HSSPC方法及其在水工高陡岩质边坡稳定性评价中的应用研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hualing_xue
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近年来随着我国经济的飞速发展,国家对能源的需求不断扩大,矿产资源的日益枯竭,促使水能资源的开发迫在眉睫。水电事业的空前发展在造就一大批世界级巨型工程的同时也隐藏着潜在的边坡失稳风险。众所周知,水电工程边坡具备边坡高度大、地质结构及环境条件复杂等特点,往往导致现场调查和数据获取难度较大,危险度高,边坡稳定性评价不易。然而,水电工程不同于其它行业,其工程等别高、重要性大,对临时边坡及永久边坡的稳定性要求高,往往需要工程建设者们进行快速、准确的预判。本文基于现场地质调查,以工程地质分析、Geo Studio极限平衡、ABAQUS数值模拟、HSSPC方法为研究手段,逐步开展卜寺沟电站枢纽区岩质边坡稳定性评价。本文主要取得如下结论:(1)据现场地质调查,枢纽区地层岩性为三叠系上统杂谷脑组(T3z)、三叠系上统侏倭组(T3zh)变质砂岩、板岩;地质构造表现为层间挤压破碎带、小断层、节理裂隙;边坡物理地质现象主要为风化、卸荷、崩塌、堆积;河床谷底基岩、两岸岸坡透水性为弱透水,透水率q=(1~10)Lu。(2)据边坡工程地质分类、岩体结构特征、风化卸荷带划分、岩体质量分级、力学参数取值研究,边坡岩体结构为层状结构,主要发育Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级结构面;风化卸荷带划分为弱风化强、弱、无卸荷带,微风化~新鲜岩带;边坡岩体质量为Ⅲ级,浅表层岩体质量为Ⅳ级,边坡内部岩体质量为Ⅱ级;边坡岩体力学参数综合取值与电站预可报告建议值基本吻合,且略大于建议值。(3)据边坡变形破坏现象、破坏模式分析,归纳形成枢纽区岩质边坡变形破坏现象、破坏模式为:碎块石~孤石滚落流动破坏、倾倒~滑移破坏、复合式破坏。(4)基于工程地质分析,对电站边坡稳定性作出初步评判,结果表明:进水口边坡(洞脸、侧坡)、地面厂房河谷左岸边坡,边坡整体基本稳定,浅表层易发生失稳;右岸坝肩边坡(坝肩、趾板)、地面厂房后边坡,边坡整体基本稳定。(5)基于Geo Studio极限平衡计算,以不同风化卸荷带为划分,选取3种工况、3种方法进行边坡稳定性系数计算并预判边坡稳定性,结果表明:边坡整体基本稳定,浅表层易发生失稳。(6)基于ABAQUS数值模拟,考虑自重应力场,开展位移、应力特征分析,结果表明:边坡整体基本稳定,浅表层易发生失稳。(7)基于荷兰学者R.Hack的SSPC研究成果,从参评结构面选取、评价指标的优化、取值角度出发,将统计优势结构面、地质优势结构面纳入参评结构面选取,同时基于室内岩石物理力学性质试验、5m硐段裂隙条数进行完整岩石抗压强度IRS、风化程度WE的优化取值,以Hoek-Brown准则、最大坡高公式开展边坡岩体抗剪强度c,φ、最大坡高Hmax的SSPC修正,提出了基于地质勘探平硐资料的水电工程SSPC方法(HSSPC方法),并将其应用于卜寺沟电站边坡稳定性评价,评价结果表明:HSSPC能较好的适用于水电工程枢纽区岩质边坡稳定性评价与预测。(8)针对枢纽区岩质边坡,以工程地质分析、Geo Studio极限平衡、ABAQUS数值模拟、HSSPC方法为研究手段,依次开展电站边坡稳定性评价与预测,结果表明:HSSPC评价结果与工程地质分析、Geo Studio极限平衡、ABAQUS数值模拟结果基本吻合,表明HSSPC能较好的应用于水电工程高陡岩质边坡稳定性评价。
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