复杂地质条件下拱坝整体稳定三维地质力学模型试验

针对大岗山双曲拱坝的工程地质问题,采用三维地质力学模型试验技术,研究坝体和坝肩从加荷到破坏的整个过程和机制。试验过程模拟大坝基础的不连续岩体条件、岩体力学特性和整体双曲拱坝。试验考虑拱坝上游超载情况,同时还模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响,为此研制适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术,并在一个模型上进行强度储备与超载相结合的综合法试验。试验结果给出拱坝在正常蓄水位和降强之后超载作用下的位移场,获得坝体和坝肩的变形及分布特征、内部断层典型测点的相对位移,揭示拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制。得到强度储备系数为1.25,超载系数为4.0～4.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为5.0～5.6。对试验数据的综合分析,可以评价边坡的稳定性,并针对坝肩的薄弱环节提出加固处理措施建议。

介绍了牛头山双曲拱坝三维地质力学模型试验,包括模型设计、模型制作、加荷和量测等。试验给出了拱坝在正常蓄水位荷载作用下的位移场,测出了坝体、坝肩、断层出露处以及坝基内部断层各部位的位移,揭示了拱坝坝体和基础失稳前位移和裂缝发展的全过程及其破坏机理。对试验数据的综合分析,可以评价边坡的稳定性,并得到拱坝的整体安全度。

拱坝作为一种安全性及经济性均较优的坝型,在世界各地都得到了广泛的采用。然而拱坝对地形地质条件的要求较其它任何坝型都高,坝肩的稳定与否,将直接关系到工程的正常运行和安全性。所以拱坝坝肩稳定是拱坝设计中需要重点关注的问题。锦屏一级水电站坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质构造较复杂,坝肩抗力体内部存在断层、层间挤压带、煌斑岩脉x及深部裂缝等不良地质构造,直接影响到拱坝坝肩的整体稳定安全性,需要开展坝肩稳定深入研究。本文采用强度储备与超载相结合的三维地质力学模型综合法试验对锦屏一级拱坝坝肩的地形、地质条件进行模拟,研究拱坝坝肩的稳定性。通过破坏试验得出了坝体与坝肩变形及分布特征、坝肩破坏形态和破坏机理,确定了坝肩综合试验法稳定安全度,并针对坝肩薄弱环节提出了加固处理措施建议。

锦屏一级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站。工程主要开发任务是发电,同时还兼有拦沙、防洪、蓄能作用。该工程大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高305m,为目前世界上最高拱坝。坝址区地质构造复杂,两岸谷坡为近千米的高陡边坡,两坝肩岩体内存在断层、煌斑岩脉、层间挤压带、深部裂隙等各类软弱结构面,对拱坝坝肩坝基稳定带来不利影响。采用三维整体地质力学模型试验研究方法,研究了锦屏一级高拱坝坝肩坝基的整体稳定性。试验中充分考虑了影响坝肩坝基稳定的各种因素,既考虑拱坝上游超载情况,同时还重点模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响,为此研制了适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术,并在一个模型上进行了强度储备与超载相结合的综合法试验。通过试验获得了坝肩坝基的变形及分布特征、失稳的破坏形态和破坏机理,确定了拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为4.7～5.0,评价了工程的安全性,并针对坝肩的薄弱环节提出了加固处理措施建议。

复杂岩基上拱坝枢纽的整体 地质力学模型试验研究 拱坝试验研究课题组’ (广西大学水利水电研究所) 擒要本文介绍了某大型水电站枢纽重力拱埂整体抗滑稳定的地质力学模型试验研究概况。 对复杂岩基上的水电站枢纽地质力学模型试验方法和试验技术中的若干同题进行探讨，包括相似 性要求、模型比尺选择的原ji6、模拟内窖、商窖重低变模模型材料及沿岩石层面晰夹层上的f值， 沿混疆土与基岩的胶结面f、c值试验研究，模型加载系统厦量测系统设计等内容。最后根据试 验结果，分析了拱坝总体位移变化规律和大坝受基础在超载条件下稳定安全度和破坏机理，并指 出影响工程安全的薄弱部位。 关键词地质力学变形位移基础稳定 1概述 由于埂工建设及科学技术的发展，越来 越多的水工建筑物需要在具有复杂地质构造 的岩基上修建，拱坝建设亦不例外。在

拱坝坝肩岩体在断层、裂隙、层间剪切带等地质缺陷的作用下形成了不同规模的滑动块体,从而削弱了坝肩岩体的完整性,降低了坝肩岩体的承载能力,影响坝肩的稳定安全。为了分析坝肩滑动块体稳定性,以立洲拱坝工程为例,采用地质力学模型试验,分析两坝肩的地质构造及主要软弱结构面的产状发现,两坝肩存在四种潜在的滑动块体。在此基础上,通过地质力学模型超载法对坝肩岩体进行破坏试验,得到了滑动块体的失稳破坏机理、破坏形态及影响滑动块体稳定的控制因素,为解决类似工程问题提供了参考。

在保证大坝稳定设计时,除了数值模拟方法外,对高坝还应当进行地质力学模型试验。本文叙述了地质力学模型试验的工程意义,列举了多个地质力学模型试验实例,并对试验方法及安全系数做了分析。

江口双曲拱坝整体稳定地质力学模型试验研究——为了对江口拱坝基础处理方案进行验证，弄清大坝在正常荷栽作用下的位移场，了解拱坝和拱座的整体稳定，采用地质力学模型进行了试验研究，全面模拟了江口大坝基础的不连续岩体条件、岩石力学性质和基础处理方案，揭...

针对江口坝区内的多条软弱夹层以及断层、裂隙等地质构造不利条件对坝体稳定的影响,设计采取了基础处理措施.通过地质力学模型试验,研究江口大坝在进行基础处理后,坝体在设计荷载及超载作用下的稳定情况,为设计提供科学依据.

针对万家口子双曲拱坝的地质问题,采用三维地质力学模型试验技术,全面模拟了大坝基础的不连续岩体条件、岩石力学性质、基础处理和整体双曲拱坝,研究了基础对大坝结构变形和稳定的影响,揭示拱坝坝体和坝肩从加荷开始到破坏的整个进程和机理,从而得出了拱坝的破坏机理及超载安全能力。

随着经济的强盛,水利事业的发展,我国大坝、高拱坝数量大增,大坝老龄化现象也在增加,大坝的安全稳定运行是一不容忽视的问题。因此,研究大坝的稳定及内在规律就具有很强的工程意义和现实意义。同时由于工程问题的复杂性使高拱坝整体稳定兼具了挑战性和前沿性。本文从30年的模型试验出发,对该问题进行了有意义的研究。

小湾水电站是澜沧江中下游河段梯级开发的“龙头”水库,大坝为292m高的双曲拱坝,坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质条件较为复杂。针对小湾拱坝1210m高程坝肩的地形地质条件,对坝肩未进行加固处理方案,采用地质力学模型试验方法,抓住影响坝肩稳定的主要因素,利用超载法进行破坏试验研究,分析坝体及坝肩变形分布特征,探讨坝肩失稳的破坏过程、破坏形态和破坏机理,确定坝肩超载稳定安全度。

采用三维地质力学模型试验技术,研究某双曲拱坝坝基内的软弱夹层和裂隙对坝体整体稳定性的影响,以及在超载情况下的坝体的破坏形式和破坏发展过程,从而对大坝的安全性作出了科学评价。

采用三维地质力学模型综合法试验,探讨在超载和强降的综合影响下溪洛渡高拱坝坝肩、坝基的稳定安全度;分析大坝及坝基、坝肩的变形分布特征,揭示大坝与坝基的变形过程和破坏机理。试验表明,在未计入渗压及地震荷载工况下,坝肩综合稳定安全系数为6.3;在超载情况下,坝肩变位不对称,坝肩破坏形态也不对称,总体上左岸比右岸破坏较重。在超载后期,受坝基附近层间、层内错动带的影响,坝基面径向变位较大,基础约束相对较弱,因此,加强对坝基的加固处理十分重要。

分岔式隧道是一种新型隧道结构型式,目前尚无相应的设计、施工技术规范和标准可循,为了解这种新型隧道结构的应力和变形状况,采用三维地质力学模型试验方法对目前在建的沪蓉西高速公路大型分岔隧道进行研究。试验成果有效地揭示分岔隧道洞周的应力、位移变化规律和分岔隧道围岩的破坏机制,获得分岔隧道的设计和极限承载安全度,为分岔隧道的优化设计和施工提供了有工程指导意义的建议和结论。

锦屏高边坡稳定三维地质力学模型试验研究——在水利工程中，怎样评价坝肩开挖后的高边坡稳定性一直是人们关注的问题。针对锦屏一级水电站拱坝左岸高边坡，提出一种整体转动边坡模型，模拟边坡发生开裂破坏的三维试验方法。转动该模型的边坡角度就可以不断改变自...

山地工程的建设将产生大量的挖、填方边坡,需要进行分析和治理。影响边坡稳定性和治理措施最直接的因素是场地规划和地质条件,可以通过合理的场地规划来控制边坡工程的治理措施和投资。通过对一复杂地质条件下边坡工程的分析研究和治理,阐述了场地规划在边坡工程中的重要作用及二者间的相互影响、相互制约关系。

复杂地质条件下浆砌石高拱坝的设计——论述在复杂的地质条件下，如何经过研究分析提出设计思想和综合处理措施，成功地建成了雷公口水库高86.3m的裳砌石拱坝。为类似地质条件下水库电站的建设提供依据　　

随着试验技术的发展,地质力学模型试验已成为研究高拱坝整体稳定性和安全度的重要方法。依据相似理论,按照1∶200比例建立杨房沟水电站整体三维地质力学模型,模拟拱坝-基础及两岸主要的断层、节理裂隙及风化卸荷等地质条件,采用水压超载法进行破坏试验研究,分析拱坝、基础及两岸坝肩抗力体的应力、变形和稳定安全度,研究拱坝-基础整体稳定性、失稳破坏过程及超载能力,并与国内同类高拱坝研究成果进行对比分析,综合评价杨房沟拱坝-基础整体稳定安全度。研究结果表明,拱坝起裂安全度k1=2.5~3.0,非线性开始安全度k2=4.0~6.0,整体稳定极限安全度k3=11.0。可见,杨房沟水电站拱坝-基础整体稳定性较高。

本文分析在复杂地质条件下,桩型的选择问题。在地面下7～17m深度范围内存在液化土层时,采用phc管桩是可行的。通过phc管桩与钢筋砼预制方桩成桩质量及工程造价的比较,探索复杂地质条件下桩型的选择。

结合云南省德钦县丹达河水电站工程实例,运用刚体极限平衡法对右坝肩抗滑稳定进行研究,采用《混凝土拱坝设计规范》(sl282—2003)中的公式及规定,分析认为未加固处理坝肩断层f12抗滑稳定安全系数偏低,不能满足规范要求,应进行必要处理。提出处理方案,对经过处理方案处理后的f12断层进行进一步分析,分析认为加固处理后的坝肩断层f12抗滑稳定安全系数能满足规范要求,拱肩断层f12加固处理方案有效。

试 体地质力学模型 地基的模拟设计及制作 卢向东黄任常 (广西大学水科水电研究所) 1概述 拱坝设计中，当坝基地质条件复杂时， 坝体和地基整体稳定和安全度显得特别重 要。实践表明，地质力学模型试验和有限元 数值分析是当前分析拱坝整体稳定和安全度 的主要手段。 对于地质力学模型，关键技术是较准确 地模拟坝基岩体的力学特征。除岩石的力学 性状外，更重要的是模拟其结构特性，如基 岩的断层破碎带、软弱夹层，有时还包括主 要裂隙组，便体现出岩体的非均匀、非弹 性、非连续、多裂隙体等力学特征，保证模 型的相似性。进行材料试验是准确模拟的前 提，即通过调整组成材料的配比，使模型材 料与原型岩块在容重、强度及变形特性等方 面达到相似要求，压制出尺寸规贝8的各种不 同岩石的均质模块。不难想象，坝基三维状 态岩体的结构形式和力学性质是很复