锦屏一级水电站右岸普斯罗沟工程边坡稳定性及三维数值模拟分析.pdf

第三届全国岩土与工程学术大会论文集锦屏一级水电站右岸普斯罗沟工程边坡稳定性 及三维数值模拟分析§佩$ 2 量* 牧‘陈d 平2 ，％葬* # ’月4 十‘l 成都孺I 大学地质灾害防治与地硬* 境保护H 家胃点宴验室．戚都．6 1 0 0 5 9 ；2 吉韩^ 学建设I 程学院．妊春．1 3 ∞M ；3 中国术电最同I 程集目成都勘测世计院．成都．6 I ∞他；4 = 滩水电开拉公司锦屏I 程管理局．成都．6 1 ( m I摘l ：肆并ln $ t * 昔* ，蚺m Ⅱo 岸T 肆月4 ＆自# 收南女于l ∞0 m ，^ 1 十挖坡高^ 十4 0 0 m ，} 把黟古复杂、} 量走，高4 硅毽主挂月≈女《Ⅲ起南度t 视；丰i 在女量目外皂质* 壹垂# i ．甚％舟析m 各i # 4 坡毽￡性盘好，但局郜穗定性H 题竞m ．井舟析T 各# 潜在失薅模式& 范离．在北基t i ．A 过= 堆* n # H ☆撕认自昔斯，目女岸f 肄■4 驻在十挖d # 中．莹惟# ￡性较* ．但自部R 镕( 如r 、c * * ) 蒋定性相时较量：☆f ＆l 十自§彩自．￡十* 槽城■目} 自￡《# ￡杂，》* i 十郜》。

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该边坡涉及的开挖工程有：右岸拱肩槽边城．18 8 5 m 埂顶平台，I9 7 5 m 缆机平台泄洪洞连水口边 坡、电站进水口边坡，开挖高程从15 8 0 m 至20 7 0 m ，同一方向开挖高差最大可选4 3 0 m ．开挖的直接边坡最高有2 0 0 多m ，是整个锦屏一级水电站工程中开挖方量最大的一个边坡这必然使得开挖后的人工边坡形态复杂，局部甚至出现三面临空的块体，其稳定性问题突出拱肩槽部位谷坡高陡，绝大部分基岩裸露，坡面较完整．自然边坡全为大理岩边坡．在I8 1 0 m 以上坡度柏一5 0 0 ，局部覆盖有厚l - 5 m 不等的残坡积堆积层．18 1 0 m 吼下坡度7 0 0 一9 0 0 如图I 为右岸普斯罗沟照片，图2 为右岸进水口及拱庸槽工程地质平面图，图3 为I I 一¨剖面图感《舅靖r ；壤瑟黼羯隧田I 右岸蕾斯罗诲照片边坡岩性主要为2 ( 3 ) 一2 ( 5 ) 厚层状大理岩、 杂色角砾状大理岩．少置薄一中厚层深灰色条带状大理岩，夹绿片岩透镜体，经变质重结晶作用，层面嵌台一般尚紧密．属顺向坡2 ( 6 ) 层大理岩位于1 8 6 0 m 高程以上边坡中断层主要为N E —N E E 向基盘璜目：国岽自然科} 基金。

雅若讧木电开发联台研究基盘重点项目( 5 0 3 3 9 0 5 0 ) 、国家自然科学基金项目( 4 0 4 7 2 t 3 6和中国博士后基金项目( 2 0 f f ／0 4 1 1 1 4 7 ) 联合资助4 1 4第三篇边城工程目3I I —I I 翻面田陡倾断层．规模较大的主要为％、k 、f ．断层，k 产状N 5 0 E ／S E L 7 2 ．破碎带宽10 一l2 m ，主要特征为沿重结晶的方解石、胶结好的碎裂岩上接齄面发 育洧角砾岩、糜棱岩．见断层泥‰f 产状N 5 2 0 E ，s E／- 6 5 —7 0 破碎带宽05 - IO m ，主要特征为胶结良好的角砾岩为主．糜棱岩有较化、泥化现象，上断面附泥膜边坡内顺层( 坡) 软弱结构面：一是层问挤压带( 面) ；二是绿片岩透镜体虽然两者所导致的失稳模式是相似的，即滑移一拉裂，但由于两者规模一般差异较大，因此对右岸岩体稳定具有不同的意义根据野外调查，右岸平硐揭露的层间挤压带数量有 限，右岸导流洞进口I V 线的2 2 十平嗣中．仅有5 个平硐有揭露，总计I I 条主要分布于以下几个层位：2 ( 6 ) 层；2 ( 4 ) 层顶部、中部；2 ( 3 ) 层底部。

总体上，右岸I I 线～I 线勘探范围内，层间挤压带( 面) 不发育，表现为规模小、数量少边坡内脒层面裂隙外，主要发育有两组陡倾角裂隙．分别为1 ' 4 5 0 —7 0 0 E ／S E ￡6 0 一踯和N S O ～舯W ／H E ( S W ) ／- 6 5 —9 0 其中N w w 向陡裂隙有不同程度溶蚀，成为右岸主要的导水裂隙( 带) 边城岩体风化卸荷不强烈．强卸荷’弱风化下限水平深度一般小于2 0 m ，弱卸荷下限水平耀度一般小于4 0 m 边坡中下部坡脚部位多为Ⅱ类徽新岩体．中上部为ⅡI ：一Ⅳ．类的卸荷风化岩体3 普斯罗淘工程边坡稳定性的地质分析3l 右岸拱肩槽边坡稳定性的地质分析基于以下几点，认为在开挖条件下．右岸拱庸槽整体是稳定的：( I ) 虽然2 ( 4 ) 、2 ( 3 ) 层存在有顺层的层间挤压带．但相对于工程岩体的尺度看延伸并不长；2 ( 6 ) 层的层问挤压带虽然延伸可能较长，但分布于1 8 6 0 m 高程以上．因此．总体上看，这些弱面的存在对整体稳定性不构成明显威胁 2 ) 除缓坡表面，受剥离面卸荷影响，层面有所松弛形成层面裂隙外’坡体内的层面，由于变质重结品作用，一般愈合较好。

3 ) 边坡卸荷、风化不发育，岩体质量总体较好 4 ) 自然边坡无变形迹象虽然右岸拱肩槽整体稳定性较好，但局部稳定问题是存在的，主要失稳模式有两种：一是受顺层挤压带控制的平面滑动，底滑面为层问挤压带．侧向切削面为N W W 、N E E 向陡裂隙该失稳模式分布规模较大，可能出现于拱庸槽上游坡的浅表部以及下游坡低高程部位( 下游堆与自然岸坡所围限的三角形岩体) 二是受绿片岩透镜悻控镧的楔形体滑动，底滑面为绿片岩．侧向切割面为N w w 向睦裂晾、N E E 向陡裂睬该失稳模式分布规模较小可能存在于开挖的局部，属随机块体滑动32 右岸缆机平台边坡、进水口边坡稳定性的地质分析境机平台边坡主要失稳模式及可能范围：受顺层绿片岩控制的平面滑动，主要限于浅表部在进水口正面坡以及内侧边坡2 ( 6 ) 层、2 ( 4 )层顶部层不存在延伸规模较大、贯通的层间挤压带．但规模相对较小( 延伸鼓十米) 的层问挤压带是可4 1 5第三居全国岩土与工程学术大会论文集能存在的岩层走向与开挖坡面走向交角约4 0 —5 0 沿s 6 2 w 方向( 进水口压力管道轴线方向) 的视倾角约2 3 ～3 2 因此开挖边坡总体属斜向坡，稳定性较好。

4 普斯罗沟工程边坡变形失稳模式的数值分析4l 计算模型车模型研究的是右岸缆基平台、泄洪嗣剩口边坡、进水口边坡和右岸拱肩槽在开挖过程中各边坡的变形硬应力分布情况，根据埂区的地质条件并结合工程条件．现将模型进行如下概化：模型坐标系：x 轴是N 2 8 E 方向，为河流走向，由上游指向下游，以普斯罗沟为起点；z 轴是s 6 2 E方向，为垂直河谷方向，指向山里，以河谷中问为起点；Y 轴是高程方向．由下指向上．高程为1 1 2 0 m 处是起点模型范围及边界：模型边界按零位移边界来考虑，按l ：1 的原则确定边界由于开挖部分紧接着普斯罗沟，沟的上辩测有着高大的山体约束．可认为在淘以下即为零位移边界，因此X 方向的范围是从昔新罗沟灶开始，往下游6 0 5 m ，Z 方向是从河谷中间指向山里7 4 5 m ，Y 方向是从12 3 0 m 高程至地表如图2 、圉3 分别为模型的工程地质平剖面图 岩体及断层：本模型从上到下模拟了2 ( 7 ) ～2( I ) 及l 大层，横墅底部的I 层0 ( I ) 层和最上部舶2 ( 6 ) 层岩体质量等级为1 1 1 2 缎，2 ( 2 ) 层岩件质量等级为t l l l 级．2 ( 3 ) 一2 ( 5 ) 及最上部的2 ( 7 ) 层岩体质量等级为Ⅱ级。

奉模型所涉及的范围内有散条断层，但对该模型有着较大影响的断层主要是n 3 、f 1 4断层如图3 所示是概化后的Ⅱ一Ⅱ剖面囤，如图4 所示为整体模型．各岩级和断层位置如图中的图例所示田4 叠体羹型I 数宇代寰开挖步■l模型单元及节点数：模型经网格化剖分后共有7 30 8 0 个单元，3 0 95 3 7 十节点参数的选取：模型参数选取主要是依据专题报告”】．并结合模型实际情况，给出如下参数，见表l所示边坡开挖：车模型内有着较多的歼挖边墟，开挖形态复杂，本模型在模拟计算过程中．对各开挖边坡合并为十步，见表2 所示寰I 各岩轻●鼓寰变形摸量密度抗拉强度m 岩经泊格比“C ¨d h lp ( 度)备注E ( G P a )，( ‘7 椰’)ⅡⅢlⅢ1 s埋藏较探Ⅲ2Ⅲ2 s埋囊较探V 1断层V 1 5埋簟较耀& 2 樱Ⅲ的* 挖步■开挖舞挖R 挖计算步骤开挖位置计算步撒步骤位置步数拱府* 从l8 8 S m天然自重状态下* 挖i I8 1 0 m第三篇边坡工程开挖开挖位置计算步敷* 挖开挖计算步骤步骤位置步数19 7 5 m 蟪基平台及以上边坡；世洪涓滑坡和进水口洞坡的I9 7 7 m拱肩槽从I8 1 0 m马道厦w 上边坡。

总* 挖坡高7 5 m开挖i l 竹O m坝磺平台边坡．从f9 7 5 m 至I9 5 0 m 高程．进行寝层覆盖层开柠；拱肩檀从I7 7 0 m 掇洪洞洞坡和进承口嗣墟．从I9 “ ] 7 m 至】9 4 7 m 边坡总开挖坡开挖! I7 2 0 m高如m规硬平台边坡，从l9 5 0 m 至18 8 5 = 边坡厦平台；泄洪洞洞坡和进拱肩槽从I7 2 0 m水口洞坡．从19 4 7 m 至I8 9 7 m 马道总开挖垃高2 4 0 m* 挖i l6 帅m泄洪嗣嗣坡从18 9 7 m 开挖至I9 5 7 m ，进水口洞坡从18 8 7 m 开挖拱肩槽从I6 4 0 m至18 3 1 m 总开挖坡高2 0 0 m* 挖至I5 8 0 m泄洪洞洞口l8 3 0 m 平台和进水口嗣口17 7 7 m 平台的* 挖计算步骤：在有限元和f l a c 3 D 计算中，模型总共分十一步计算，第零阶段为模型自重条件下的天然坡体计算，第一阶殷到第十阶段对应十步开挖过程42 计算结果分析421 开挖各阶段模型整体稳定性分析开挖进行前，模型进行了自重应力场的模拟计算，计算结果表明该模型应力场符台一般边坡应力场的分布规律，为节省篇幅起觅此处不给出模型的应力场分布图。

图5 、图6 为开挖结束后的总位移图和塑性区分布图，由图可知开挖后模型变形的总位移较小，边坡表面只在18 8 5 m 平台边缘处的n 3 断层上出现了塑性区．可得出卜圈6 第十阶段量性医分布田田5 第十脯总位移圈图7 为追踪点的设置位置．圉8 为各追踪点的位移一时步曲线圈，由图可知，剐开挖时各点位移增量最大，随着开挖的进行，各点位移继续增加在最后一阶段时，随着迭代步数的增加，点的位移曲线渐趋平缓可见，在开挖的各阶段，边坡都是稳定的。