解析岳家河二级水电站拱肩槽边坡稳定性分析

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1、第46卷第7期甘肃水利水电技术Vo1．46．No．72010年7月GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologyJu1．，2010·设计与研究·岳家河二级水电站拱肩槽边坡稳定性分析徐洲元(甘肃省水利水电学校，甘肃兰州730021)摘要：岳家河二级水电站坝址为v形斜向谷，两岸岸坡在7oo以上，呈一线天地形，是典型的狭窄河谷小水电的代表。岳家河二级坝址地形狭窄，出露地层为茅口组中上部灰岩和吴家坪底部马。段钙质黏土岩夹页岩、煤层，岩层走向与河流流向斜交，岩层倾角较陡，强度较高。为确保左岸拱肩槽边坡的安全，采用地质分析与数值模拟计算相结合的方法研究了开挖过程边

2、坡岩体的位移、应力及安全系数分布规律，对岳家河二级水电站左岸拱肩开挖进行了分析。最后还结合分析成果对工程的设计与施工提出了相关建议。关键词：稳定性；槽边坡；岳家河二级水电站中图分类号：Tv642．4"5文献标识码：B0引言溶洞轴向40~，顺层面及裂隙面交汇处发育，呈水平状，洞高岳家河二级水电站坝址河谷为一线天地形，河床枯水位1,2—2．5m，长4．5m，宽0．8～1．2m，底部充填黏土及碎块石。跚跚蜘伽502．7m时水面宽仅7m，河床砂卵石覆盖层厚l2—14m，清两岸基坑岩石较新鲜，但构造裂隙及小断裂较发育。右岸由除松散层后，基岩地形为“V”形狭谷，谷底宽度仅1—2m，局于为顺层坡，且岩体倾角

3、较陡，坝基的开挖会切断了岩层的部地带形成倒坡地形。由于河谷段地形过于狭窄，河床覆盖连续性。其坡面结构如图1所示。层清除后见坝基岩体相对较新鲜完整，构造不发育，加之坝基大量的开挖震动会影响右岸岩体边坡的稳定。因此，在设550计施工中，对拱肩槽边坡稳定性进行了分析，以便工程的顺利进行。5401工程概况岳家河二级水电站位于湖北省恩施土家族苗族自治州鹤峰县邬阳乡境内，属清江流域，是清江支流咸盈河的一级支流。岳家河二级水电站是一个有水库调节的、以发电为主、兼有养殖、旅游等综合效益的小型水力发电工程。工程由大坝、溢流堰、取水口、有压引水隧道、调压井、压力钢管、主副厂房、110kV升压站等建筑物组成。大坝为

4、细石砼砌石重力拱坝，最大坝高为69．8m，总库容376．9万m，，调节库容铷铷伽220．4万m’，正常蓄水位552．0m，坝顶溢流。岳家河二级电站总装机容量8000kW，多年平均发电量2705kW·h。2坝址地质条件0lO2O30405060坝址位于距岳家河河口约2．5km的峡谷内，地处扬子图1拱肩槽剖面结构示意准地台中的二级构造单元上扬子台坪，工程范围内无区域性大断裂切割，地震基本烈度为Ⅵ度；水库为峡谷型，两岸山高3拱肩槽边坡稳定性分析坡陡，多为斜向河谷。库区主要出露碳酸盐岩和碎屑岩。坝址为了研究拱肩槽边坡的整体稳定性，采用地质分析与数地形狭窄，为一线天，出露地层为茅口组中上部灰岩和吴家值模

5、拟计算相结合的方法，分析所用图件为径向剖面图。按坪底部马。段钙质黏土岩夹页岩、煤层，岩层走向与河流流向提供的不同高程(490m、500m、510m、520m、530m、540斜交，岩层倾角较陡，强度较高。岩溶中等发育，岩体透水性m、550m高程)中曲面左、右岸拱端及拱冠的大地坐标，通较弱，基本具备了建中低拱坝的地形地质条件。过计算机模拟计算求出各自的近似圆心，然后在1：1000的根据地质勘探资料地质情况为：河床段建基面岩面新鲜平面地质图上切出左右岸各7条径向剖面(图2)。本文左岸完整，构造不发育，但在右岸491．5rn高程处见一小型溶洞，选用开挖坡高42m的L530剖面，右岸选用开挖坡高52m

6、收稿日期：2010—06—10作者简介：徐洲元(1974一)，男，甘肃武威人，讲师，硕士，主要从事水利工程方面的教学与研究。·37·2010年第7期甘肃水利水电技术第46卷的R540剖面仅就拱肩槽的径向剖面讨论分析。550．0m高程以上为茅口组上段硅质岩和页岩，岩体强度较低，风化深度较大。左岸坝前边坡为3～8m厚的残、坡积碎块石土。R540剖面表明，右坝肩处于F4小断层下盘，发育J2、J3两条主要裂隙，J2、J3结构面和层面形成了1．540不利的结构组合面，坝基的开挖，剪断了层面，使坝下游岩体三面临空(下游陡崖，河岸陡崖和基坑面)，处于极不稳定状L55O态。(2)L530、R54

7、D径向剖面平

8、面有限元计算结果如图3~8所示。图2拱肩槽径向剖面位置示意3．1计算模型的建立(1)工程地质模型的概化为了研究拱肩槽边坡整体稳定情况，应用二维平面有限元进行分析。为反映岩体的非均质性，采用概化方式对地质模型进行概化。拱肩槽部位岩性均为碳酸盐岩，根据风化卸荷情况把碳酸盐岩划分为强风化、弱风化和微风化～新鲜碳酸盐岩体，均概化为均质各向同性介质。岩体弱风化卸荷界限以径向剖面图为准。此外，拱肩槽高边坡中结