西北某水电站高边坡危岩稳定性分析及防治措施研究

由于对自然地质条件的特殊要求,水电站多修建在高山峡谷区域,受河流下切作用和风化卸荷作用的影响,水电站两岸边坡浅表层节理裂隙发育,岩体较破碎,造成斜坡上部形成许多危岩块体,严重威胁着下方建(构)筑物及人员的安全。以西北某水电站闸址高边坡危岩为例,通过采用“人工现场调查+无人机遥感航拍”相结合的技术方法,详细地调查识别研究区内高边坡危岩35个,进行危岩的发育分布特征和稳定性评价分析,并提出具体防治措施建议。结果表明:闸址区危岩稳定性以差为主,其次为稳定性较差。边坡发育的35处危岩中,稳定性较差13个,左岸5个,右岸8个;稳定性差的17个,左岸9个,右岸8个;稳定性极差的5个,左岸4个,右岸1个。自然条件下危岩都处于欠稳定和基本稳定状态;暴雨时,岩体稳定性降低,基本上处于欠稳定,少量处于不稳定;地震工况下,均处于欠稳定及以下。根据高边坡围岩稳定性特征,针对坝前区、坝肩区和坝后区采取相应的分区防治措施。研究成果可为高边坡危岩的防治提供参考。     

陡倾坡内和垂直坡面走向张裂隙共生的成因机制及其工程效应

西南某水电站坝区右岸不但发育陡倾坡内并与坡面走向大致平行的张裂隙和断层也有一系列倾角近于直立与坡面走向近于垂直的张裂隙。这两组裂隙在同一边坡内同时出现,在国内已建的大型水电工程边坡中尚未见报道。研究表明,这一组合是由于右岸西侧穹隆新生代以来发生过较强烈隆升导致放射状和环状张裂隙同时发育的结果。正是由于两组张裂隙的存在,使边坡岩体深强风化发育,从而降低了坝肩岩体的强度。     

陡倾坡内和垂直坡面走向张裂隙共生的成因机制及其工程效应

西南某水电站坝区右岸不但发育陡倾坡内并与坡面走向大致平行的张裂隙和断层也有一系列倾角近于直立与坡面走向近于垂直的张裂隙。这两组裂隙在同一边坡内同时出现，在国内已建的大型水电工程边坡中尚未见报道。研究表明，这一组合是由于右岸西侧穹隆新生代以来发生过较强烈隆升导致放射状和环状张裂隙同时发育的结果。正是由于两组张裂隙的存在，使边坡岩体深强风化发育，从而降低了坝肩岩体的强度。     

复杂条件下高拱坝应力及坝肩稳定分析

众所周知,研究复杂地质条件下的高拱坝应力和坝肩稳定对确保工程安全具有重要的意义。研究的江坪河高拱坝地质构造较复杂,坝基及坝肩岩体存在大量断层、软弱夹层、泥化夹层和卸荷、风化岩体等地质缺陷,引起两岸坝肩岩体变形不对称、压缩变形量增大以及坝肩局部岩体承载能力低,直接影响到拱坝正常运行和稳定性。因而,对各种工况下的坝体及坝肩岩体进行了三维有限元分析,研究了坝体及坝肩的应力和变形发展状态、可能失稳模式、破坏形态和破坏机制。研究成果表明,未加固时坝肩岩体不稳定,因此,通过研究采用合理的加固处理措施,右岸采用6个传力洞进行加固;左岸采用锚洞进行加固。采取加固措施以后对其进行三维有限元分析,其研究成果表明,加固有一定的效果,改善了两岸的受力状况和变形分布,提高了坝肩稳定性,但左岸坝肩仍不能完全满足规范要求,还需要进一步增加锚洞的面积。     

金沙江虎跳峡水电站龙蟠坝区坝肩边坡的稳定性研究

论文从龙蟠地区的基本地质环境入手,分析了工程区的地貌地质特征,以此获取了客观的计算模型。在此基础上,对在现今应力场作用下工程坝肩边坡的稳定性采用了有限元模拟,并对模拟的结果进行分析,得出坝肩边坡在现今应力场作用下左岸岩体应力-形变处于明显卸荷状态,右岸滑坡体处于明显的应力松驰阶段,但总体来说坝肩边坡在天然状态下是处于稳定状态的;同时对右岸滑坡体采用不平衡推力法对各种工况条件下的稳定性进行计算,并对计算结果进行分析得出右岸滑坡体在各种工况条件下也是处于稳定状态的。      

西霞院水库绕坝渗流分析

绕坝渗流除了影响山体本身的安全外,同时会抬高岸坡部分坝体的浸润面,在坝体和岸坡的接触面上可能产生接触冲刷等不利影响。实际工程大多采用混凝土防渗墙防渗形式,以期增大绕坝渗流渗径来削减绕坝渗流量并减小砂层渗透坡降。本研究以现有76眼民井为基础,分析西霞院水库蓄水前、后近坝区地下水动态变化及续建防渗墙对近坝区地下水影响。结果表明,近坝区地下水位变化与水库水位变化关系密切,水库蓄水对近坝区产生了明显的影响,使地下水位抬升明显、地下水渗流场发生改变。防渗墙续建前后,左岸下游地下水位与库水位响应关系已不明显,渗流方向有所改变,渗流强度明显减小,左岸防渗墙防渗作用明显;右岸渗流方向基本没变,渗流强度有所减小,下游地下水位与库水位仍存在一定的相关关系,右岸防渗墙上下游测井水位差没有左岸明显,说明右岸防渗墙也已经发挥防渗作用,但不如左岸明显。     

某水电站右岸软弱岩带对坝肩稳定影响的FLAC3D分析

某水电站右岸软弱岩带发育，坝基岩体质量较差。采用FLAC^3D分析表明，在大坝荷载或大坝＋库水荷载作用下，右坝基（肩）变形总量及其与左坝肩变形差异均较小，右坝肩变形随时步衰减较快。结合坝基地质条件分析，右岸软弱岩带不会导致坝肩变形失稳。     

顺向岩质高边坡分级开挖的变形破坏特征研究

以岩质高边坡的野外调查成果为基础,分析了边坡的岩体结构特征和控制边坡稳定性的主要地质要素,依据自然边坡的变形破坏现状定性分析,预测边坡开挖过程中可能出现的宏观变形破坏模式和特征.利用基于有限差分原理的FLAC3D建立坝肩边坡的地质模型,对工程边坡开挖支护过程进行数值法定量研究,得出了工程边坡开挖过程中的应力、位移变化规律和边坡岩体破坏特征.研究成果为苗家坝水电站左坝肩的分级开挖施工提供了依据.     

锦屏水电站左坝肩岩体深卸荷带成因分析

平洞探坑揭露了锦屏水电站普斯罗沟坝址左坝肩岩体内部存在深卸荷带,该卸荷带生成原因及分布范围将严重影响未来水电站坝肩的稳定及工程处理费用。在充分考虑断层、裂隙带、岩性特点基础上,应用ANSYS软件分析了不同荷载组合情况下普斯罗沟坝址左坝肩高陡边坡岩体深卸荷带的力学特点,建立了解释深卸荷带形成的简单力学模型,确定出深卸荷带应力场异常范围。     

蓄水期坝肩岩质边坡微震活动性及其时频特性研究

以锦屏一级水电站左岸坝肩边坡微震监测数据为基础,研究蓄水期微震活动性规律,利用S变换（ST）对波形进行分解,并将其应用于左岸坝肩边坡蓄水期与施工期的微震波形处理,以研究其岩石微破裂信号的时频特性。研究表明,(1) 微震活动性与地质构造及蓄水活动密切相关,与施工期相比,蓄水期坝肩边坡岩体趋于稳定状态;(2) S变换综合了短时傅里叶变换（STFT）与小波变换（WT）的优点,其在微震等非平稳信号的时频分析中具有独特的优势;(3) 时频特性与波形特征相比更加稳定,基于S变换的微震波形分解能较好的揭示波形中包含的震源破坏信息;(4) 与施工期相比,左岸坝肩边坡岩石微破裂信号在蓄水期频率升高,持续时间减小,单震型微震事件比例增大,主要是由于在蓄水期左岸坝肩边坡岩体整体性和强度提高,岩体趋于稳定,从而使微震信号表现出不同的时频特征。微震时频参数可以反映岩体的内部微破裂信息,并为其稳定性分析提供参考。     

金沙江某高拱坝坝肩变形稳定计算分析

为了论证和评价金沙江拟建某水电站高拱坝坝肩岩体的变形稳定性,应用有限差分程序FLAC3D对坝肩岩体在天然状态和荷载后的应力、变形和破坏的发展特征模拟研究,分析了坝肩岩体在正常工程荷载下的变形特征及超载状态下变形破坏特征,结果表明坝肩岩体在正常工程荷载下处于稳定状态,得到了坝肩岩体在超载条件下的变形破坏机制,并评价了坝肩岩体的整体稳定安全度和超载能力.     

澜沧江某电站右坝肩复杂岩体质量分类

笔者通过对澜沧某电站右岸坝肩复杂岩体的成因进行分析，采用岩体质量指数Z并结合水利水电工程围岩分级和RMR分级等岩体分类方法对电站右岸坝肩的复杂岩体进行了综合分类。     

泄洪雾化降雨作用下裂隙岩体边坡渗流稳定分析

某水电站溢洪道泄洪雾化降雨边坡问题严重,为研究其稳定性,对溢洪道左侧边坡典型剖面建立考虑雾雨入渗的裂隙岩体饱和非饱渗流数学模型,以有限元为模拟手段研究降雨入渗机理以及饱和非饱和渗流特性,在此基础上用非饱和点安全系数法评价有地表入渗的岩质边坡稳定性。分析表明：雾雨会降低岩体抗剪强度,造成地下水位的缓慢升高,非饱和区会形成暂态饱和区,这是边坡失稳的重要控制因素。渗流及稳定性研究成果可为雾化区边坡渗控设计提供参考。     

西南某水电站坝肩抗力体长期稳定性分析

水电工程对坝肩抗力体长期稳定性要求极高,因此,对于复杂岩土体坝肩抗力体在水推力作用下的稳定性评价显得尤为重要。西南某水电工程坝肩岩体普遍发育有蚀变岩,因此需对其抗力体长期稳定性进行评价。根据考虑蚀变岩体流变特性的黏-弹-塑性本构模型,对水库蓄水运行期抗力体边坡应力、形变场等特征进行了三维数值模拟研究。研究表明,坝肩抗力体在蓄水6个月后三次应力场基本形成,即此时抗力体处于最危险状态,可能会出现蚀变岩带与断层交叉部位的局部破坏; 通过对蓄水5a后模拟得到的变形值及塑性区变化情况分析,得出坝肩抗力体整体上是长期稳定的。     

李家峡水电站坝址环境水化学特征与演变

坝址环境水质及其时空变化隐含了丰富的信息,可以揭示水、岩、帷幕间的相互作用情况以及渗流条件的改变。以李家峡水电站为例,对坝址不同部位渗流水进行采样检测的基础上,综合运用水化学图示、统计分析等方法,研究了坝址环境水质空间分布特征,并与之前的检测结果对比分析水质变化趋势。研究显示,廊道内渗水总体上呈现出“高矿化”的特征,且坝基部位较两岸坝肩尤甚,表明两岸部位帷幕前后水力联系相对活跃;从时间演变看,左岸及坝基廊道部位的水质与此前检测分布较为一致,表明对应部位防渗性能变化稳定;右岸水样两次检测情况变化较大,表明右岸廊道部分部位渗流条件变化较大。     

考虑岩体开挖卸荷边坡岩体质量评价

正确评价开挖后岩体质量并对其进行分类,对研究岩石边坡开挖卸荷后的稳定性有十分重要的意义。以某水电站坝肩高边坡开挖工程为背景,运用卸荷岩体力学的理论与方法,对坝肩边坡开挖岩体进行三维有限元分析。根据边坡岩体开挖后应力应变场的动态变化情况,确定岩体开挖卸荷后质量损伤劣化程度,并根据岩体开挖卸荷后的力学参数,采用RMR法对开挖后的边坡岩体质量进行评价。结果表明,边坡岩体RMR值随开挖后卸荷量的增大基本呈线性递减趋势,进而考虑开挖卸荷影响因素,修正了RMR法中的评价参数,为以后用该法评价开挖后的岩体质量提供参考。     

白鹤滩水电站拱坝推力对坝肩的影响分析

对于地质条件复杂的高拱坝,坝肩的变形及稳定性对拱坝的受力状态有很大的影响,在研究过程中必须考虑拱坝与坝肩之间的相互作用。为降低三维有限元建模的难度和更好地模拟坝肩复杂的地质构造,分别建立坝肩和拱坝的有限元模型,采用试算迭代的方法考虑二者之间的相互作用;并运用卸荷岩体力学理论的方法分析坝肩岩体开挖卸荷后,在拱坝推力作用下的应力应变情况。结果表明,考虑拱坝推力后坝肩槽上、下游边坡位移变化不大,变幅在1 cm左右;拱坝推力对拱端边坡有比较明显的影响,在推力作用下,边坡向坡内有一定的变形。     

瀑布沟水电站库首右岸拉裂变形体成因机制与稳定性分析

瀑布沟水电站大坝为砾石土心墙堆石坝,库首右岸拉裂变形体位于拦河坝右岸坝轴线上游约780 m左右,对岸布置有电站进水口等建筑物。一旦边坡失稳,对大坝等水工建筑物影响重大。拉裂变形体前后缘平面长约400 m,宽约360 m,高差达450 m。根据拉裂体的地形地貌、岩体结构特征、堆积物特征和变形破坏现象,边坡平面上分为两个区,剖面上分为松动带、拉裂变形带和正常岩体三个带。前期设计按照综合考虑各因素后,进行分区和分期支护、整体控制的加固措施,分别完成了一期及二期治理。结合近期监测成果分析,进行了稳定性复核评价,表明Ⅱ区变形稳定,无异常变形的迹象;Ⅰ区松动带出现变形现象。综合分析后建议进行三期支护处理。     

绕坝渗流地下水位的时空分布模型研究

许多大坝的失事是由于高地下水位引起坝肩失稳所致。绕坝渗流是影响坝肩高地下水位的主要因素。为此通常将大坝基础防渗帷幕延伸到坝肩岸坡内一定距离,以减小绕坝渗流影响。而防渗帷幕运行性态随时间变化,为了评价坝肩防渗帷幕和地下水位的运行性态,首先分析了地下水位观测资料和水位、降水、温度、时效等时空影响因素及其表达式,随后基于岸坡地下水位观测资料,利用最小二乘法建立了大坝岸坡地下水位的时空分布模型。通过比较模型剩余标准差和测点的剩余标准差,可以确定坝肩地下水位的异常测点,分析岸坡防渗薄弱部位,掌握坝肩岸坡渗流场时空分布规律,监控绕坝渗流的性态。     

老虎嘴水电站右坝肩边坡稳定性研究

岩土高边坡稳定性问题一直是水电工程研究的重难点之一。本文以老虎嘴水电站右坝肩边坡稳定性作为研究对象,针对边坡卸荷显著、节理发育、施工安全稳定问题突出的特点,采用数值分析软件FLAC3D,结合点安全系数法,对天然情况、导流洞泄洪洞开挖工况、边坡分级开挖分级加固工况以及开挖完成后降雨工况等不同状况下的相应稳定性问题进行了分析研究。结果表明,老虎嘴水电站右坝肩边坡在无支护加固状况下稳定性较低,不能保证施工期的安全,但在严格分级加固后各工况处于稳定状态,满足工程设计标准下的工程稳定要求。