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渭工程的兩個水源之一,是整個調(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,對壩肩的穩(wěn)定有一定的影響。可利用巖體為變質(zhì)砂巖、結(jié)晶灰?guī)r,局部夾大理巖、偉晶巖脈及石英巖脈,該類巖體主要為堅硬巖,但在縱波波速、力學(xué)參數(shù)上存在較大的波動性,根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范在劃分巖體結(jié)構(gòu)、巖體風化及巖體質(zhì)量方面與實際存在一定的偏差,劃分結(jié)果不能真實反映巖體的工程地質(zhì)特

2、征,直接影響建基面的選擇。如何準確評價建基巖體的特征,安全、經(jīng)濟的選擇建基面的位置,以及根據(jù)選擇的建基面進行壩肩穩(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象,重點開展建基巖體的結(jié)構(gòu)、風化劃分和巖體質(zhì)量評價,在此基礎(chǔ)上進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、直剪試驗、波速測試、鉆孔變形試驗等現(xiàn)場原位試驗,重點研究了變質(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、震源機制解、地應(yīng)力測試、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)力場的數(shù)值模擬結(jié)果,把河谷應(yīng)力場分為5個帶,獲得了每個應(yīng)力分帶的基本特征。
　　(3)在對結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征進行分析的基礎(chǔ)上,采用結(jié)構(gòu)面間距、完整性系數(shù)、RQD等定量指標,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)分類標準

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,根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定,結(jié)合現(xiàn)場平硐的調(diào)查,對壩肩、壩基進行巖體風化程度的劃分。劃分結(jié)果表明右岸壩肩巖體風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)、巖體抗剪強度指標、巖體結(jié)構(gòu)類型等為代表性指標的三河口建基巖體質(zhì)量分級標準。采用BQ分級標準、《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(2008)標準

5、及本文分級標準對三河口壩址區(qū)巖體進行質(zhì)量分類,分類結(jié)果表明本文分級標準更合理、經(jīng)濟。
　　(6)采用拱梁分載法、有限元法對三河口拱壩拱端應(yīng)力進行了分析,并選取控制性指標建立了三河口拱壩建基面選擇的量化標準,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