本文關鍵詞：瀾滄江某水電站左岸變形巖體引水隧洞群圍巖應力-形變特征研究

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【摘要】：在建瀾滄江某水電站位于云南省云龍縣舊洲鎮(zhèn)境內(nèi),壩址區(qū)地質(zhì)條件復雜,巖體傾倒變形現(xiàn)象發(fā)育,在前期施工開挖過程中,出現(xiàn)了一系列的變形現(xiàn)象。水電站左岸回石山梁為三面臨空的孤立山體地形,地形完整性相對較差。樞紐工程的溢洪道(軸線方向N73oW)和四條平行布置的發(fā)電機引水隧洞(軸線方向N59°W)均布置于回石山梁內(nèi)。在溢洪道開挖后,原本三面臨空的孤立山體變成四面臨空山體而進一步卸荷。引水隧洞群軸線方向則與巖層走向小角度相交,構(gòu)成地質(zhì)條件較為復雜的地下硐室群。由于該部位山體由薄層狀淺變質(zhì)巖構(gòu)成,巖層傾向坡內(nèi),傾倒變形較為強烈,巖體內(nèi)部發(fā)育多條層內(nèi)剪切錯動帶、斷層及緩傾坡外的傾倒折斷帶,這種特殊的巖體力學環(huán)境,明顯的制約著地下硐室群及地表工程邊坡的合理設置,由此而產(chǎn)生的復雜的巖體應力-形變作用,必為樞紐工程的安全施工和運行帶來極大的隱患。本文以瀾滄江某水電站引水隧洞群所在左岸邊坡為研究對象,采用地質(zhì)分析法和數(shù)值模擬分析法,深入分析和研究了工程開挖條件下,左岸強卸荷傾倒變形邊坡在引水隧洞群開挖前后的應力-變形特征,并對坡體特別是隧洞群圍巖變形的發(fā)展趨勢及可能破壞形式進行了分析評價與預測。通過較為系統(tǒng)的研究分析,本文主要取得了以下的研究成果和基本認識:(1)根據(jù)前期地質(zhì)勘察資料,結(jié)合施工期地質(zhì)露頭條件下的現(xiàn)場調(diào)查和復核,系統(tǒng)地分析了工程區(qū)的工程地質(zhì)條件,特別是巖體結(jié)構(gòu)特征和巖體傾倒變形發(fā)育特征,結(jié)果表明:左岸邊坡坡腳以軟質(zhì)巖為主,中部及中上部為軟硬質(zhì)巖互層組合;邊坡范圍內(nèi)發(fā)育的結(jié)構(gòu)面主要為Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅳ和Ⅴ級結(jié)構(gòu)面;邊坡開挖后僅剩少部分B1、B2傾倒變形巖體和部分C傾倒變形巖體。(2)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查資料和前期研究成果,得出符合該工程區(qū)工程地質(zhì)條件的地質(zhì)模型和地質(zhì)-力學模型。采用有限差分軟件FLAC3D,對工程開挖條件下引水隧洞群開挖前、后邊坡應力-變形特征進行了深入的模擬研究和對比分析,并分析了邊坡及引水隧洞群圍巖的變形破壞的形式及其范圍,結(jié)果表明:1)左岸邊坡的最大主應力均為壓應力,分布受重力場影響明顯,局部因巖性差異存在應力水平相對較低的現(xiàn)象,在坡腳部位出現(xiàn)應力較為集中,最大主應力方向在邊坡內(nèi)部基本與重力方向一致,在臨近坡表部位調(diào)整為與坡面近于平行。在邊坡內(nèi)部,由于硐室臨空效應的影響,在引水隧洞洞洞壁兩側(cè)出現(xiàn)壓應力集中現(xiàn)象。2)左岸邊坡的最小主應力分布除受重力場影響外,受巖體的傾倒變形影響較大,主要表現(xiàn)在邊坡中上部巖體傾倒變形強烈部位,在邊坡坡表部位零星出現(xiàn)拉應力,但量值較小。最小主應力的方向在坡體內(nèi)部一般為水平方向,而在臨近坡表調(diào)整為與坡面近垂直。在邊坡內(nèi)部,由于硐室臨空效應的影響,在引水隧洞洞下平段洞頂和洞底處出現(xiàn)最小主應力降低現(xiàn)象。3)引水隧洞開挖后,邊坡在天然狀態(tài)下最終達到平衡狀態(tài)將產(chǎn)生約6cm的最大位移量,較大的變形主要發(fā)生在引水隧洞上平段與豎直段相交轉(zhuǎn)角處的頂部、下平段與豎直段相交轉(zhuǎn)角處的底部。4)影響工程山體巖體應力-形變重分布的主要因素為:a)孤立山體四面臨空的地形條件;b)山體內(nèi)部發(fā)育的斷裂型結(jié)構(gòu)面;c)引水隧洞的開挖改變了山體內(nèi)部巖體的臨空條件;d)相鄰硐室之間的影響。5)引水隧洞群開挖后,邊坡及引水隧洞群圍巖的變形破壞的形式及其范圍:引水隧洞群開挖后,硐室臨空面附近的某些特殊部位,特別是由各類巖體結(jié)構(gòu)面相互交切構(gòu)成各種潛在不穩(wěn)定塊體,在圍巖二次應力的作用下,將可能產(chǎn)生松弛,張裂變形和垮塌破壞。在各隧洞中,這些變形與破壞問題發(fā)生的位置雖然差異很大,但都集中于斷層破碎帶。在壩區(qū)特定的巖體力學條件下,潛在的變形問題主要是,B1、B2區(qū)內(nèi)坡體發(fā)生傾倒變形,硐室沿各類結(jié)構(gòu)面發(fā)生坍塌和滑移。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV223

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本文編號：1160856