亭子口大坝深层抗滑稳定试验研究.pdf

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1、第27卷第9期长江科学院院报V01．27No．92010年9月JournalofYang~eRiverScientificResearchInstituteSep．2010文章编号：1001—5485(2010)09—0065—05亭子口大坝深层抗滑稳定试验研究姜小兰，孙绍文。朱杰兵(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉430010)摘要：深层抗滑稳定一直是重力坝设计中的关键性问题。实际工程坝基岩体往往存在软弱结构面、缓倾角裂隙、断层等，这些不利结构面组合可能构成坝基内连续或断续的滑裂面，从而对坝基的深层抗滑稳定性

2、造成严重威胁。为了给设计基础处理优化方案提供依据，并对数值分析进行验证，采用地质力学模型试验技术，研究亭子口表孔坝段深层抗滑稳定问题。试验分别进行基础处理和不处理2个方案的研究，对运行工况下大坝及基础关键部位位移场及规律进行分析，并得出超载作用下大坝及基础位移规律、破坏机理、滑动路径和抗滑安全系数。对基础处理前后的亭子口坝基深层抗滑稳定性及加固处理措施作出安全评价。关键词：抗滑稳定；地质力学模型试验；亭子口水利枢纽；深层滑动；超载安全系数中图分类号：TV223文献标识码：A省投资，方便施工的目的。1概述2试验方案及内容亭子口

3、水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境亭子口工程坝基岩层倾向下游，倾角平缓，坝基内，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，枢纽开砂岩中，存在黏土夹层和破碎泥化夹层，其软弱夹层发的主要任务是防洪、灌溉、发电、航运及其它综合的抗剪强度低，必须采取适当的工程处理措施。为利用。大坝为混凝土重力坝，坝轴线总长1108m，了给设计基础处理优化方案提供依据，并对数值分坝顶高程468．5m，最大坝高114Ill，枢纽正常蓄析进行验证，本试验研究方案以大坝溢流坝表孔坝水位4581TI，设计洪水位461．3m，校核洪水位段作为模型试验对象，重点研究软弱

4、夹层对大坝稳463．04Ill，电站总装机1100MW。坝址出露地层为定所产生的影响。为了便于对比分析，作基础齿墙白垩系下统苍溪组长石石英砂岩、黏土岩、粉砂岩和处理和无基础处理2个方案对比模拟试验。岩屑砂岩等，大坝修建在红层上。坝址区岩层近于根据其几何、物理力学相似关系，选取典型坝段水平，分布有各类软弱夹层，根据夹层的分布、厚度即表孔坝段作为物理模型试验研究对象。试验中模与性状分为三类：I类为层间破碎夹层，Ⅱ类为层间拟坝体、软弱夹层及岩层等物理力学性能指标。荷破碎夹泥且局部泥化的夹层，Ⅲ类为泥化夹层。这载模拟自重、上下游水压

5、、泥沙压力等。通过直观的些软弱夹层在坝基内普遍存在，其抗剪强度低，对坝定量分析，得出在运行工况下大坝关键部位位移场基的深层抗滑稳定十分不利⋯。及规律，坝基断夹层相对位移。得出超载作用下大复杂的地质赋存环境形成了亭子口水电工程建坝及基础位移规律、破坏机理、失稳模式、滑移路径设和运行的外在客观条件，给大坝设计和施工带来和抗滑安全系数。对坝基深层抗滑稳定性及加固处了巨大的挑战，由此也形成了亭子口水电站工程的理措施作出评价，对其运行的安全性进行评估。工程地质问题。所以，开展深层抗滑稳定研究是十分必要的。地质力学模型试验是研究变形破坏

6、特征和深层抗滑规律的另一有效手段，可为大坝的设计3模型概化与材料提供可靠而有力的科学依据。通过深入研究坝基沿3．1几何比尺与模拟范围软弱夹层的深层抗滑稳定性及加固处理措施，为优选取几何比尺为130。化设计提供科学依据，达到确保枢纽安全运行，且节模型模拟大致范围：大坝坝踵处向上游模拟收稿日期：2010-06—22基金项目：“十一赢”国家科技支撑项曰(2008BAC47B01—5)；国家自然科学基金项目(50539030—2—4)作者简介：姜小兰(1964一)，女，湖北鄂州人，高级工程师，主要从事水工结构与岩石力学物理模型试验研

7、究工作，(电话)027．28289737(电子信箱)jiangx1668@163．eom。长江科学院院报87m，坝址处向下游模拟269m，坝基深度模拟122岩体物理力学参数及建基面抗剪参数见表3。模型m，模型模拟整个范围为467m×235m×52m。上材料力学参数见表4。游坝基长度不小于1．3倍的坝底宽；下游坝基长度不表1原型与模型相似系数Table1Similaritycoeficientsofprototypeandmodel小于2．O倍的坝底宽；坝基深度不小于1．5倍的坝底一。根据亭子口表孔坝段地质资料，坝基岩层主要有

8、5种：①粉细及砂砾卵石alQ；②石英砂岩及粉表2岩体及软弱夹层抗剪及抗剪断参数⋯Table2Parametersofshearandcuttingstrengthof砂岩K～；③黏土岩K一；④岩屑砂岩+黏土岩；rockmassandweakinterealation⑤粉砂岩K。其主要岩层为