瀑布沟水电站库首右岸拉裂变形体稳定性分析与支护效果评价

摘要

随着科学技术的不断发展，人类改造自然的能力不断增强，与此同时，在改造自然的过程中面临的挑战越来越严峻，尤其是随着水电工程等基础建设事业的发展，边坡失稳严重威胁到国家财产和人民的生命安全，因此，有关边坡稳定分析及其治理效果的评价一直为世人所关注。
　　 本论文以瀑布沟水电站库首右岸拉裂变形体为研究对象，结合坝区基本地质条件及拉裂体岩体结构特征，通过对岸坡的变形破坏现象、深部裂缝的发育分布的分析，评判了拉裂变形体的变形破坏模式，总结了拉裂变形体的成因与机制。
　　 在拉裂变形体工程地质定性分析的基础上，通过监测成果分析、刚体极限平衡计算和有限元数值模拟等手段综合分析评价了拉裂体岸坡的稳定性。
　　 监测成果分析主要包括表观和内观变形监测分析以及支护体应力监测分析。
　　 在监测成果分析中，探讨了各测点位移与空间、时间的关系，分析了预应力锚索、锚筋束等支护结构锚固力随时间的变化规律，按区位分析了拉裂体岸坡的稳定性。
　　 变形监测成果分析表明，拉裂体后缘边坡主要以拉裂缝为变形边界，变形主要发生在坡面以下20m～45m 深度范围，呈滑移-倾倒变形模式，主滑裂面产生于上部卸荷松动底界线及强卸荷底界。主要受集中降雨影响，局部微型滑移面发育，后缘边坡基本属于浅表松动带蠕滑变形。支护体应力监测成果分析表明，边坡岩体在无支护条件下极易发生变形破坏，是锚索与锚筋束等加固措施有效阻止了坡体向临空面方向的变形加剧，支护措施的总体加固效果非常明显。
　　 在刚体极限平衡计算分析中，通过地质模型概化，主要针对基覆界线、松动变形底界、强卸荷底界、弱卸荷底界等潜在危险滑裂面，计算了安全系数，并就支护后的岸坡进行了稳定性复核计算。刚体极限平衡分析表明，位于岸坡表层的松动变形岩体滑塌变形破坏的危险程度最高，在无支护的情况下岸坡处于欠稳定状态，支护后岸坡稳定性有明显的提高，支护效果满足设计要求。
　　 在二维有限元数值模拟中，分别就天然状态和电站正常蓄水后的状态，分析了拉裂体岸坡岩体的变形特征和应力特征。有限元数值模拟分析表明，坡体总体变形以沿重力方向的沉降变形为主，蓄水后，受水压力的作用，前缘坡体的变形出现加剧；岸坡应力与岩体所处位置深度基本呈线性关系，即埋深越大，应力越大，在坡脚以及边坡点附近，容易出现应力骤变，容易形成应力集中区。