白鹤滩库区巧家县城岸坡动力稳定性研究

摘要

白鹤滩水电站位于金沙江下游河段巧家县白鹤滩镇，设计正常蓄水位765m，最高水位825m。电站设计装机容量16000MW，是继三峡水电站之后中国第二、世界第三巨型水电站。本人从2014年7月进入现场工作，后又多次赴现场调查。实地调查得知，正常蓄水位下，巧家县城约1/3将被淹没。巧家县城区域海拔700m左右不同程度发育有砂土层，在正常蓄水位下将处于饱和状态。由于巧家县城地层复杂、构造交错、沟谷纵横、不良地质现象特别发育，高烈度、高蓄水位将成为困扰巧家整体斜坡稳定的关键因素。因此研究岸坡稳定性具有很重要要的工程价值。
　　本研究主要内容包括：⑴根据已有的资料显示，巧家县城及周边区域斜坡组成主要为第四系冲洪积物质，从下往上分别为金沙江冲积砂卵石层、静水堆积层、泥石流洪积层及金沙江多级阶地;坡体层位较为稳定，整体倾向河流下游，垂直河流方向层位水平。其中砂层的层位较浅，且高程处于金沙江水位变化范围内。研究区域内发育多条断裂带（小江断裂，则木河断裂）。⑵通过现场调查，钻孔，分析巧家县城岸坡结构及发育特征，并将巧家盆地的形成演化过程分为6个阶段:区域断块阶段、局部拉分断陷阶段、断陷湖相沉积阶段、堰塞沉积阶段、堰塞消亡阶段以及不均匀升降阶段。⑶以砂土动三轴试验为核心，研究Ⅸ度烈度区砂土地层液化应力-应变值、应力-应变关系，论证巧家县城周边砂层饱和的状态，在动应力的作用下发生液化的现象。⑷通过参数取值建立巧家二维剖面，及三维模型。水库建成之后，水位变动必然会影响岸坡坡体内地下水位的变化，整个渗流过程中岸坡稳定性也会随之变化。对蓄水位上升及下降过程中的地下水位进行了模拟分析，并计算了各个过程中岸坡实时稳定性。从现场踏勘、变形迹象和稳定性分析来看，天然状态下巧家县城整体处于稳定状态，在蓄水和未蓄水的状态下，也处于稳定状态。根据三维数值模拟，研究区域内最大，最小主应力主要分布在陡缓相接及断层带的附近。整体分析表明研究区域目前处于稳定状态，但是在地震+蓄水极端工况条件下，可能出现表层砂土液化的情况，进而导致岸坡局部失稳，所以应对研究区域给予高度重视，在库水运行期间进行严密的监测，观测其发展变形趋势。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．1．1 选题依据

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究思路与技术路线

第二章 研究区工程地质条件及强震动力影响环境

2．1 地形地貌

2．2 地层岩性

2．3 气候条件

2．4 水文地质条件

2．5 研究区地质构造发育及活动性特征

2．5．1 研究区断裂带分布特征

2．5．2 断裂带活动性

第三章 金沙江巧家段河谷演化与岸坡结构分析

3．1 研究区段河谷演化特征

3．1．1 研究区域地貌特征

3．1．2 钻孔特征描述

3．1．3 岸坡结构特征

3．1．4 河谷演化简史

3．2 县城周边斜坡成因分析

3．2．1 静水堆积成因分析

3．2．2 岸坡深厚覆盖层成因分析

3．3．3 岸坡层位倾斜原因分析

3．2．4 盆地演化过程分析

3．3 本章小结

第四章 巧家县区砂土液化特性研究

4．1 砂土物理性质指标

4．2 砂土静三轴压缩试验

4．3 砂土动三轴强度试验

4．3．1 动强度试验仪

4．3．2 试验步骤

4．3．3 试验数据

4．4 砂土动应力与应变关系

4．4．1 砂土动三轴试验

4．4．2 砂土动参数曲线与分析

4．5 砂土液化判定

4．5．1 砂土动强度参数

4．5．2 液化判定

4．6 粘土结构参数

4．7 砂卵石结构参数

4．8 小结

第五章 水库蓄水前后巧家县城及周边稳定性评价

5．1 水库蓄水渗流稳定性评价

5．1．1 分析工况

5．1．2 计算模型

5．1．3 参数取值

5．1．4 渗流场分析

5．1．5 巧家县城渗流稳定性评价

5．2 巧家县城变形及稳定性三维数值模拟

5．2．1 数值模拟基本原理

5．2．2 计算模型建立及参数取值

5．2．3 FLAC3D数值分析结果

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果