水坝段。厂房取水坝段布置于左

3、岸，前沿总宽130．10m，由54坝段、∥坝段、矿坝段和8#坝段组成。取水坝段基础开挖高程为277～283m，坝基底宽67m，之后为厂房基坑，厂房基坑大部分开挖高程258．6m。根据5撑坝段建基面现场揭露地质情况，坝基下部发现存在Jrl、Jr3夹层，在54坝段的坝基检测钻孔录像中存在断续分布的小夹层，随着厂房基坑陆续开挖到位，其上游边坡陆续揭露断续分布Jf3、k、Jr7、b等多条夹层。新发现的夹层面抗剪断参数比J4还低，对大坝深层抗滑稳定影响重大，需对新发现的坝基夹层和结构面进行深层抗滑稳定分析计算和抗滑处理措施设计。3lli0；”"E““世mtl一±

4、”删“il．：t：+。／善图1大坝上游立视图1．2坝基工程地质J房取水坝段坝基岩性为奥陶系下统桐梓组第二段第二层(O。产)中厚层、厚层白云质灰岩，岩质坚硬，岩体较为完整。坝区与背斜轴近于平行的NNE向断层发育，局部岩层层序错乱，受褶曲挤压应力影响，坝区张性裂隙较为发育．浅部沿张性裂隙存在溶蚀现象，至坝基渐趋尖灭．岩层产状从背斜轴部向东翼逐渐变陡。岩层产状在坝基范围变化较大，在岛、‘，断层以左(靠岸边)(5“、64坝段)岩层产状：上游坝基NO。～80E，SEZl60～170，下游压力钢管N8。E，SEL5。～8。．由上游至下游渐趋平缓，且在断层影响范围岩

5、层产状、层序错乱，岩体为方解石网脉胶结的角砾．呈镶嵌碎裂结构。主要结构面有层面、夹层和断层，夹层包括h、L1、b、坫、Jr7、b和一些断续的小夹层Jr’h属于在左右岸坝址区稳定分布的岩性夹层，其余属于断续分布的小夹层。夹层抗剪断强度r=035-0045，c’=005-．'015。断层有￡I、如、矗s、最7、￡9、最¨、&t3、‘ls，总体(‘I、如断层除外)为NNE向，西盘为下降盘，断层破碎带明显，宽10～40em，为方解石脉胶结的角砾岩。2深层抗滑稳定分析2．1滑动边界分析(1)上缘拉开面坝踵上游存在与河流近直交且规模较大的F％断层，以及近似垂直水流

6、方向的第②组随机裂隙。由于F％断层和随机裂隙渗透性较大，极有可能在水力劈裂作用下进一步拉开，构成深层滑动的上缘拉裂面。计算分析结果表明，当底滑面不发生突变时，一般情况下随着上游拉裂面距坝踵越远，新增重力产生的阻滑力大于新增静水压力产生的滑动力和新增扬压力所减少的阻滑力，因此上缘拉裂面距坝踵越近，抗滑稳定安全度越低，最危险的是刚好从坝踵拉开。为了更好地分析取水坝段上缘的可能拉裂位置，还对取水坝段进行了有限元计算分析，结果表明，在正常情况下，大坝从坝踵拉开的可能性不大；同时由于取水坝段进水口基础已进行深孔固结灌浆，最大孔深约20多m，上游面渗透压力大幅度减

7、小。经综合分析考虑后认为，最不利的上缘拉裂面为：沿进水口底板之前、F88断层之后的第②组随机裂隙拉开产生深层滑动破坏。(2)底滑面根据开挖揭露出的地质条件和施工期钻孔录像，取水坝段地基新发现的不良地质结构面最l、Jfl、k、k、Jr7、b抗剪断参数较低，可能构成坝基深层滑动的底滑面。取水坝段下游为深基坑，机组处混凝土距上游开挖面厚度较薄，计算分析不考虑下游回填混凝土对大坝抗滑稳定的抵抗作用，即认为下游为临空面。经综合分析，确定沙沱水电站取水坝段坝基深层抗滑稳定的边界条件为：以第②组裂隙为后缘拉裂面，沿&l、Jrl、Jr3、k、Jf7或b为底滑面，从下游

8、厂房基坑临空面剪出产生滑动破坏。图2取水坝段深层抗滑稳定计算边界(滑动模式)2．2计算分析方法