某水电站库区大型堆积体形成机制及稳定性研究

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1、某水电站库区大型堆积体形成机制及稳定性研究ResearchonMechanismandStabilityofaLargeAccumulationinaHydropowerStationArea作者姓名：边立杰专业名称：地质工程指导教师：王常明教授合作导师：刘增杰高级工程师学位类别：工程硕士答辩日期：2015年5月29日某水电站库区大型堆积体形成机制及稳定性研究摘要我国西南地区水资源丰富，并且主要分布在金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、怒江等五大流域。随着社会经济快速发展对能源的迫切需求，加大了对西南地区各大流域的水电开发。但是西南地区水电开发过程中工程地质问题、环境问

2、题比较突出，特别是水电工程坝址区、库区内的大型堆积体，因物质组成复杂，变形明显，稳定性较差，成为威胁工程建设、人员安全的重大安全隐患。因此，探明堆积体的规模及形态特征，分析堆积体的成因机制，掌握和明确堆积体的变形、稳定是重大水电工程建设必须面对的主要工程地质问题之一。本文以怒江中下游河段的某大型水电站库区堆积体为研究对象。首先，通过现场地质调查，对水电站库区的区域地质、地形地貌，地层岩性，地质构造，风化卸荷、水文地质等工程地质条件进行了深入研究，查清了待研究的大型堆积体的基本工程地质条件。然后，根据现场地质调查开展的工程地质测绘和工程地质勘察工作，结合钻孔和物探剖面

3、，明确了各堆积体的坡体结构特征，并综合实验分析、参数反算以及工程类比，确定了各堆积体岩土体力学参数。通过前期勘察、现场调查及堆积体特征分析，堆积体地形条件、地层岩性、地质构造、气候环境条件等因素研究，对堆积体形成过程及形成机制进行了探讨。根据堆积体的变形现状分析，对变形特征及破坏模式进行了总结。经过以上分析之后，采用GeoStudio软件的SEEP/W、SLOPE/W模块对堆积体稳定性进行了极限平衡分析。首先，模拟堆积体在不同水位边界条件下的渗流场，确定不同工况下堆积体中的水头变化，通过分析堆积体渗流模拟计算结果可知，在库水位蓄水上升、水位骤降条件下，产生影响的范围

4、主要集中在堆积体前缘库水位升降的范围内。同时，对堆积体不同工况下整体稳定性和局部稳定性进行了计算，计算结果表明，堆积体I-1区受蓄水上升、水位骤降以及降雨、地震等不利作用，堆积体前缘局部将处于危险状态，极易产生局部失稳。最后，应用FLAC-3D对堆积体进行了三维变形稳定分析。依据堆积体的工程地质平面图、剖面图以及钻孔资料等资料建立堆积体三维数值模型，根据3#堆积体地质勘查报告中提供的有关岩土体的物理力学性质试验数据及参数建议值，确定堆积体三维模型分析计算参数取值，对天然条件下以及1925m正常蓄水条件下堆积体的应力场和变形进行了分析。三维数值模拟分析表明，随着水库蓄

5、水后，堆积体稳定性降低，其前缘I-1区局部变形加大。根据计算结果推测，随着涉水岸坡坡体软化，I-1区顶部变形加剧，可能产生张拉—剪切滑移破坏。本文根据现场调查、地质机制分析、堆积体稳定性计算评价以及堆积体变形三维数值模拟分析，对某大型水电站库区的堆积体形成及变形特征有了深入的认识，根据这些认识，提出了相应的变形监测方法以及防治措施建议，为堆积体后期安全管理和防治工程设计提供了重要依据。关键词：堆积体，形成机制，稳定性，极限平衡分析，三维数值模拟ResearchonMechanismandStabilityofaLargeAccumulationinaHydropow

6、erStationAreaAbstractSouthwesternChinaisrelativelyrichinwaterresources,whichmainlydistributeinJinshariver,Yalongriver,Daduriver,LancangriverandNujiangRiver.Becauseoftheurgentdemandofthesocialeconomyrapiddevelopmentforenergy,hydropowerexploitationofeachbigbasininSouthwestChinaisincreasi

7、ng.Duringtheprocessofhydropowerexploitation,however,associatedengineeringgeologicalandenvironmentalproblemsareveryprominent.Thespecialcaseisthelargedepositslopeinthedamsiteareaandthereservoirarea.Duetocomplexcomposition,remarkabledeformationandpoorstability,theselargedepositslopesbec