某水电站坝区崩塌体特征及影响因素分析

挽近期以来,伴随青藏高原的强烈隆升,中国西南地区河谷经历强烈、快速下切,形成西南地区所特有的高山峡谷地貌,在此过程中,河谷岸坡分别遭受垂向剥蚀与侧向卸荷作用,出现一系列浅表生结构面,将岸坡浅表部岩体切割成大小不等块体,在后期时效变形过程中以崩塌、滑坡形式失稳破坏。本文以崩塌体发育部位,堆积物岩性、块度大小、风化特征等研究为基础,结合岸坡河谷演化、构造演化历史分析,追溯形成崩塌的地形地貌、地层岩性、风化卸荷、岩体结构等河谷岸坡特征。通过上述分析,总结归纳产生崩塌的主控因素是地形地貌、岩性与岩体结构,在地形地貌适合、浅表生作用强烈的区域,岸坡岩体变形破坏也较强烈,崩塌堆积物也较发育。     

小湾电站深切河谷边坡演化动力学过程及机制研究

小湾水电站坝址位于高山峡谷区,深切峡谷形成演化的动力学过程决定了坝区边坡目前的形态特征、岩体结构特征及稳定性状况,由此深刻影响边坡设计方案和建基面的选择。基于现场工作和分析测试成果,得出主要结论有:(1)由于河谷形成过程中的卸荷作用及风化作用,边坡浅表层改造强烈,产生了大量的中缓倾角裂隙,坡面附近近SN向陡裂张开、扩展;浅表层发育了大量近EW向挤压带(面);(2)岸坡浅表层中缓倾角结构面的产生机制,包括沿原构造节理扩展和新生裂隙;坡体下部的中缓倾角裂隙会因差异卸荷回弹而继续扩展,坡体中上部岩体质量劣化,在地应力场调整过程中,因剪切滑移继续扩展,坡体逐渐进入时效变形阶段。(3)对河谷边坡进行了地质—工程分类,指出各类边坡可能变形失稳模式包括倾倒变形、平面滑动、阶梯状滑动、楔形滑动和堆积体滑动等5种。     

西南某水电站中缓倾裂隙特征及发育模式分析

本文在大量的裂隙调查基础上,总结分析了西南某水电站坝址区中缓倾裂隙的地质特征,阐释了中缓倾裂隙的形成机制和发育模式。通过统计分析,结果表明:(1)岩坡中缓倾裂隙总体与岸坡大体平行,是河谷下切伴生的岸坡应力分异和卸荷回弹形成的表生压致拉裂破裂体系; (2)岸坡的形成是河谷多期次下切的结果,河谷下切坡度变陡,后期形成的中缓倾裂隙亦相对早期宽缓河谷形成的中缓倾裂隙倾角增大,河谷侧向偏移致使凸岸坡体更有利于保存早期裂隙,因此凸岸坡体中上部多见中倾裂隙与缓倾裂隙同时存在现象; (3)峡谷的形成总体是间歇性快速下切,相对稳定阶段岸坡形成表生中缓倾裂隙,快速下切期间以河谷垂向卸荷为主,由此形成与间歇性快速下切各阶段相对应的裂隙密集区和裂隙稀疏区的间断分布。     

金沙江特大桥左岸岸坡岩体结构面强度参数取值及工程稳定性评价

丽香铁路金沙江特大桥位于金沙江虎跳峡镇高地震烈度深切峡谷地段。香格里拉端岸坡地形陡峻,卸荷裂隙发育,岸坡岩体在地震及工程荷载作用下的稳定性直接控制了桥梁选址方案的可行性。在深入分析对岸坡工程地质条件的基础上,基于节理特征分析的Barton模型、岩体结构面强度实验,讨论了岩体结构面强度参数,并在此基础上采用底摩擦实验研究了岸坡在自然和工程荷载作用下的稳定性,进而采用离散单元法计算分析了岸坡岩体在自然、桥基荷载作用下、地震加桥基荷载作用工况条件下的破坏趋势。研究表明,岸坡整体稳定,但在地震和桥梁荷载作用下,岸坡卸荷裂隙进一步发育,对桥基影响较大,应加强卸荷带岩体的工程整治以确保桥基安全。     

西南某水电站枢纽区夹泥型张裂隙成因机制探讨

通过对某水电工程坝区岩体结构的表生改造形迹调查，发现坝区除了发育与岸坡平行的正常的卸荷破坏方式外，还发育了一种破坏方式——夹泥型张裂隙。裂面性质的弱化和发育的普遍性，使这类破裂带可能成为控制坝区高边坡岩体稳定性的重要岩体力学边界。在其发育过程中的诸多控制因素中，岩体结构对这种岩体破坏方式的发育起了控制作用。夹泥型张裂隙与岸坡成大角度相交的陡倾角裂隙和缓倾角错动带组合并构成一个整体。缓倾角错动带的改造是前提。夹泥型张裂隙的发育则伴随陡倾角裂隙和缓倾角错动带的改造过程而产生，构成由陡倾角断裂或裂隙、缓倾角错动带组合形成的典型的岩体破坏模式。结合本地区构造特征和岩体结构特征，并通过大量的现场调查，该文主要探讨了坝区岩体结构特征和夹泥型张裂隙发育的关系，以及岩体结构对夹泥型张裂隙发育的控制作用。     

瀑布沟水电站库首右岸深部裂缝成因分析

水电工程常常建在高山峡谷地带,其天然岸坡通常由坡面向内有一个强卸荷带和弱卸荷带以及相应的强风化和弱风化带,内侧则为完整新鲜的岩石。对涉及的工程岸坡在正常卸荷带以内发育的一系列张性破裂或破裂带,称之为深拉裂缝。瀑布沟水电站库首右岸存在两个拉裂变形体,通过对其岸坡深部拉裂缝空间发育分布、变形特征的考察,综合分析造成深部裂缝发育规律与变形特征的因素。在此基础上提出,库首右岸深部拉裂缝是岸坡快速卸荷条件下浅表生改造的产物,其形成时期相当于河谷由宽谷深切为峡谷这一转换时期。     

高地应力区复杂结构河谷应力场特征——以锦屏Ⅰ级水电站为例

以锦屏Ⅰ级水电站为例,在实际地质调查基础上,分析整理实测地应力数据,以数值模拟为手段,对高地应力区复杂结构谷坡应力场特征进行了研究。结果表明:高地应力区具有复杂结构的河谷,遭受河谷快速下切改造后,其谷坡应力场存在"四区"分布特征,即应力降低区、应力过渡区、应力增高区及原始应力区;背景构造应力和河谷形态特征是导致谷底高地应力现象出现的2个重要因素;谷坡内的软弱带对应力场分布产生重大影响,尤其是倾坡外断层的存在,更易于谷坡应力卸荷,这是导致锦屏左岸深卸荷形成的重要原因,以及导致左岸卸荷基准面高程低于右岸的原因之一;河谷下切过程中,右岸顺倾岸坡发生应力调整的坡体范围比左岸的反倾岸坡大,因此其原始应力区在更深的深度内才出现。简单探讨了锦屏深裂缝的成因机制,认为河谷迅速下切导致的快速卸荷是锦屏深裂缝形成的原因之一。     

小湾电站边坡卸荷三维有限元模拟

应用3D-Sigma软件对小湾右岸边坡的河谷下切卸荷过程进行了三维有限元弹塑性模拟.通过缩小单元规模,对边坡坡面下180 m范围内的应力、位移情况进行了详细的模拟.模拟结果表明:由横河陡倾分布的坚硬岩层构成的边坡在河谷下切形成坡体卸荷的过程中,坡体内产生的拉应力区较小;坡内岩体变形和应力分布主要受软弱面分布、微地形、主压应力分异、剪应力集中影响;卸荷的影响深度约在坡面下120m左右及软弱面附近120 m范围内,这些区域是边坡支护设计的重点.     

基于硐壁应力恢复法的深切河谷岸坡浅表生改造带应力测试

介绍硐壁应力恢复法在深切河谷岸坡地应力测试中的应用,作为一种简单、快速、经济、受施工条件影响小、可多点连续测试的原位地应力测试方法能够进行岸坡浅表生改造带内地应力测量,弥补其他地应力测试法不足。以西南某水电站为工程实例,采用硐壁应力恢复法开展坝址区岸坡地应力系统测试,研究结果表明:浅表生改造带内地应力表现出随硐深增加呈波状起伏特征,依据地应力波动曲线可将岸坡由表及里进行地应力分带,划分为地应力降低带、地应力增高带、地应力波动带及地应力平稳带,可为风化卸荷带划分提供量化依据,地应力测试结果符合深切河谷岸坡地应力分布规律,能够满足进行全场地应力分析需要,硐壁应力恢复法适用于深切河谷岸坡浅表生改造带内地应力测试。     

中国西部岩石高边坡应力场特征及其卸荷破裂机理

大量的工程实践表明,中国西部地区,尤其是西南地区,由于所处青藏高原东侧的特殊地域地质环境条件,这一地区的岩石工程普遍受到地应力,尤其是高地应力及伴随的卸荷效应的影响;卸荷及卸荷带的问题构成了这一地区地表岩石工程的根本性问题之一.卸荷带的形成通过对岩体结构的表生改造,不仅影响和改变了作为建(构)筑物地基和环境的工程岩体的结构基础,弱化了其承载能力,而且,也构成了其他工程地质作用和诸如地下水活动等物质与能量交换的边界,影响了工程岩体的稳定性.本文分析了中国西南地区区域高地应力环境的形成和集中模式,讨论了岩石高边坡应力场的基本特征,提出了"驼峰应力分布"的基本模式.在此基础上,重点讨论了河谷高边坡应力释放及其伴随的浅表生破裂体系的形成机理与基本规律,阐述了这套破裂体系的工程地质意义.     

马岩洞水电站特殊地质条件对水工方案选择的影响

该电站为高坝长引水式开发.枢纽区地处岩溶高山峡谷地区,河谷地质结构总体属向斜走向谷,在其控制下形成河谷地形不对称和两岸高差大,以及巨型危岩体、顺向坡、碎裂结构岩溶含水层、岸坡卸荷拉裂缝、已建水库河床深厚覆盖层等特殊地质条件,对水工方案选择影响较大.     

小湾水电站坝址区低高程岸坡表生改造特征及机制研究

摘要:小湾水电站坝基、水垫塘边坡及低高程排水洞系统广泛地揭示了低高程岸坡的地质特征。基于现场调查和二维弹塑性有限元分析,深化认识了低高程岸坡表生改造特征:（1）它是在建造和构造改造的基础上进行的:原构造缓倾角节理扩展、错动;陡倾角节理扩展、产状改变以及错动;新生了大量中缓倾角裂隙;表生改造程度向坡内减弱。（2）建立了低高程岸坡表生改造缓裂生成机制模型,分析了其生成过程。（3）在二维弹塑性有限元分析中,基于拉破坏区分布、剪应变和点安全度等指标,分析了低高程岸坡卸荷松弛范围,其中谷底表生改造明显影响深度为6~9m。     

川藏铁路某特大桥成都侧岸坡工程地质特征及稳定性评价

拟建的川藏铁路某特大桥是一座重要的控制性桥梁,其桥址区的地质安全风险评价具有重要的工程意义。该特大桥成都侧岸坡三面临空,海拔高差大,岩性复杂多变,岩体结构和完整性差,风化卸荷强烈,浅表部危岩体发育,调查表明成都岸八曲侧斜坡曾发生较大规模顺层岩质崩滑。采用遥感解译、剖面测量及稳定性计算等技术方法,调查成都侧岸坡地形地貌、地层岩性、结构面发育及变形破坏等特征,分析评价特大桥成都岸八曲侧顺层岩质斜坡稳定性。结果表明:天然和暴雨工况下,斜坡稳定系数大于1.1;强震（PGA>0.3 g）工况下,斜坡稳定系数小于1.0,可能出现局部或整体失稳破坏。建议在清除斜坡表部危岩体的基础上,进一步深入研究八曲侧顺层岩质斜坡未来可能出现的变形破坏范围和程度,提出针对性工程防治措施建议。     

金沙江某水电站上下坝址岩体卸荷差异研究

在河流下切、斜坡成坡过程中,斜坡应力场不断调整和适应坡体的变化,表浅部岩体在应力变化过程中往坡外发生卸荷,在同一地区岩体卸荷深度应当相差不大。而在西南某水电站相隔仅1.4km上下坝址勘察过程中发现,两坝址岩体卸荷深度却存在较大差异,上坝址岩体卸荷深度在20m以上,最大深度达到90m;下坝址岩体卸荷深度仅为5~20m。,通过现场调查及数值模拟成果表明,上下坝址岩层方位是两坝址岩体卸荷差异的决定性因素,上坝址为顺向坡,岩层走向与边坡走向平行,倾角较陡的岩层形成拉裂面,易于风化营力的侵入,岩体卸荷深度大;下坝址为横向坡,岩层走向与边坡走向近于垂直,岩体强度远大于岩层面的强度,且平行坡向的结构面数量少,岩体卸荷深度在20m以内。     

锦屏一级水电站左岸浅表大理岩的卸荷微裂隙特征

在高山峡谷区,浅层岩体的表生改造相当发育。在锦屏一级水电站坝区陡峭的岸坡浅表大理岩岩体中采集定向标本,制作定向薄片,利用偏光显微镜统计和分析了微破碎带及带中微裂隙的方向分布情况。结果表明,（1）垂直于最小主应力σ₃的薄片中微破碎带在整体上未见明显定向性,垂直于最大主应力σ₁或中间主应力σ₂的薄片中微破碎带在整体上存在明显定向性,基本与岸坡平行;（2）微裂隙往往沿低指数晶面（包括解理面）发生,故晶内裂隙表现出直线式或台阶状样式,这符合最小能量原理;（3）卸荷应力场诱导控制微观卸荷裂隙的方向并使之具有强定向性。     

一种高边坡岩体卸荷分带方法的探讨

岩体卸荷是水利水电工程建设中常见的工程地质问题之一。本文介绍了高边坡岩体卸荷的背景条件、作用机理、卸荷岩体特征以及常见的卸荷带划分方法。针对河谷斜坡岩体从表部到深部 ,岩体裂隙发育程度、张开程度逐渐降低的特征 ,以黄河上游某水电站高边坡印支期花岗岩体的现场调查资料为依托 ,应用岩体裂隙发育程度、张开程度量化指标对斜坡岩体卸荷进行分带 ,较好地将岩体卸荷分带与岩体结构、岩体工程特性紧密结合起来 ,为以后其它边坡岩体的工程实践提供了借鉴.     

白鹤滩水电站坝区深部破裂岩体地应力演化特征

还原深部破裂岩体赋存地应力场演化过程,研究深部破裂岩体成因、形成年代及发展演化趋势。以岩体深部破裂特征为基础,结合构造演化、河谷演化及浅生改造理论,采用数值模拟方法,从地应力场变化及应变能释放角度解释深部破裂形成演化过程。研究表明,宽谷期大规模夷平作用使深部破裂赋存应力场发生根本性改变,与现今应力场趋于一致,但并未导致深部破裂形成;侧向卸荷是深部破裂形成的主要原因,侧向卸荷导致主应力减小,但方向维持不变,当侧向临空面出现,伴随应变能释放,NW向结构面拉张形成具有继承性的NW向深部破裂;错动带的差异回弹形成残余拉应力,导致NE向新生性深部破裂形成;深部破裂形成地质年代应大致对应于Ⅲ级阶地形成初期,即Q2晚期～Q3早期阶段     

川藏铁路廊道泸定段地质灾害孕育过程及成灾机制

川藏铁路建设面临脆弱地质环境的约束,沿线重大地质灾害的孕灾过程及成灾机理研究能为有效防灾提供技术支撑.基于详细的现场调查,揭示川藏铁路廊道泸定段发育3处大型滑坡及4条泥石流沟.区内大型滑坡的孕灾因素主要有以下3点: (1)康滇古隆起多期强烈东西向挤压,致使近南北向长大结构面发育且与河谷岸坡大致平行; (2)河谷走向与最大主应力方向垂直,谷坡岩体强烈卸荷; (3)鲜水河断裂活动产生震动作用,在三面临空的突出地形、坡折微地貌处地震波放大效应叠加背坡效应,导致地震波被放大3至6倍,使得顺坡向陡缓结构面控制的高位岩体发生大规模失稳,从而导致大型滑坡发生.区内构造破碎,且受强震震裂作用影响,支沟沟谷物源丰富,沟域形态利于汇水及物源启动,受汛期7~9月集中降雨影响,易激发群发性泥石流.泥石流活动影响施工营地安全,边坡地震动放大效应影响桥位区仰坡岩体稳定性.      

白鹤滩水电站坝区岩体深部破裂特征及成因机制

白鹤滩水电站坝址区岸坡深部发育大量既非构造成因、又区别于常规卸荷裂隙的深部破裂,有关此类特殊地质现象的成因机制及其对工程的影响已成为水电站建设亟需解决的问题.以深部破裂现场精细描述为基础,总结深部破裂基本特征与发育分布规律,结合构造演化、河谷演化及浅生改造理论,辅以现场地应力测试及测年成果,采用地质过程机制分析方法,还...     

大瑞铁路澜沧江大桥工程边坡岩体结构特征研究

岩体中结构面的展布及其组合特征决定了岩体的工程地质性质和力学性状,影响着岩体的破坏方式。大瑞铁路澜沧江大桥所处的澜沧江构造带,具有高地震烈度、活跃的新构造运动、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程等地质特征。工程区两岸节理裂隙等弱面发育,岸坡浅表改造过程强烈,导致岩体结构复杂。通过野外现场调查,对两岸边坡岩体结构面数据进行统计分析,采用x2检验与K-S检验法对结构面进行概率密度拟合,分析岩体结构特征。结果表明:(1)右岸的优势结构面有三组; (2)左岸的优势结构面有四组; (3)各组优势结构面产出状态数据均服从正态分布。在统计分析结果的基础上,建立两岸岩体结构的统计模型,并对边坡破坏模式进行定性分析,认为:(1)右岸边坡变形破坏模式为滑移 压致拉裂; (2)左岸结构面贯通性不好,主要的破坏模式是局部块体滑移。 