工程边坡稳定性分析与综合控制方法.ppt
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1、大型水电工程边坡稳定性分析与综合控制方法,报告人:姜清辉 武汉大学,.,汇 报 提 纲,大型水电工程边坡,非贯通结构面的抗剪强度,锦屏边坡工程应用实例,边坡变形与稳定分析方法,工程边坡稳定控制方法,.,大型水电工程边坡,金沙江干流:规划20个梯级,雅砻江干流:规划21个梯级,大渡河干流:规划22个梯级,中国西南地区位于青藏高原东部,高原的强烈隆升 金沙江、澜沧江等深切成谷,导致边坡地质环境极其复杂,河流的快速下切及强烈的河谷卸荷,西南高边坡独特深部裂缝结构,主要特征地质环境复杂坡体结构复杂施工环境复杂运行环境复杂,高强度开挖、大面积锚固、大范围防渗,库水鄹变与泄洪雾化降雨,大型水电工程边坡,河
2、流演化与地形地貌,地形地貌特征,左岸,普斯罗沟,雅砻江,1635,4050,5570,河床基岩顶板高程16191590m,左岸1810m以下坡度5570,以上至2900m 4050。,夷平面:高程(m)时代 抬升速率(mm/a)I 40004500,II 30003300,0.06III 22002400,0.08阶地:T6 19751995,Q1 0.250.31T5 18401880,Q2 0.250.35T4 17651815,Q2 0.250.35T3 17201760,Q3 0.660.97T2 16951710,Q3 0.660.97T1 16751685,Q4 3.34.16,锦
3、屏一级水电站坝址区地处“V”形深切峡谷,相对高差1500m1700m,谷坡两岸基岩裸露。,大型水电工程边坡,锦屏级水电站左岸高陡边坡,左岸坝头边坡开挖高度为530m(21101580m),总开挖量为550万m3,其中1885m以上约为191万m3,1885m高程以下约为359万m3,是目前水电工程开挖高度较大、开挖规模较大、稳定条件最差的边坡工程之一。,底滑面:f42-9断层;后缘切割面:煌斑岩脉(X);侧向切割面:近SN向或NW向陡倾角拉裂带SL44-1;f5以外岩体为阻滑岩体;f42-9断层剪出口最低高程约1790m。,砂板岩,大理岩,左岸坝头边坡整体稳定滑移模式,大型水电工程边坡,大型水
4、电工程边坡,大岗山水电站高边坡,自然坡度一般4065,相对高差一般在600m以上,左岸海流沟、右岸铜槽沟为较大的支沟,海流沟口以上大渡河谷为“V”形峡谷。坝址区岩石以澄江期花岗岩类为主。坝区地质构造以次级脉岩小断层和节理裂隙为特征。坝址区内发育小断层主要有三组,即近SN向、NNW向和NNE向,一般多沿辉绿岩岩脉发育。,大型水电工程边坡,大岗山水电站高边坡,右岸顺坡向卸荷裂隙发育,且埋深较大,以XL316-1为底滑面形成的潜在不稳定块体方量达500万方,控制边坡的整体稳定与安全,我国水电工程高边坡主要特点,边坡高陡、工程规模巨大;坡体结构复杂、风化卸荷强烈;边坡赋存的自然环境复杂;边坡赋存的工程
5、环境作用强烈;边坡变形控制严格、稳定性要求高;边坡设计和施工要求高,边坡稳定性已经成为工程关键技术难题(分析方法、设计理论、控制技术),大型水电工程边坡,.,汇 报 提 纲,工程概况,非贯通结构面的抗剪强度,锦屏边坡工程应用实例,边坡变形与稳定分析方法,工程边坡稳定控制方法,边坡岩体的结构强度与强度参数,非贯通结构面的力学模型,基本假定:岩桥和结构面概化成界面层,不考虑侧向变形岩桥与结构面的强度均服从Mohr-Coulomb准则岩桥与结构面的弹性应变相等,法向力学模型,切向力学模型,非贯通结构面的结构强度,非贯通结构面的综合抗剪强度参数,边坡岩体的结构强度与强度参数,数值试验验证及与Jenni
6、ngs准则对比,Jennings的加权平均强度准则:,边坡岩体的结构强度与强度参数,岩体的结构强度特性,结构面与岩桥法向模量比对抗剪强度参数的影响,当法向模量比小于1时,Jennings准则低估了非贯通结构面的抗剪强 度参数,从而使岩体稳定性分析结果偏于保守;当法向模量比大于1时,Jennings准则高估了非贯通结构面的抗剪强度参数,从而使岩体稳定性分析结果偏于不安全。,岩石参数,结构面参数,Jennings,工程应用,SL44-1的抗剪强度参数,SL44-1松弛带立面图,锦屏一级水电站左岸边坡的整体稳定性主要受煌斑岩脉X、底滑面F42-9以及深部卸荷裂隙SL44-1所控制,SL44-1发育在
7、36层砂板岩中。,边坡岩体的结构强度与强度参数,.,汇 报 提 纲,工程概况,非贯通结构面的抗剪强度,锦屏边坡工程应用实例,边坡变形与稳定分析方法,工程边坡稳定控制方法,边坡变形与稳定分析方法,边坡稳定性三维极限平衡分析方法,结合西南地区岩质高陡边坡稳定分析的关键问题,在三维边坡稳定极限分析理论方面开展了系统的研究工作,发展了多种三维极限平衡分析方法,包括满足静力平衡的简化Janbu法、陆军工程师团法以及剩余推力法,满足静力和部分力矩平衡的Spencer法、Morgensten法等。,忽略条块界面竖直向剪力适用于任意形状滑裂面主滑动方向唯一满足3个静力平衡条件收敛性较好,三维简化的Janbu法
8、,边坡稳定性三维极限平衡分析方法,忽略条块界面水平向剪力行界面滑坡推力角为边坡平均坡度主滑动方向唯一满足3个静力平衡条件收敛性较好,三维美国陆军工程师团法,边坡稳定性三维极限平衡分析方法,忽略条块界面水平向剪力界面滑坡推力角为上个条块倾角主滑动方向唯一满足3个静力平衡条件单纯形算法求解,三维剩余推力法,忽略条块界面水平向剪力行、列界面滑坡推力角为主滑动方向唯一满足3个静力平衡和2个力矩平衡单纯形算法求解,三维Morgenstern-Price方法,三维Morgenstern-Price方法,边坡稳定性三维极限平衡分析方法,典型算例分析,边坡稳定性三维极限平衡分析方法,基于地层信息系统的三维边坡
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