三维地质力学模型试验的溪洛渡高拱坝坝肩稳定性研究

为了论证和评价澜沧江小湾水电站拱坝坝肩岩体的稳定性,特别是软弱面(带)对坝肩稳定性的影响,采用相似材料三维嵌合块体地质力学模型试验,对坝肩岩体在开挖、工程荷载和超载条件下的变形破坏特征以及破坏机制进行研究,并评价坝肩岩体的稳定安全度和超载能力。

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。

结合小湾高拱坝坝肩坝基的地形、地质特征、软弱结构面分布状况、浅层松弛卸荷现象以及加固处理方案,建立三维地质力学模型,研制主要断层的变温相似材料,运用超载与降强相结合的综合法对整体模型进行破坏试验。通过试验获得小湾拱坝坝肩坝基的变形特征、失稳的破坏过程、破坏形态及破坏机制,得到强度储备系数为1.2,超载系数为3.3～3.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定综合法试验安全系数为3.96～4.20。对试验数据的综合分析得出,两坝肩中上部高程部位由于对断层和蚀变带采用了混凝土洞塞置换,其变位相对较小,破坏形态和破坏范围相对较轻,说明混凝土加固洞塞置换起到较好的加固效果。根据试验显示的破坏形态和破坏区域,建议对右坝肩下游1245m高程以上的断层f11和f10做一定范围的处理,对左坝肩推力墩以上部分岩体进行适当的加固处理。

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。

溪洛渡拱坝坝肩的稳定分析——采用刚体极限平衡法对溪洛渡拱坝坝肩稳定进行了全面计算，对坝肩稳定进行了分析评价。　　

结合四川宝兴河铜头水电站混凝土拱坝,对坝肩稳定进行了三维地质力学模型试验研究,试验中采用变温相似材料模拟坝肩坝基岩体中的软弱结构面,运用超载与强降相结合的方法进行破坏试验。主要探讨了该拱坝坝肩失稳的破坏过程、破坏形态和破坏机理,获得了坝肩整体稳定安全度。试验表明:采用超载与强降相结合的破坏试验方法得到的安全度为3.12～3.51。同时表明在正常运行情况下,坝肩是稳定的,在强降阶段,坝肩出现开裂,尤以左坝肩为甚,因此对两坝肩特别是左坝肩上部进行加固处理是十分必要的。

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。

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。

提高拱坝坝肩稳定性措施与分析——拱坝是一种既经济又安全的坝型。在拱坝设计中，坝肩的抗滑稳定问题极其重要。地形地质、稳定分析及施工等是影响坝肩稳定的主要因素。　　

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。

针对某高拱坝坝址区地质构造复杂,两岸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等工程地质问题,本文利用三维地质力学模型试验技术,采用强度储备与超载相结合的综合法试验方法,研究了坝体和坝肩从加荷到破坏的整个过程,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。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。试验结果表明:拱坝整体稳定安全度约为4.7～4.9,拱坝的基础处理效果较好,并针对坝肩的薄弱环节提出了加固处理措施建议。

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。

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...

溪洛渡水电站拱坝坝肩稳定研究——介绍了采用刚体极限平衡法分析溪洛渡电站拱坝坝肩稳定的主要方法及稳定分析成果．根据该稳定分析结果，充分说明溪洛渡电站拱坝坝肩稳定安全是有保证的。　　

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。

软弱结构面对高拱坝坝肩岩体稳定性有重要影响,本文研制了软弱结构面温度敏感相似材料,采用温度控制技术,开展了锦屏一级水电站左岸坝肩岩体物理模型试验研究,获得了左岸边坡在蓄水和升温强降阶段位移应变及锚固力的变化规律,探讨了软弱结构面对楔形拉裂体形变的影响.研究结果表明,研制的软弱结构面温敏材料具有较好的温度敏感性,软弱结构面强度变化对变形拉裂体位移影响效果显著,变形拉裂体的破坏模式是以sl44-1松弛拉裂带为上游边界,以f42-9断层为下游边界及底滑面,以煌斑岩脉为后缘切割面的滑移破坏.研究成果为高拱坝变形破坏模式及机理研究提供了理论依据.

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

为了获得模型体内关键部位的应力、应变的变化与分布规律，特别是外荷载作用下的安全区域，我们利用自行设计的小型传感器，首次将声波测试技术应用到较大型的模拟实验室中。获得了试验全过程的测试结果。其结果与其它测试方法，互为补充和验证，得到了一致的预期效果。

针对顺层岩质高边坡稳定性问题,提出降强法与倾斜抬升超载法相结合的地质力学模型综合的试验方法,推导该方法下边坡稳定综合法安全系数表达式,将其应用到白鹤滩左岸顺层岩质高边坡工程实例中,并与flac3d强度折减法数值计算结果进行对比。研究结果表明：2种方法得到的边坡变形破坏特征、破坏模式、安全系数均较为接近,说明所提的试验方法和安全系数表达式是合理的;白鹤滩左岸边坡的地质力学模型试验综合法安全系数ksc=1.526～1.575,数值计算得到的稳定安全系数kss=1.45～1.52;边坡稳定安全的控制性结构面为层间错动带c3–1及其上盘岩体内的软弱结构面,层内错动带ls337上的加固措施是有效的。研究成果对顺层岩质高边坡安全稳定具有重要的工程意义和实用价值。