浅谈某水电站引水隧洞出口高边坡变形机理研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期水利水运工程学报No．22013年4月ANDENGD砸RApr．2013某水电站引水隧洞出口高边坡变形机理研究陈兴周，柴军瑞，白俊光(1．西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048；2．中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安710065)摘要：在运行过程中，某水电站引水隧洞出口高边坡监测数据显示，边坡中上部出现了反常的向上游变形的趋势，此种变形有别于一般边坡的变形规律．在详细分析地质资料、监测数据和外界影响因素的基础上，对引水隧洞出口高边坡的变

2、形机理进行了深入探讨，结果发现1998年库区遭遇的千年一遇的洪水是边坡变形趋势改变的重要诱因，边坡上硬下软的岩体构造特性和充分发育的层间剪切带是其变形的内在原因，边坡岩体的卸荷流变、库水位变化、降雨和泄洪雾化、岩体风化、水一岩长期作用等是变形发展的外界因素．目前，边坡各监测点的变形基本趋于稳定，但在后期运行过程中边坡变形发展趋势仍然值得关注．因此，必须坚持长期监测，发现异常情况应及时分析处理．关键词：引水隧洞；高边坡；变形机理中图分类号：TU457文献标志码：A文章编号：1009—640X(20

3、13)02—0033—06大型水利水电工程建设中，开挖往往会形成大量岩体结构复杂、稳定性差的边坡，在降雨及工程开挖影响下，出现不同规模的变形或失稳现象，严重影响工程建设和运行期间的安全．例如，锦屏一级水电站各个水工建筑物岩体在开挖过I竺!!查堕塑I程中将形成一系列高边坡，自然边坡达到1000m，开挖边坡的高度达到了300～500m，边坡变形机理与稳定性问题十分突出¨．因此，研究水电工程高边坡的变形破坏机理，对边坡治理设计与工程运营安全具有重要的工程价值．本文拟研图1高边坡工程照片究的引水隧洞出口

4、开挖边坡高达170～220m(如图1所¨g·l'heengmeenngPn0ottheh1ghsJ。P。示)，引水隧洞出口及电站厂房均布置在高边坡坡脚位置附近，是水电站的关键性部位之一．引水隧洞出口开挖边坡不但坡高而且范围大，一旦失稳，将对整个工程的建设和运行带来难以设想的后果．高边坡开挖始于1987年3月，1991年1月完成，1993年4月开始蓄水，1996年6月达到正常蓄水位200m高程；为确保电站建筑物安全运行，在施工期开始即对开挖边坡进行了现场监测．施工期和蓄水期的监测结果分析表明，高边

5、坡的总体变形趋势是比较符合常规的，一些学者也从监测资料分析和稳定性计算等方面对该边坡进行了相关分析和评价，结果表明该边坡总体是稳定的；但是，1998年下半年以来，边坡中上部岩体逐渐出现反常的朝向上游侧的变形趋势，这与一般边坡开挖后岩体向临空侧(即下游方向)变形的规律是不同的；然而，目前针对此问题的研究相对较少．因此，本文拟从边坡岩体特殊的地质构造和外部影响因素人手，对边坡收稿日期：2012—10—09基金项目：国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金资助项目(5

6、0579092)；教育部“新世纪优秀人才支持计划”资助项目(N2CET一05—0679)作者简介：陈兴周(1980-)，男，陕西周至人，博士研究生，主要从事边坡与岩土体渗流方面研究．E—mail：xzchen0416@163．tom学兔兔www.xuetutu.com水利水运工程学报2013年4月出现此类变形的机理进行深人研究1高边坡监测数据分析高边坡监测测点布置见图2，一共布置了4个监测断面，21个监测点．引水隧洞出口高边坡分为正面边坡和侧面边坡，其中I—I和Ⅲ一Ⅲ断面在东侧边坡，测点分别布置

7、在165．00，180．O0，195．00和210．00m高程；1V—IV和V—V断面在引水洞出口边坡的l#-4#~1水隧洞之间，测点分别布置在128．00，150．00，165．00，180．00，195．00和206．00m高程．每个断面在不同高程的马道上，仅布置了1个测点，利用连续垂线监测边坡的水平变形．图2变形监测平面布置图(单位：m)Fig．2Schematicdiagramforarrangementofslopemonitoringpoints(unit：m)本文列出了1998年以

8、来的监测数据(见表1)，部分典型测点的监测变形趋势见图3．结合表1和图3可见，自1998年底开始，引水隧洞出口高边坡中上部变形总体呈现倾向上游侧的趋势，而且这个趋势一直持续到2001年左右才逐渐趋于稳定，这个变形趋势明显有别于一般边坡的变形．因此，有必要对此进行深入研究．表1监测结果Tab．1Monitoringresults注：向下游为正，向上游为负学兔兔www.xuetutu.com第2期陈兴周，等：某水电站引水隧洞出口高边坡变形机理研究35l、432O115432●O1●20⋯．’Y’V—