金沙江白鶴灘水電站高拱壩壩基柱狀節(jié)理玄武巖變形特性研究.pdf

1、拱壩是一種經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的壩型，但拱壩的穩(wěn)定性主要是依靠壩肩兩岸巖體來(lái)維持。壩肩巖體失穩(wěn)最常見(jiàn)的形式一是壩肩巖體受荷載后發(fā)生滑動(dòng)破壞，另一種是壩肩巖體受荷載后，大面積屈服或不均勻變形過(guò)大。由于拱壩特殊的空間殼體結(jié)構(gòu)，對(duì)壩基(肩)巖體的變形十分敏感，特別是變形的不均勻會(huì)導(dǎo)致壩體應(yīng)力的分異和集中，影響壩體的整體安全。而白鶴灘水電站左壩肩存在的柱狀節(jié)理玄武巖，由于變形模量相對(duì)較小，易于產(chǎn)生不均勻變形，成為白鶴灘水電工程重要工程地質(zhì)問(wèn)題之一

2、。本文通過(guò)對(duì)壩基(肩)玄武巖巖體結(jié)構(gòu)的分析以及巖體質(zhì)量的劃分，特別是在對(duì)柱狀節(jié)理玄武巖空間分布、結(jié)構(gòu)特征、強(qiáng)度特征及變形特性研究的基礎(chǔ)上，借助數(shù)值模擬論證了柱狀節(jié)理作為壩基巖體的可行性，主要取得了以下成果： (1) 白鶴灘水電站主要發(fā)育有層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶、斷層、基體裂隙和柱狀節(jié)理，其中，層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶和斷層控制了巖體的宏觀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙影響了巖體的局部結(jié)構(gòu)及完整性。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)大量資料統(tǒng)計(jì)及其他工程經(jīng)驗(yàn)，提出了白鶴灘巖體結(jié)

3、構(gòu)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，從分類結(jié)果看，右岸巖體結(jié)構(gòu)普遍優(yōu)于左岸。 另外，根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50287-99》中有關(guān)壩基(肩)巖體工程地質(zhì)分類的基本原則，針對(duì)白鶴灘高拱壩的規(guī)模和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了白鶴灘水電站巖體質(zhì)量分級(jí)方案。從分級(jí)結(jié)果看，從低高程到高高程，巖體逐漸變差，且右岸巖體質(zhì)量總體好于左岸。 (2) 在分析柱狀節(jié)理玄武巖空間分布特征的基礎(chǔ)上，從柱狀節(jié)理玄武巖幾何特征、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征等方面介紹其巖體結(jié)構(gòu)特征；而后

4、對(duì)比研究了柱狀節(jié)理玄武巖與一般玄武巖在強(qiáng)度特征及變形特性方面的差別，結(jié)果表明，柱狀節(jié)理在強(qiáng)度及變形特性上均有所降低，且變形模量減少值相對(duì)較多。 (3) 建立白鶴灘水電站三維有限元模型，對(duì)壩基(肩)巖體及拱壩應(yīng)力、位移及變形破壞區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)分析研究。分析結(jié)果表明，柱狀節(jié)理影響下，壩基(肩)巖體及拱壩位移量均增大，且塑性區(qū)較不考慮柱狀節(jié)理時(shí)分布范圍大；但模擬結(jié)果顯示，拱壩在柱狀節(jié)理影響下，并未出現(xiàn)明顯應(yīng)力集中和分異，對(duì)大壩安全不夠成