消能池反倾层状边坡稳定性研究―――以茨哈峡Ⅱ#倾倒体为例

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反倾结构边坡的破坏是岩质边坡变形失稳的一种典型形式,反倾层状边坡变形破坏的表现为:层状岩体的产状明显变缓,岩层之间发生错动,整个岩体发生松动甚至破坏,即发生“点头”现象。本文以茨哈峡水电站右岸Ⅱ#倾倒体为研究对象,通过野外实地勘察研究区的工程地质条件,对Ⅱ#倾倒体倾倒变形的破坏机理进行分析研究,并运用有限元数值模拟方法研究Ⅱ#倾倒变形体在六种工况下的稳定性情况。  本文采用的方法及获得的主要认识如下:  1、对Ⅱ#倾倒体所处地区的地形地貌、地层岩性、区域地质构造、新构造运动与地震、水文地质条件等地质环境条件进行详细的说明,并对Ⅱ#倾倒体的工程地质条件和变形特征进行详细描述,并分析其变形破坏机理。  2、根据野外地质调查资料及Ⅱ#倾倒体的变形特征可以分析得出其变形破坏模式属于复合型的变形破坏机制,即块状-弯曲倾倒。最初的变形主要表现为反向陡倾岩层的弯曲、拉裂,之后转化为蠕滑~拉裂型破坏模式,等变形发展到一定程度,倾倒体最终由倾倒变形转化成滑坡,以滑坡方式结束其变形过程。目前倾倒体的发展已初步形成潜在折断面,并正处于蠕滑~拉裂变形阶段。从地质历史过程分析,其处于从倾倒变形到不稳定破坏的过渡阶段。  3、选定Ⅱ#倾倒体上某一代表性的剖面,运用有限元软件对其进行模拟,通过有限元软件phase2分析其在天然状态下、地震作用、开挖条件、地震+开挖条件四种工况下的应力应变变化情况和坡体的稳定性,再运用有限元软件GeoStudio分析Ⅱ#倾倒体在雨雾作用、雨雾+开挖两种工况下的稳定性情况。模拟结果得出其稳定性系数依次为:天然状态下为2.03,地震作用下为1.1,开挖条件下为1.3,雨雾(10day)作用下为2.41,雨雾+开挖(10day)条件下为2.359,地震+开挖条件下为1.21,上述工况下Ⅱ#倾倒体的稳定性系数均大于1,故处于稳定状态。  4、由模拟结果可知,地震作用和开挖这两种工况对Ⅱ#倾倒体的稳定性影响较大,故建议对Ⅱ#倾倒体进行坡体加固处理(如锚杆、锚索等)从而提高其稳定性。坡体开挖后在长时间的雨雾(10天)作用下地下水位线变化较大,对坡体的稳定性极为不利,建议对开挖后的坡体应修建合适的排水系统(如排水沟渠、排水洞等)。
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