西藏怒江俄米水电站格日边坡变形机制及稳定性分析

摘要

西藏怒江格日边坡位于俄米水电站下游约1000m处，相对高程很高，顺怒江长度约2290m，为怒江上游的特大型高陡岩质顺向边坡。由于格日边坡与坝址区的直线距离较近，如果其发生不稳滑动以致堵江，水位线将会高于地下厂房的最低高程，从而造成破坏。研究区出露的岩体主要为古米组(C1g3)变质粉细砂岩及千枚状板岩、超基性岩浆岩及第四系堆积物。格日边坡的变形破坏机制及其稳定性问题对电站工程建设的安全起着重要的影响，这些问题的解决对于及早提出针对性的防护对策具有重要意义。
　　本论文主要研究格日边坡各分区的变形机制及稳定性，次要研究格日边坡倾倒变形体、滑坡在不良工况下的破坏模式，滑速计算以及堵江影响。在分析研究区的地质背景条件上，掌握研究区倾倒变形体以及滑坡的发育情况与规模、分区特征，变形特征。通过现场勘查与平硐钻孔资料推测出个分区的底部分界特征。结合格日边坡的基本特征，对其变形影响因素，破坏机制以及成因机制进行分析。利用二维有限元数值分析法对格日边坡各分区的应力场进行分析研究。采用不平衡推力传递系数法与二维有限元数值分析法对格日边坡各分区的稳定性进行计算与评价。采用潘家铮法对不良工况下格日边坡失稳后的滑速进行计算分析，并对堵江高度进行计算分析。
　　通过对格日边坡各分区基本特征的分析研究，可以看出其变形破坏较为明显，多为倾倒-弯曲，倾倒-折断。倾倒变形体的发展过程为河流下切、应力集中阶段，初期卸荷阶段，倾倒-弯曲阶段，倾倒-拉裂阶段，形成贯通面阶段。而滑坡是由倾倒变形体进一步发展而形成的，其失稳机制为弯曲-拉裂进一步转化为滑移-拉裂。
　　二维有限元模拟显示，格日边坡各分区在天然工况下的应力分布都较为均匀，坡体受坡面临空效应，越接近坡面应力值越小，甚至出现了负值。而受岩体岩性与岩层构造影响，格日边坡各分区出现了应力分异现象，部分剖面出现应力集中现象。在暴雨与地震工况下，格日边坡各分区的应力分布也仍然较为均匀，但其应力值较天然工况下的应力值有了明显的增大，在坡脚或后缘岩层处的应力增大现象最为明显。可以看出在暴雨与地震工况下，格日边坡各区的应力场发生了明显的变化，而这些变化将导致坡体稳定性的变化。
　　通过不平衡推力传递系数法与Geo Studio计算模块的进一步计算分析显示，在天然工况下倾倒变形体与滑坡皆处于稳定状态;在暴雨工况下，倾倒变形体处于欠稳定～稳定状态，滑坡处于欠稳定～基本稳定状态;在地震工况下倾倒变形体处于欠稳定～稳定状态，滑坡处于不稳定～基本稳定状态。
　　选取在暴雨工况下处于不稳定～欠稳定状态，且距离坝址区最近的四个分区:QDⅠ区倾倒变形体、QDⅠ区倾倒变形体、HP01滑坡及HP02滑坡，进行堵江分析。通过堵江条件以及滑速计算分析可以看出，格日滑坡的堵江形式为不完全堵江形式。通过堵江高度预测计算，在这四个分区同时滑动时，其堵江高度最大为63.88m。表明了虽然不是完全堵江类型，但堵江高度仍然会影响俄米水电站地下厂房的安全。

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 研究意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 高陡倾岩质边坡稳定性问题研究现状

1．2．2 边坡稳定性计算研究现状

1．2．3 堵江分析研究现状

1．3 主要研究内容与技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 预期目标

1．4．1 倾倒变形体分析预期效果

1．4．2 滑坡分析预期效果

第2章 研究区地质背景

2．1 地形地貌

2．2 地层岩性

2．3 地质构造

2．4 新构造运动与地震

2．4．1 新构造运动分区

2．4．2 新构造运动特征

2．4．3 活动性断裂

2．4．4 地震

2．5 水文地质条件

第3章 格日边坡基本特征

3．1 边坡地貌及倾倒变形体分区特征

3．1．1 边坡地形地貌及变形破坏分区特征

3．1．2 倾倒变形体地形地貌物质边界特征

3．1．3 滑坡地形地貌及边界特征

3．2 边坡变形破坏底部边界特征

3．2．1 平硐与钻孔资料

3．2．2 倾倒变形体底部边界特征

3．2．3 滑坡底部边界特征

第4章 格日边坡变形破坏机制分析

4．1 格日边坡变形影响因素分析

4．1．1 地形地貌特征

4．1．2 边坡结构特征

4．1．3 地质构造

4．1．4 边坡应力场

4．1．5 河流侵蚀

4．1．6 降雨作用

4．1．7 新构造运动与地震

4．2 格日边坡变形破坏特征

4．2．1 倾倒变形体变形特征

4．2．2 滑坡变形破坏特征

4．3 格日边坡变形破坏成因机制分析

4．3．1 格日边坡倾倒变形体变形破坏过程分析

4．3．2 格日边坡滑坡成因机制分析

第5章 格日边坡应力场分析

5．1 格日边坡应力场分析

5．1．1 分析方法选取

5．1．2 计算参数选取以及计算工况选择

5．1．3 模型建立

5．1．4 计算结果分析

5．2 格日边坡应力场特征分析

第6章 格日边坡稳定性分析

6．1 极限平衡法稳定性计算分析

6．1．1 计算方法选取

6．1．2 计算参数选择

6．1．3 计算工况与评价标准

6．1．4 计算结果及稳定性分析

6．2 Geo Studio稳定性分析

6．2．1 计算方法

6．2．2 参数取值

6．2．3 模型建立与工况选取

6．2．4 计算结果分析

6．3 格日边坡稳定性综合评价

第7章 格日边坡堵江分析

7．1 堵江分析常见方法介绍

7．2 计算区域与计算工况的选取

7．3 滑速计算

7．3．1 滑速计算方法与参数选取

7．3．2 滑速计算结果与分析

7．4 格日边坡堵江分析

7．4．1 格日边坡堵江条件以及堵江类型分析

7．4．2 格日边坡堵江高度计算

7．5 堵江分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果