西南某水电站左岸坝头边坡变形分析

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1、第46卷第9期甘肃水利水电技术Vo1．46．N0,92010年9月GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologySep．，2010·设计与研究·西南某水电站左岸坝头边坡变形分析王豪，林锋，李敏博(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059)摘要：水电站坝区工程地质环境条件复杂、河谷高边坡结构复杂、岸坡浅表生改造强烈，揭露有深部裂缝发育的破裂特征，本文在概述左岸边坡工程地质条件的基础上，细致研究了左岸坝头边坡的结构特征，采用三维有限元软件，对水电站

2、左岸坝头边坡的开挖进行模拟。反演出边坡变形破坏特征及机制，结果表明边坡的变形模式为底部压缩．_上部倾倒(鼓胀)一深部滑移张裂的模式。但由于边坡锚固措施的作用，变形得以控制，目前边坡整体稳定。关键词：坝头高边坡；数值分析；变形模式中图分类号iP642．22文献标识码：B文章编号：2095—0144(2010)09—0022—041引言进入21世纪以来，一方面随着西南地区大型水电站如澜沧江小湾水电站、雅砻江锦屏一级水电站、大渡河瀑布沟水电站、大岗山水电站、金沙江白鹤滩水电站的建设，同时随着计算理论和计算机科学的长足进展，数

3、值模拟技术已广泛应用于边坡稳定性研究。对于这些高边坡的研究不再停留在现象的分析阶段，而是采用数值模拟手段再现边坡变形破坏过程和内部机制作用过程，从整体上、理性上认识边坡变形破坏机制，认识边坡稳定性的发展变化。2工程地质条件该边坡属谷坡高陡，绝大部分基岩裸露。岩性主要为砂板岩(T1盘)和大理岩(T’一)，另外还可见少量后期侵入的煌斑岩脉。自然边坡在1850瑚高程以上为砂板岩边坡，坡度为40o~50o；以下为大理岩边坡，坡度为55。～70。。岩层总体图1边坡变形模式示意图产状NOo30OE，NW￡25o~45o，走向较稳定

4、，与河流基本平行，倾向山里，在中高高程山里局部倾角达50o一7O。，属典型两种变形都是以水平向外位移为主，致使抗剪洞加固范的逆向坡；坝头边坡内部发育有：近EW向的中等倾角小断围上方的表观点表现出水平向外变形(无下沉分量)的特点。层(如如)、总体走向NNW～NNE裂隙密集带和深部裂缝因此，边坡的变形，总体是一种受左岸坝头特定地质结构控SL4煌斑岩脉(x)、￡断层，这些结构面与自然坡面共同组制的、伴随开挖所引起的变形调整。合，围成了一个大块体。坝头边坡发育的￡、6、￡、煌斑岩脉4坝头边坡变形数值模拟分析一(x)对其稳定性影

5、响甚大，而坝头边坡的稳定性在施工期及根据已有地质资料建立边坡的数值模型。模型的建立采运营期尤为重要，所以坝头边坡变形及稳定性影响的对于左用三维有限元程序Midas／GTS。岸边坡稳定有重要意义。4．1模型的范围3坝头边坡变形模式初步分析模型范围(图2)为：前缘取至河谷中心线，后缘至岸坡伴随边坡开挖，“挡墙”的主要变形(图1)，一是向临空2350m高程，上游侧边界取至上游坡以左约200in，下游侧方向的整体变形：边坡浅表部“挡墙”向临空方向变形，为深边界取至距下游坡约200nl处，模型底部边界取至l30om部变形提供了变

6、形空间，再加上系统锚索的约束作用，致使高程。模型模型宽(方向)700m，以长(，，方向)800m，最大整个挡墙的松弛，表现为“压缩一倾倒(鼓胀)”；二是，“挡墙”高差1050m。“带状软弱岩体”部位自身的侧向扩容变形：“挡墙”的侧向扩4．2模型参数选择容，将通过自身的“压缩一倾倒”，在一定程度上会加剧“挡墙”左岸坝基岩体的物理力学参数，根据建议的岩体力学参整体向外的倾倒变形，从而为深部变形进一步提供空间。数(范围值)，同时结合野外边坡岩体结构的调查及施工期复收稿日期：2010—07—14作者简介：王豪(1986一)，男

7、，河南郑州人，硕士研究生，主要从事地质灾害方面的研究。·22·第9期王豪，等：西南某水电站左岸坝头边坡变形分析第46卷(4)模型的边界条件：主要根据实际情况在边界节点上添加约束条件，除模型地面添加三个方向的约束外，其余四个面均添加边界面法向的约束，自然边坡无约束。(x,y均采用位移边界条件，z方向底边界为位移控制，上边界为自由边界)。(5)初始应力场：重力场在Z-方向选为一9．8；侧向压力，通过方法来计算，Ko=o-~／o-v通过竖直应力计算水平应力，设定为初始应力，由软件默认有限元法生成。4．4开挖过程模拟边坡开挖的

8、施工工序合并为几个梯段的开挖集合，具体控制时间节点以洞室群所在的1885m、1829m、1785m、图2模型范围示意图1730m、1670m及开挖底面1580m的施工时间为节点，分6次开挖；支护措施在模型计算时概化到同一施工步骤中。合，包括结构面类型、物质成分、风化卸荷状况等工程地质特5计算结果分析性的调查研究及复合所确定。计算参