锦屏一级水电站左岸基础洞室群开挖对坝头边坡变形及稳定性的影响研究

摘要

锦屏一级水电站坝区工程地质环境条件复杂、河谷高边坡结构复杂、岸坡浅表生改造强烈，并揭露有深部裂缝发育的破裂特征，其岩石高边坡安全稳定性对于左岸边坡施工期及运营期意义重大。左岸边坡基础洞室群开挖规模大，造成左岸应力重构，并对左岸坝头边坡的支撑岩体有软化作用。本文在概述左岸边坡工程地质条件的基础上，细致研究了左岸坝头边坡的结构特征，进而分析了左岸坝头边坡的变形破坏特征及其机制。在此基础上，采用三维有限元仿真计算软件，对锦屏一级水电站左岸坝头边坡在基础洞室群开挖和洞室群不开挖两种方案下做出敏感性对比分析。主要研究成果如下：
　　 (1) 根据前期地勘资料，结合施工期的地质条件复核资料，研究了锦屏一级水电站左岸坝头边坡的岩体结构特征，揭示了原生结构面，如煌斑岩脉（X），和构造结构面，如f5、f8、f42-9的发育特征，并分别阐述了其对边坡变形破坏的边界控制意义。
　　 (2) 根据左岸坝头边坡的工程地质环境条件，结合前期勘探和后期复核的工程地质条件、边坡变形破坏特征、以及施工期监测数据，对坝头边坡进行了变形破坏的机制和模式分析，得出“压缩-膨胀-拉裂”的破坏模式。
　　 (3)利用三维弹塑性有限元分析，揭示了左岸坝头边坡挖在基础处理洞室群过程中的应力、变形演化过程及特征。通过对比洞室群开挖及假定不开挖情况下的三维弹塑性有限元分析成果，表明：洞室群的开挖对于f42-9断层下盘变形的影响大于对其上盘变形的影响；对风化卸荷较强的软弱岩体的变形影响大于强度较高的岩体；随开挖进程，洞室群的开挖对坝头边坡变形的影响程度也逐渐降低。
　　 (4)通过对数值型模中特征点变形的追踪分析可见，左岸基础洞室群的开挖对左岸坝头边坡的变形稳定性影响不大，变形收敛；基础洞室群对坝头边坡变形的影响程度一般为总变形的5～14％；影响范围主要分布在f42-9断层附近及其下盘区域。