西藏怒江松塔水电站坝区岩饼及片帮形成机制研究

摘要

我国西部水资源丰富，水电项目是西部大开发任务的重中之重。许多水电项目都涉及到坝区的高地应力问题。对高地应力问题的研究除了用各种试验方法测得直观的数据，还可以通过对高地应力现象如岩饼、片帮的研究来判断该区域的地应力状况。
　　本文以西藏怒江松塔水电站坝区岩饼以及片帮为研究对象，在了解了国内外研究现状的基础上，在野外调查中做了大量的钻孔岩饼和平硐片帮编录工作，结合现场平面水压致裂法和空间应力解除法试验数据，分析研究了坝区河床钻孔岩饼的发育特征、平硐片帮的发育特征，总结了坝区的地应力分布特征。同时采用数值方法，对岩饼以及片帮的形成过程进行了模拟，分析了形成过程中的应力重分布状况，最后得出松塔坝区岩饼及片帮的形成机制。具体研究内容成果如下:
　　(1)对平面水压致裂法和空间应力解除法地应力实测结果进行统计分析，得出了松塔坝区水电站左右岸以及河床的最大主应力、最小主应力、中间主应力的大小。分析得出最大水平主应力的优势方向。
　　(2)对岩芯编录资料进行整理，分析了坝区岩饼的空间分布特征以及岩饼的几何形态特征，总结了岩饼发育的影响因素。据经验公式估算出了坝区岩饼形成的临界应力。用FLAC3D数值计算方法模拟岩饼的形成过程总结出了岩饼形成的三种类型，结合松塔坝区实际情况，判断该坝区岩饼的形成机制。
　　(3)对片帮编录资料进行整理，分析了坝区的平硐片帮空间分布特征、片帮破裂面的特征、片帮发育影响因素。对片帮发育程度进行了分级。对片帮样品做了微观测试研究，通过电镜扫描得到的图像来判断片帮的形成类型和初始地应力的方向。同时，作者用FLAC3D数值计算方法模拟片帮的形成过程，研究了片帮发育部位以及发育程度与初始地应力场的最大主应力之间的关系，结合工程实际情况，判断该坝区片帮的形成机制。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．1．1 工程概况

1．1．2 选题依据及研究意义

1．2 高地应力现象国内外研究现状

1．2．1 地应力理论的发展

1．2．2 岩芯饼化现象的研究

1．2．3 片帮现象的研究

1．3 主要研究内容、研究思路及研究路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究思路及研究路线

第2章 研究区地形地质背景

2．1 地形地貌

2．2 岩浆岩与地层

2．2．1 岩浆岩

2．2．2 地层

2．3 地质构造

2．4 风化卸荷

第3章 研究区岩体力学环境条件

3．1 岩石物理力学性质

3．2 地应力实测结果分析

3．2．1 平面水压致裂法结果分析

3．2．2 空间应力解除法结果分析

3．3 小结

第4章 岩饼发育特征及其形成机制研究

4．1 概述

4．2 岩饼发育与分布特征

4．2．1 岩饼空间分布的一般情况

4．2．2 岩饼几何形态特征

4．3 岩饼发育的影响因素

4．4 岩饼形成的岩体力学分析

4．4．1 岩饼厚度与地应力的关系

4．4．2 岩饼长短轴差与水平地应力的关系

4．4．3 岩饼挠曲度与地应力之间的关系

4．5 岩饼形成的三维数值模拟

4．5．1 岩饼模型建立

4．5．2 岩饼形成模拟结果

4．5．3 小结

第5章 片帮发育特征及其形成机制研究

5．1 概述

5．2 片帮发育与分布特征

5．2．1 平硐片帮空间分布特征

5．2．2 平硐片帮破裂特征

5．2．3 平硐片帮微观测试研究

5．3 片帮发育的影响因素

5．3．1 内部因素

5．3．2 外部因素

5．4 片帮形成的岩体力学分析

5．4．1 片帮发育部位与大主应力方向的关系

5．4．2 片帮发育程度与大主应力方向的关系

5．4．3 宏观地应力量值的估算

5．5 片帮形成的三维数值模拟

5．5．1 片帮模型建立

5．5．2 片帮形成模拟结果

5．5．3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录A 平硐断面回弹测试值