洛古水电站节理岩体边坡及坝基稳定性分析研究

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实际工程中,边坡和坝基中的岩体常被节理、裂隙、断层等结构面所切割,构造十分复杂。由于节理岩体的存在,将减小岩体的强度,增加岩体的变形,致使岩体的强度和变形表现为不均匀性和各向异性,岩体的工程力学性质受到严重影响。边坡与坝基的稳定直接影响到大坝的安全,因此受节理岩体影响的边坡与坝基稳定性研究显得极其重要。 洛古水电站拟建为碾压混凝土重力坝。坝址区右岸存在F107断层,且右坝肩缓倾角结构面发育,以岩屑夹泥型为主,其作为底滑面易与F107断层组合,对右坝肩抗滑稳定不利,对边坡稳定不利。研究表明,F107断层与缓倾角结构面对边坡与坝基稳定的影响明显。坝基的开挖存在两套方案,本文旨在研究两套方案中节理岩体边坡与坝基的稳定性,通过比较分析,提出较优方案,并对较优方案进行地震动力响应分析。本文的主要研究成果如下: (1) 论述有限差分法的基本原理与计算方法,建立了两种方案下右岸坝肩边坡开挖后的平面模型,采用有限差分法软件FLAC3D进行了两种方案受节理岩体影响的右岸坝肩边坡开挖加固前后的水平位移分析;分别建立两种方案典型坝段平面模型,模拟了坝基中的J2、J3、J4缓倾角节理和F107断层,进行两种方案典型坝段的应力位移分析;分别建立两种方案典型坝段和坝基、边坡共同作用下的三维模型,进行了常规计算,分析了总体应力变形规律。 (2) 采用强度折减法对坝肩边坡开挖加固前后和整个坝体坝基进行了分析研究,分析了受节理岩体影响的坝肩边坡滑块稳定性和坝基岩体抗滑稳定性,得到边坡和坝基的稳定安全系数;基于强度折减法,对坝基岩体进行了节理参数敏感性分析,提出不同节理参数取值下的稳定安全系数。 (3) 采用基于Dijkstra算法的极限平衡有限元法研究两种方案受节理岩体影响的右岸坝肩边坡岩体开挖后的稳定性以及可能产生的滑动模式和机理,得到边坡的稳定安全系数。 (4) 通过以上的计算结果,分析比较两套坝基开挖方案,认为第二套方案较优;对第二套坝基开挖方案进行地震动力分析研究,采用振型分解反应谱法,分析研究了典型坝段和整体三维模型在地震作用下的应力位移状态。 本文的研究基于洛古水电站工程,有明确的工程实践背景,紧密结合实际工程。本文所取得的研究成果,为洛古水电站工程的设计与施工提供了重要的参考价值,对其它类似工程具有较大的指导意义。部分成果已应用到洛古水电站坝肩边坡的施工中。
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