西藏怒江松塔水电站坝址区中缓倾角裂隙成因机制分析

摘要

中缓倾角裂隙是峡谷岸坡岩体中常见的一种结构面，在许多水电工程中均有揭露。这种裂隙若充分发育，在有侧向结构面存在的情况下，可共同构成岩体的控制性边界，进而影响坝址区高边坡稳定性和坝肩岩体抗滑稳定性。所以弄清坝址区中缓倾角裂隙成因机制就显得尤为重要。
　　本文以西藏怒江松塔水电站坝址区岩体为研究对象，在充分了解国内外研究现状的基础上，通过现场勘查和室内资料整理工作，分析研究了坝址区中缓倾角裂隙发育特征以及工程地质特征;进而通过对中缓倾角裂隙典型现象描述，将坝址区中缓倾角裂隙进行分类，并针对每种裂隙分析其成因机制;最后通过采用应变软化模型和蠕变模型对怒江河谷进行分阶段下切模拟，分析了中缓倾角成因机制和间隔分布现象。具体研究内容及成果如下:
　　(1)中缓倾角裂隙总体特征研究
　　1、松塔坝址区中缓倾角裂隙右岸以NNE-NEE倾SE为主，左岸以NNE-NEE倾NW为主，呈倒“八”字分布在河谷两岸。总体呈上陡下缓。
　　2、中缓裂从坡表到山体内部的分布可明显分为多裂隙段和少裂隙段（原岩段），其中在多裂隙段中缓裂也呈间隔分布。
　　3、中缓倾角在平硐内一般延伸长度在10m以内，其中又以1～3m裂隙居多。计算得到各平硐连通率基本在30～60％之间，说明中缓倾裂隙尚未构成底滑面，仍处于表生改造阶段。
　　4、通过对中缓裂工程性状分析，可知坝址区大部分中缓裂为性状较好的硬性结构面。
　　(2)中缓倾角裂隙成因机制分析
　　1、原生型中缓倾有两种:1）岩脉侵入基岩时的隐节理在后期河谷下切中显现;2）花岗岩冷却过程中形成的席状裂隙。
　　2、构造型中缓裂有两种:1）可能因岩浆活动引发的低角度正断缓裂;2）由里德尔切变效应产生的与陡裂伴生的中缓裂。
　　3、表生型中缓裂有三种:1）差异卸荷回弹产生的近水平剪切裂隙;2）谷底水平应力集中产生的压剪裂隙;3）岸坡侧向卸荷形成的张性、张剪性裂隙。
　　(3)中缓倾角裂隙成因数值模拟
　　通过数值软件，采用分区破裂化理论和蠕变理论，利用应变软化模型和黏弹塑性蠕变模型，根据怒江河谷演化历史，对其进行分期次下切模拟，验证了河谷在下切过程中，岸坡应力场重分布，岸坡表部出现压制拉裂区和谷底坡脚的剪应力集中区，是表生型中缓倾角裂隙的主要成因。另外通过观测剪应变增量在不同下切阶段随水平方向的迁移，基本解释了坝址区中缓裂间隔分布现象。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 工程概况及研究意义

1．1．1 工程概况

1．1．2 研究意义

1．2 中缓倾角裂隙成因机制国内外研究现状

1．2．1 中缓倾角裂隙成因认识历史及现状

1．2．2 微观测试方法研究现状

1．2．3 数值模拟研究现状

1．3 研究课题来源及研究内容

1．3．1 研究课题来源

1．3．2 主要研究内容

1．3．3 研究思路及技术路线

2 研究区地质环境条件

2．1 地形地貌

2．2 地层与岩浆岩

2．2．1 地层

2．2．2 岩浆岩

2．3 地质构造

2．3．1 大地构造背景

2．3．2 构造应力场演化

2．4 新构造运动与地震

2．4．1 怒江河谷发育史

2．4．2 地震

2．5 水文地质

3 中缓倾角裂隙特征及成因分析

3．1 中缓倾角裂隙的特征

3．1．1 中缓倾角裂隙产状特征

3．1．2 中缓倾角裂隙分布特征

3．1．3 中缓倾角裂隙延续性及连通特征

3．1．4 中缓倾角裂隙性状特征

3．1．5 中缓倾角裂隙特征小结

3．2 原生型中缓倾角裂隙特征及成因

3．3 构造型中缓倾角裂隙特征及成因

3．4 表生改造型中缓倾角裂隙特征及成因

3．4．1 表生改造型中缓倾角裂隙的典型现象

3．4．2 表生改造型中缓倾角裂隙的组合模式

3．4．3 表生改造型中缓倾角裂隙成因分析

4 中缓倾角裂隙成因机制数值模拟

4．1 中缓倾角裂隙形成的地质概念模型

4．2 坝址区地质力学模型的建立

4．2．1 数值模拟软件及原理简介

4．2．2 几何模型尺寸及地质结构概化

4．2．3 本构模型和材料参数选取

4．2．4 边界条件设置

4．3 模型结果分析

4．3．1 应变软化模型(SS)结果分析

4．3．2 黏弹塑性蠕变模型(Cv)结果分析

4．3．3 两种模型结果对比分析

4．4 细化峡谷时期下切过程模型结果分析

4．4．1 细化模型概述

4．4．2 模型结果分析

4．5 中缓倾角裂隙成因机制模拟结果小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果