澜沧江某水电工程大型倾倒变形体边坡成因机制

在现场调查资料的基础上,结合倾倒变形体边坡地形地貌特征、地层岩性特征、结构面发育特征、河谷地应力以及岩体力学性能的差异等方面对澜沧江某水电工程大型倾倒变形体边坡的成因机制进行了综合分析。结果表明:该大型倾倒变形体边坡地形上呈单薄、突出、三面临空的山梁;地层以薄层陡倾状岩体为主,并且在河谷下切过程中,砂岩和板岩将会出现差异卸荷回弹;边坡岩体中发育与倾倒变形体变形方向一致或相反的裂隙,有利于倾倒变形体的初始变形;河谷下切之前现今地面线附近岩体原始积累的地应力较高,当河谷下切至现今地面线时岩体卸荷强烈;在上述原因的共同作用下,倾倒变形体边坡向临空面发生大规模的倾倒变形。     

如美水电站坝址区碎裂松动岩体成因机制

以澜沧江如美水电站坝址区为研究对象,在工程地质定性分析碎裂松动岩体成因机制的基础上,运用离散元UDEC软件,建立了地质概化模型,模拟了岸坡在自重应力场和构造应力场共同作用下的河谷下切和碎裂松动岩体的形成过程,综合分析了碎裂松动岩体的成因机制。研究结果表明：坝址区岸坡岩体卸荷形式多样,其中以“推移-错动”型卸荷影响范围最大,卸荷机制最为复杂;随着河谷的下切,岸坡岩体地应力发生重分布,主应力减小,剪应力增大,近坡表岩体应力出现明显松弛卸荷现象,岸坡沿上部顺坡向中倾结构面产生较大变形,且对下部尖灭部位岩体产生了较大的推力,岩体沿反坡向陡倾节理出现反向错动,并在坡表形成外高内低的错台现象,岸坡岩体出现明显的倾倒变形特征,形成典型的“推移-错动”型卸荷模式,并叠加强烈的风化作用,最终形成碎裂松动岩体。     

倾倒变形体成因机制及稳定性

陡倾产状岩体倾倒变形是自然界常见的一种地质灾害,对工程建设存在一定危害。水库大坝两坝肩开挖,多为基岩开挖,因此伴随着基岩岩体卸荷倾倒变形体发育。根据现场倾倒变形体的特征,进行形成因机制及边坡破坏模式分析和稳定性计算分析。     

金沙江某水电站坝址条状山梁卸荷松弛成因分析

金沙江某水电站大坝左坝肩边坡因两条河流切割包围形成条状山梁,岩体卸荷松弛强烈,边坡一定深度范围内呈不同程度张开状,可见张开宽度15 cm。在现场调查资料的基础上,结合地形地貌、地层岩性、结构面发育特征及河谷地应力等因素,综合分析了边坡岩体卸荷松弛的成因。结果表明:金沙江及其支流的切割形成了孤立突出、三面临空的条状山梁,同时边坡垂直高差达350 m,应力释放迅速、强烈;逆向陡倾岩体拉裂、倾倒,并随时间持续剪切错动松弛,最终形成了卸荷深度达112 m的松弛现象。     

黄河某水电站库区Ⅲ#滑坡形成机制研究

倾倒-变形多发生在逆向层状边坡内,但在近几年工程勘查中发现,陡倾顺向边坡也存在该种失稳模式,研究其形成机制对正确评价工程边坡的稳定性有着重要意义。以西北黄河流域某水电站坝前右岸的Ⅲ^#滑坡为例,在地质勘察的基础上,结合数值模拟和定性分析得出滑坡的形成过程分为河谷下切、坡表卸荷,岩层发生倾倒-变形,滑移-拉裂3个阶段,利用UDEC再现了滑坡的形成过程。利用有限元和离散元计算得到的结果互相吻合,证明了结论的合理性。     

澜沧江上游亚贡深部倾倒变形体发育特征及形成机制

西南深切河谷陡立层状的岩质边坡中常常发育大规模的倾倒变形体,并且发育深度较大,最深可达２００ｍ～３００ｍ。以澜沧江上游亚贡深部倾倒体为例,通过现场调查与平硐勘测,结合倾倒变形的工程地质研究方法,深化分析了深部倾倒变形体岩体产状变化,岩体完整程度及结构面发育特征。研究表明:该边坡内发育多处倾倒折断带,高高程岩体变形剧烈,靠近河床部位倾倒现象不明显;倾倒体的发育深度由高高程向低高程逐级降低;研究边坡的倾倒强度可分为强倾倒体与弱倾倒体;同时得出了其形成机制与卸荷回弹－弯曲变形－折断破坏的演变过程。     

云南苗尾水电站倾倒变形体边坡稳定性分析

倾倒变形破坏是高山峡谷地区反倾薄层状斜坡的典型失稳形式之一。为了分析云南苗尾水电站库区倾倒变形体边坡(QD8)稳定性,对其岩体结构进行调查,并分析了两种破坏形式。采用极限平衡法,计算倾倒变形体边坡在天然、地震、蓄水和暴雨4种工况下的稳定性。结果表明:边坡最小安全系数为1.18,整体稳定性较好;运用离散元法,得到边坡的应力和位移分布,最大位移为0.14 m,存在局部坍塌现象,因此倾倒变形体边坡(QD8)稳定性较好。研究成果可为倾倒变形体边坡稳定性分析提供借鉴。     

溪洛渡库区星光三组岸坡倾倒变形成因机制分析

溪洛渡库区星光三组岸坡发生了严重的倾倒变形破坏,由原本的顺层斜坡变为反倾边坡,像星光三组这类特殊的倾倒变形体由于其成因机制与常规的倾倒变形体不同而受到了许多学者的关注。详细描述了星光三组变形体的工程地质条件、变形破坏特征,并基于数值模拟对该倾倒变形体的成因机制进行了分析。结果表明:星光三组岸坡岩层呈现软硬互层的薄层结构,该结构为倾倒变形的形成提供了物质基础;构造作用与金沙江的快速下切分别为变形体的形成提供了高水平地应力与地形条件;溪洛渡库区星光三组岸直倾倒变形演化过程可划分为卸荷变形、时效变形、灾变失稳3个阶段。     

考虑河谷下切的岸坡卸荷特征成因研究

为了研究岸坡在河谷下切中发生怎样的卸荷过程及探索部分区域卸荷深度异常增大的原因,根据研究区工程地质资料建立模拟河谷下切的三维有限元模型,模拟河谷五次下切后坡体的变形,位移,塑性区分布情况,对河谷下切过程中岸坡卸荷的过程进行研究,结果表明:岸坡卸荷由两岸坡体的相向位移和卸荷回弹引起;异常卸荷现象与韧性剪切带有关,且韧性剪切带会使得上方与上方的岩体破坏现象各有不同。得出了现有卸荷特征是由河谷下切过程中的岩体卸荷回弹及边坡内韧性剪切带周围软弱岩体共同作用所决定的结论。     

唐古栋滑坡变形破坏机制及岸坡稳定性研究

结合坡体结构分析及有限差分计算,研究了唐古栋滑坡在历史上河谷下切过程中边坡应力、应变发展规律,得出了前缘缓倾坡外结构面发育类高边坡变形破坏机制可归纳为"卸荷拉裂—滑移(压致)拉裂—剪断"3段式机制的结论。基于变形破坏机制研究及数值模拟计算,分析出唐古栋滑坡上游侧变形体在楞古水电站下坝段蓄水、地震工况共同作用下,锁固段岩体内应力集中明显、塑性破坏严重,可能导致边坡整体高速失稳。     

反倾层状岩体倾倒变形发育深度模型的计算分析

为分析反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏机理,通过对反倾层状岩体的物理力学解析及悬臂梁极限平衡分析模型的优化,开展反倾层状岩体变形发育深度计算研究。基于流变理论,采用广义开尔文流变模型,以变形发育极限位置处零应变作为发育深度的界定标准,获取了反倾层状倾倒变形体的发育深度。进而,将两种方法推导出来的计算式进行工程实例分析,并与前人的研究成果进行对比分析,探讨其工程实际应用价值。实例计算表明:优化下的悬臂梁模型比广义开尔文流变模型计算的发育深度更接近实际情况;反倾层状边坡倾倒变形破坏发展演化的四个阶段为初始弯曲变形阶段、累计弯曲变形阶段、板裂体折断破裂阶段、破坏阶段。研究成果对反倾层状岩质边坡整体稳定性判别及失稳规模预测具有一定理论意义和参考价值。     

某水电站工程1号倾倒变形体成因机制分析

通过研究层状反倾向岩质边坡倾倒变形倾倒方式,分析产生3种倾倒变形方式的主要特征以及影响倾倒变形的主要因素,并结合某水电站工程1号倾倒变形体工程实例,分析影响1号倾倒变形体的主要成因机制,对水电水利工程前期地质勘测设计、施工期边坡开挖提供参考指导。     

班多水电站左岸Ⅰ号倾倒体破坏机制分析

分析黄河班多水电站左岸Ⅰ号倾倒体发育的地质环境和倾倒变形体的主要特征:岩层倾角自岸坡水平向里由缓变陡;倾倒、弯曲、拉裂变形显著;弹性波速较低等。根据这些特征,运用地质-力学分析法阐述倾倒体的变形机制;用离散元方法对地质原型进行模拟。分析表明倾倒体的失稳破坏方式主要以沿潜在折断面的剪切蠕滑为主,并伴以沿板理面发生错动、倾倒,最终将以滑坡形式结束整个变形过程。     

陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

茨哈峡水电站Ⅵ号变形体破坏机制及稳定性分析

阐述茨哈峡水电站Ⅵ号变形体发育的地质环境,描述该变形体的主要特征:岩层倾角自岸坡水平向里由缓变陡;倾倒、弯曲、拉裂变形显著;弹性波速较低;变形体坡面岩体破碎并经常发生垮塌破坏现象;坡顶发育大型拉裂槽及多达几十条的反向错坎裂缝。根据这些特征,运用地质力学分析法及有限元概念模型阐明了变形体的形成机制。通过有限元对地质原型的模拟研究,进一步验证了该变形体的各种变形破坏现象。     

具有复杂变形特征的倾倒变形岩体分带及稳定性

倾倒变形是河谷地区层状岩质边坡一种典型的变形破坏方式。星光三组倾倒变形岩体位于溪洛渡水电站库区,变形体范围内地层从寒武系筇竹寺组至志留系连续分布,碎屑岩与碳酸盐岩表现出复杂的倾倒变形特征。为全面评价变形体的稳定性,借鉴《水力发电工程地质勘察规范》,建立倾倒变形分带标准并确定各带的岩体质量级别;在此基础上,综合各类岩体的岩石室内试验成果和坝基岩体力学参数经验值,采用工程类比方法确定出各变形带不同岩性的物理力学参数;选取岸坡强变形区,运用极限平衡方法进行稳定性计算,其结果与蓄水后岸坡表现出的变形迹象吻合。研究结果对倾倒变形岩体的稳定性评价有一定的借鉴意义。     

考虑非饱和渗流的谷幅变形对高拱坝影响分析

蓄水初期谷幅变形对拱坝当前工作性态和长期安全状况的影响是坝工界和学术界面临的新课题。针对我国锦屏一级拱坝蓄水期间出现的谷幅收缩问题,基于非饱和渗流分析理论,采用非线性有限元数值分析方法,通过对裂隙岩体吸湿曲线进行敏感性分析,研究了非饱和渗流过程中的谷幅变形规律,并分析了谷幅变形对大坝位移和应力的影响。结果表明:在非饱和渗流场作用下,两岸边坡向河谷中心变形,且上游比下游的谷幅变形值大。随着水位的升高,谷幅变形值不断增大,当渗流场达到饱和时谷幅收缩值最大。在非饱和渗流过程中坝体位移和应力的分布规律基本保持不变,但随水位的升高坝体最大顺河向位移和最大主压应力略有减小,最大主拉应力略有增加。谷幅收缩对坝体产生挤压作用,导致坝体最大顺河向位移减小,最大主拉应力由坝踵向坝肩上游侧转移,下游面高压应力区向拱冠梁中部扩展,且饱和渗流场对拱坝位移和应力的影响比非饱和渗流场明显,但渗流场作用的谷幅变形对坝体位移和应力的改变有限,不会影响坝体的整体稳定性。     

反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究

针对反倾层状岩质边坡倾倒破坏机理认识的不足,采用平板玻璃作为相似材料,开展不同边坡坡角及岩层反倾角组合条件下的多组离心模型试验;结合图像量测技术,综合分析坡体在离心加载条件下变形倾倒特征,提出反倾层状岩质边坡典型倾倒破坏模式和倾倒破裂面位置的确定方法。研究表明:坡体倾倒变形主要发生在破裂面以上,坡趾岩层起到抗倾倒作用,变形过程分为位移量稳定增长和位移量加速增长两个阶段;坡体倾倒破坏模式经历坡趾岩层断裂、近坡顶张拉裂缝产生、岩层折断渐进式延伸及裂缝贯通瞬间倾倒4个阶段;边坡坡角及岩层反倾角影响坡体破坏时的临界坡高与破裂面位置,可通过计算位移矢量方向确定破裂面位置。上述研究成果,为反倾层状岩质边坡的破坏理论发展、工程地质灾害评价及防灾减灾提供参考。