三河口拱壩建基巖體特征及壩肩穩(wěn)定研究.pdf

1、三河口水利樞紐為引漢濟(jì)渭工程的兩個(gè)水源之一,是整個(gè)調(diào)水工程的調(diào)蓄中樞。拱壩壩高145m,水庫總庫容為7.1億m3,調(diào)節(jié)庫容6.6億m3。壩址區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜,斷裂及節(jié)理發(fā)育,對(duì)壩肩的穩(wěn)定有一定的影響?？衫脦r體為變質(zhì)砂巖、結(jié)晶灰?guī)r,局部夾大理巖、偉晶巖脈及石英巖脈,該類巖體主要為堅(jiān)硬巖,但在縱波波速、力學(xué)參數(shù)上存在較大的波動(dòng)性,根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范在劃分巖體結(jié)構(gòu)、巖體風(fēng)化及巖體質(zhì)量方面與實(shí)際存在一定的偏差,劃分結(jié)果不能真實(shí)反映巖體的工程地質(zhì)特

2、征,直接影響建基面的選擇。如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)建基巖體的特征,安全、經(jīng)濟(jì)的選擇建基面的位置,以及根據(jù)選擇的建基面進(jìn)行壩肩穩(wěn)定性的分析,成為該工程重要的研究課題。
　　論文以三河口拱壩建基巖體為研究對(duì)象,重點(diǎn)開展建基巖體的結(jié)構(gòu)、風(fēng)化劃分和巖體質(zhì)量評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建基面的選擇及壩肩穩(wěn)定性分析研究,主要取得的成果如下:
　　(1)開展了大量的巖體變形試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)、波速測(cè)試、鉆孔變形試驗(yàn)等現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn),重點(diǎn)研究了變質(zhì)砂巖、結(jié)晶灰?guī)r的力

3、學(xué)特性,獲得了一系列巖體力學(xué)參數(shù),建立了巖體變形模量與波速的關(guān)系。
　　(2)通過區(qū)域斷裂特征、震源機(jī)制解、地應(yīng)力測(cè)試、有限元數(shù)值模擬等方法,確定該區(qū)最大主應(yīng)力方位為NE向;根據(jù)壩址區(qū)橫剖面應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果,把河谷應(yīng)力場(chǎng)分為5個(gè)帶,獲得了每個(gè)應(yīng)力分帶的基本特征。
　　(3)在對(duì)結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,采用結(jié)構(gòu)面間距、完整性系數(shù)、RQD等定量指標(biāo),結(jié)合水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范,提出了三河口拱壩壩址區(qū)巖體結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn)

4、。根據(jù)壩址區(qū)巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)果,中壩線巖體結(jié)構(gòu)較上、下壩線更好。
　　(4)利用縱波波速、波速比、完整性系數(shù)等定量指標(biāo),根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)平硐的調(diào)查,對(duì)壩肩、壩基進(jìn)行巖體風(fēng)化程度的劃分。劃分結(jié)果表明右岸壩肩巖體風(fēng)化程度整體高于左岸。
　　(5)建立了以變形模量、縱波波速、完整性系數(shù)、巖體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、巖體結(jié)構(gòu)類型等為代表性指標(biāo)的三河口建基巖體質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。采用BQ分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(2008)標(biāo)準(zhǔn)

5、及本文分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三河口壩址區(qū)巖體進(jìn)行質(zhì)量分類,分類結(jié)果表明本文分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)更合理、經(jīng)濟(jì)。
　　(6)采用拱梁分載法、有限元法對(duì)三河口拱壩拱端應(yīng)力進(jìn)行了分析,并選取控制性指標(biāo)建立了三河口拱壩建基面選擇的量化標(biāo)準(zhǔn),最終確定了三河口拱壩建基面界限。
　　(7)利用三維數(shù)值模擬計(jì)算分析了建基面上部巖體挖除后巖體的應(yīng)力、變形特征,以及在基本荷載作用下壩肩的變形特征、應(yīng)力特征及穩(wěn)定情況。計(jì)算結(jié)果表明,在正常工程荷載作用下,壩肩巖體整體是穩(wěn)定