如美水电站高陡边坡开挖动态卸荷响应分析

为避免西藏如美水电站消力池高陡边坡在施工过程中出现不稳定块体和崩塌事故,通过对坝址区地质资料的详细分析,建立了消力池高陡边坡三维有限元计算模型,并结合卸荷岩体力学理论,运用弹塑性有限元法,研究了消力池高陡边坡在开挖过程中的动态卸荷响应。综合考虑了不卸荷、一次开挖卸荷、动态卸荷工况,得到了边坡施工期的变形、应力、塑性区分布状况。计算结果表明,卸荷的影响主要体现在变形上;卸荷比不卸荷条件下的变形值、塑性区要大,且动态卸荷下的变形值比一次开挖卸荷条件下的变形值要大。     

某水电站韧性剪切带的发育特征及边坡开挖变形响应研究

拟建的澜沧江某水电站右岸岩质高边坡开挖近400 m,根据现场地质调查,边坡岩体为硬脆性的英安岩,卸荷强烈,且边坡内中小型断层发育。此外,右岸边坡还发育有2条陡倾坡内的韧性剪切带,剪切带内产生了糜棱化,这导致了右岸边坡的地质条件和岩体结构都非常复杂。为了探究此条件下岩质高边坡的开挖变形响应机制及规律,选取水电站右岸坝轴线边坡为研究对象,通过离散元程序UDEC来模拟边坡的开挖过程。研究结果表明:开挖导致韧性剪切带浅表层岩体产生较大变形,影响边坡稳定性;开挖引起的变形主要受倾坡外的卸荷裂隙及溢流面的控制,其地质-力学变形破坏模式以"滑移-拉裂"为主;边坡开挖后主要产生横向位移,其累计位移模式为向高高程传递、在后缘累积;边坡开挖与产生的变形能基本保持同步,最终受岩体弹性恢复滞后的影响,在接近开挖结束时剩余变形较小。     

层状岩坡变形破坏及其治理的离散元分析

某大型水电站为顺倾层状人工高边坡,坡体软弱层面、断层、节理和后缘陡倾卸荷张裂隙对坡体稳定性影响大,在自上而下的挖坡过程中,局部坡体发生了失稳座滑。本文分析了边坡的地质条件和岩体结构特征,采用离散单元法模拟了边坡的变形破坏过程,探讨了坡体的变形破坏机理;研究了在滑坡体上继续挖坡,坡体可能发生的变形破坏形态;另根据坡体变形破坏机理及后续开挖边坡可能发生的变形破坏形态,基于离散元数值模拟优化了边坡预应力锚杆和抗滑桩的工程加固支护措施,确保了边坡稳定,监测表明,后续坡体开挖及开挖完成后未出现明显变形破坏迹象。     

锦屏水电站缆机平台高陡边坡开挖支护数值模拟

以锦屏水电站缆机平台高陡边坡为例,采用有限元法对其分级开挖支护过程进行数值模拟计算,分析不同的单级开挖高度、岩体强度参数和支护时间对高陡边坡变形和稳定性的影响。结果表明边坡的变形、安全系数受岩体强度参数影响较大;较好岩体条件下,单级开挖高度和支护时间对边坡的变形、安全系数影响很小,较差岩体条件下,单级开挖高度和支护时间对边坡的变形、安全系数影响显著,且单级开挖高度越大,支护的作用效果越明显。研究成果可为实际高陡岩石边坡工程开挖支护方案优化和施工提供参考。     

长河坝水电站放空洞进口边坡变形机制研究

长河坝水电站放空洞进口边坡开挖高度约162 m,在开挖坡高145 m左右时,约20 m高坡段出现变形,坡面出现纵横裂缝,裂缝最大宽度约1 cm,最大变形速率约为4 mm/d,变形较大,对下部施工存在较大安全隐患,对边坡稳定不利。通过对岩体结构特征、变形特征、破坏模式等综合分析,得出坡体变形机制为岩体卸荷拉裂-推移-蠕滑。根据破坏模式和变形机制对变形部位采取了针对性处理措施,实施后监测曲线趋于收敛,边坡处于稳定状态,表明边坡破坏模式和变形机制分析准确。     

乌东德水电站左岸尾水出口边坡动态设计

乌东德水电站左岸尾水隧洞出口边坡为典型陡倾顺向坡,最大坡高114m,顺层滑移是边坡开挖支护设计需解决的关键问题。遵循优化开挖坡比、强化锁口支护的思路开展了施工图阶段设计。由于地质条件复杂,开挖揭露岩体结构与前期勘探成果差异较大,为此开展了边坡动态加固设计。为了对边坡稳定性进行反馈分析,采用FLAC3D三维数值方法研究边坡在开挖卸荷条件下的力学响应、边坡变形破坏机制和潜在失稳模式以及不同工况下整体稳定性安全系数。计算结果及变形监测资料表明,边坡开挖与支护设计合理,满足规范要求,边坡整体稳定。该边坡设计过程可供类似工程参考。     

高边坡分级开挖与支护方案研究

边坡失稳是外界各种因素的共同作用下,由局部小范围的变形逐渐延伸扩大最终演变为整体破坏的灾变过程,在此过程中,控制边坡变形的因素也是"动态"变化的.对未支护下的边坡进行多级开挖,分析不同开挖时步下的坡体稳定性及其变形,根据其计算结果对边坡进行分级支护,分析支护后的坡体稳定性及其变形.对比结果表明,采用及时支护方式开挖的边坡安全系数在开挖早期有所降低,但后期逐渐增加,支护后坡体各监测点的水平位移和竖直位移均小于未支护前.     

狮子坪水电站二古溪倾倒边坡成因机制分析

二古溪边坡位于四川省理县狮子坪水电站库区,2013年9月水库蓄水高度升至2 540m后,边坡出现强烈变形,致317国道阻断至今。初步分析边坡在河谷快速下切过程中,坡体内岩体应力释放产生向临空面的位移,由于存在软硬两种岩体,变形过程中产生了不协调变形,软岩的变形位移量大而硬岩较小,致使在硬岩中形成应力集中,当应力大于硬岩强度时,硬岩发生破坏。5.12汶川地震、公路开挖及降雨进一步加剧边坡的倾倒破坏,随后坡体逐步达到应力平衡。通过大量现场地质调查,并结合钻孔岩芯、变形监测对二古溪边坡倾倒变形成因进行研究,结果表明:二古溪倾倒边坡属于软硬岩互层的早期倾倒边坡,在地震作用下边坡岩体造成了损伤,蓄水与强降雨加剧了边坡的变形;目前边坡处于应力调整期,变形将会持续较长的一段时间,蓄水位升高无疑还将加剧其变形。     

大奔流沟料场施工期高边坡稳定性数值模拟

锦屏一级水电站大奔流沟料场边坡开挖高度468 m，开挖量巨大，岩层陡倾坡外，快速开挖卸荷过程中边坡安全稳定问题突出。在边坡破坏模式分析的基础上，建立了考虑层状岩体各项异性的数值分析模型，研究边坡开挖过程中应力、位移、塑性区和锚固受力演化特征，并评价边坡稳定性。研究表明，边坡整体稳定性主要受控于边坡的地质结构特征、层间错动带和岩层层面的抗剪强度等因素。总体上，开挖完成后边坡安全系数满足规范要求。     

复杂层状高陡岩质边坡变形与稳定性研究

我国西南地区坡高谷深,蕴含着丰富水能资源的同时,高陡岩质边坡变形与稳定问题亦相对突出。以乌东德水电站右岸厂房进水口边坡为例,重点研究层状岩质工程边坡变形与稳定问题,以及工程边坡对环境边坡变形与稳定性的影响。该处边坡结构复杂,顺向坡、斜向坡、横向坡、反向坡均有分布,不同边坡结构坡段变形破坏模式差异明显。在地质条件详细调查的基础上,分析不同边坡结构坡段变形破坏特征,并以此为依据进行有针对性的个性化设计。此外,工程边坡的开挖对上部环境边坡稳定性的不利影响也应予以足够的重视。充分考虑工程边坡开挖后顺层滑移、顺层倾倒等作用对上部环境边坡的变形影响,有针对性地提出了"先环境边坡变形影响区支护,后工程边坡开挖"的设计理念,治理效果在数值模拟中表现明显,实际效果将在边坡施工完成后得到进一步验证。本研究成果可为工程建设提供技术支持,亦为类似工程提供借鉴。