锦屏二级水电站二坪子外侧堆积体成因机制及稳定性研究

摘要

该堆积体位于二坪子外侧落水洞沟沟口处，总方量约2125.5×104m3。由于该堆积体规模大、临江边坡高陡，且紧邻引水隧洞进口，锦屏二级水电站为低闸坝，库容较小，该堆积体边坡一旦整体或局部失稳，则可能造成堵江、水库淤积与涌浪等次生地质灾害，也严重威胁位于其上的二坪子营地人员和设备安全。因此，对二坪子外侧堆积体基本特征、成因机制和稳定性进行研究，对保障工程的安全运营非常必要。
　　本论文以锦屏二级水电站二坪子外侧堆积体稳定性研究专题为依托，在全面了解堆积体边坡成因机制和稳定性分析研究现状的基础上，通过对堆积体实地调查，收集钻孔与工程物探资料，结合室内分析，对堆积体的形态特征、边界条件、物质组合和物质结构特征进行研究。分析了堆积体成因机制，并通过地质宏观判别分析、物理模拟试验、极限平衡计算和数值模拟分析，系统研究了堆积体不同区域的稳定性，为锦屏二级水电站安全运营提供地质依据。具体研究内容和成果如下:
　　(1)研究区自然及地质条件研究。研究区属川西高原气候区，雅砻江为区域内最大水系，区域内为强烈切割高-中山区，可分为两个自然地貌单元:青藏高原东部边缘侵蚀山原区和侵蚀构造中高山区，出露地层主要为三叠系(T1、T2z、T3)地层和第四系松散堆积物，构造相对复杂，共发育四条断层，四组节理，地下水主要有第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水、岩溶水三种类型，该区域断裂活动微弱，地震频率低。
　　(2)堆积体基本特征研究。该堆积体体形态纵向上整体由缓变陡，受地形控制形态整体上自上至下由宽变窄，上游侧以1#冲沟为界，下游侧以2#冲沟为界，后缘边界为二坪子缓台后缘，前缘直抵雅砻江，物质组成主要为第四系上更新统与第四系全新统崩坡积物、洪积物为主，地下水位普遍深埋在14.0～142.0m之间，并根据物质组成与结构特征将堆积体分为A、B两个大区，其中A区可分为A1、A2两个亚区。
　　(3)堆积体成因机制研究。经现场调查分析，堆积体成因控制因素主要为河流下切导致两岸坡体抬升形成有效临空面，泥石流侵蚀坡脚导致坡脚临空，坡体在重力作用下产生拉张裂隙，断层F26和结构面切割进一步降低了坡体稳定性;对堆积体各区演化过程进行分析知，A区堆积体主要由落水洞沟沟道两侧崩坡积体以及二坪子平台后缘左侧崩坡积体组合而成，B区堆积体主要为雅砻江右岸岸坡在表生实效作用所产生的崩坡积体。
　　(4)堆积体稳定性分析研究。采用地质宏观判别分析知A1区堆积体边坡在自然条件下整体稳定，失稳破坏以局部小规模垮塌为主，A2区整体稳定性较好，主要受到落水洞沟泥石流冲蚀，引起局部小规模垮塌失稳;B区堆积体边坡在自然条件下整体基本稳定，失稳破坏以局部小规模滑（垮）塌为主;物理模拟试验分析可知，落水洞沟泥石流对二坪子外侧堆积体稳定性影响主要体现于在堆积体表层第四系松散物质上的拉槽现象与产生的沟槽侧壁由重力作用下发生拉裂倾倒破坏;经过极限平衡定量计算，A1区边坡整体稳定性较好，但前缘陡立地形处稳定性稍低，呈基本稳定性状态，虽满足安全标准，但安全储备较低;A2区整体稳定性较好，但上部地形较陡立处坡体在天然工况下呈基本稳定状态，暴雨工况则处于极限平衡状态，有失稳危险，地震工况下其安全储备亦不高;B区堆积体厚度较小，各种工况虽均满足安全标准，但暴雨工况安全储备稍低;采用FLAC3D数值模拟分析知堆积体应力分布主要受自重应力影响，具有一般水平堆积体的应力分布特征，由于不同部位堆积厚度不同，应力大小和分布状态亦有不同;在自重应力作用下发生变形主要集中于坡度较陡部位，受微地貌影响较大。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 堆积体边坡成因机制研究现状

1．2．2 堆积体边坡稳定性研究现状

1．2．3 研究区研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究方法及技术路线

1．4．1 主要研究方法

1．4．2 技术路线

第2章 自然及地质环境背景

2．1 自然环境概况

2．1．1 气象条件

2．1．2 水文条件

2．2 地质环境条件

2．2．1 地形地貌

2．2．2 地层岩性

2．2．3 地质构造

2．2．4 水文地质

2．2．5 新构造运动及地震

2．3 人类工程活动

第3章 二坪子外侧堆积体基本特征

3．1 堆积体形态及边界特征

3．1．1 堆积体形态特征

3．1．2 堆积体边界特征

3．2 堆积体物质组成及结构特征

3．1 物质组合特征

3．2 物质结构特征

3．3 水文地质特征

3．4 岩土物理力学特征

3．5 堆积体分区

3．5．1 A1区特征

3．5．2 A2区特征

3．5．3 B区特征

第4章 二坪子外侧堆积体成因机制分析

4．1 控制性因素分析

4．1．1 河流侵蚀下切

4．1．2 泥石流侵蚀

4．1．3 不利断层切割

4．1．4 岩体结构面组合

4．2 堆积体演化过程分析

4．2．1 A区演化过程分析

4．2．2 B区演化过程分析

4．3 小结

第5章 二坪子外侧堆积体稳定性分析

5．1 地质宏观判断分析

5．1．1 A1区变形特征及宏观分析

5．1．2 A2区变性特征及宏观分析

5．1．3 B区变形特征及宏观分析

5．2 泥石流影响性物理模拟试验分析

5．2．1 落水洞沟泥石流概况

5．2．2 试验方案

5．2．3 试验成果及分析

5．3 极限平衡分析

5．3．1 A1区极限平衡分析

5．3．2 A2区极限平衡分析

5．3．3 B区极限平衡分析

5．4 数值模拟分析

5．4．1 计算模型的建立

5．4．2 计算成果及稳定性分析

5．5 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果