黄河拉西瓦水电站果卜岸坡稳定性预测及失稳预报研究

论文摘要

果卜岸坡位于拉西瓦水电站右岸坝前。拉西瓦水电站在2009年3月1日下闸蓄水后，岸坡发现有新的拉裂、坡面崩塌、滚石等变形破坏现象，至今一直处于变形状态。岸坡的断裂、长大拉裂缝和陷落槽带极其发育，这些断裂和裂缝极有可能形成不稳定的块体组合，进而影响整个岸坡的稳定性，对拉西瓦水电站的正常发电运营具有很大的安全隐患。本文在大量现场勘察和调查基础上，从岸坡所处的地质环境条件入手，对岸坡的结构特征、变形破坏特征、分区特征及已有的监测资料作了较详细的分析。通过建立三维地质概化模型，采用数值模拟方法对岸坡在蓄水后各蓄水阶段的变形及稳定性做了较详细的研究，在此基础上，并对岸坡在今后蓄水至正常水位2452m条件下的变形及稳定性做了预测。岸坡目前累进性变形极大，通过对岸坡可能的失稳部位、失稳方式进行了较为详细的阐述和分析，也为果卜岸坡的失稳预报奠定了基础。总结全文，主要得到以下成果和结论：（1）果卜岸坡是长期地质历史时期作用下复合变形的产物，坡体结构较复杂，各山梁松动破碎岩体和崩坡积堆积体分布较多，且横切、斜切各山梁的拉裂沟槽十分发育。岸坡岩体在构造切割、风化、卸荷等作用下破碎程度极高。由表及里，岸坡岩体大致可以分为散体结构、碎裂结构、块裂结构及镶嵌-次块状结构等四个带。（2）果卜岸坡在2009年3月份蓄水后拉裂变形严重，有整体复活迹象。下游1号沟到上游黄花沟段坡体中浅表层塌滑、拉裂、陷落变形明显，局部形成拉裂陡坎、拉裂陷落带；平台部位拉裂变形严重，陷落槽带、陷落坑极为发育，特别是后缘发育有呈线性延伸、贯通性较好的拉裂陡坎，错距已达20余米。（3）变形破坏特征及监测资料分析发现，果卜岸坡变形存在明显的分区特征：上游侧双黄梁2630m以上顶部Ⅲ区和下游侧的1号梁2770m高程以上顶部Ⅰ区的变形均系Ⅱ区主变形区牵动作用影响所致，二者变形程度、速率等均小于Ⅱ区。结合变形破坏特征及遥感解译成果分析，岸坡在纵向、横向上均呈现出明显的分块特征。在岸坡持续变形作用影响下，局部分块解体失稳的可能性较大。（4）采用数值模拟方法对果卜岸坡在蓄水后不同蓄水阶段内的稳定性进行了较为详细的分析与评价，计算结果表明：岸坡的变形在各个蓄水阶段均有不同程度的增大，库水位的变化明显加剧了岸坡变形。同时，通过各个蓄水阶段得到的计算结果与实际监测成果进行对比分析，二者的拟合程度较好，也从一定程度上验证了计算模型及方案选择的合理性，也为后阶段库水位升至正常水位2452m条件下的岸坡变形及稳定性预测提供了可行性依据。（5）预测分析结果得到，在后面的水位抬升过程中，岸坡变形会出现一定的加剧，但随着坡体应力—形变不断调整，坡体的变形在水位相对稳定后，呈现出逐渐趋于平缓或稳定的趋势。经计算，岸坡平台部位的K1点在蓄水至2452m后，累计变形量将达到50m左右，局部高高程部位岸坡的变形也将达到30m以上。（6）在果卜岸坡的稳定性预测分析基础之上，对岸坡可能的失稳部位及失稳方式进行了阐述，并在岸坡累进性变形极为强烈的条件下，对果卜岸坡的失稳预报工作做了研究，并提出了适合于果卜岸坡预报的中短期预报、短临预报模型，为后期预报工作奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 岸坡稳定性评价研究现状
• 1.2.2 岸坡的研究认识及稳定性评价方法的发展现状
• 1.2.3 库水位变化对岸坡稳定性影响的研究现状
• 1.2.4 边坡失稳预报的发展历史
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究思路及技术路线
• 第2章 地质环境条件研究
• 2.1 区域地质环境条件
• 2.1.1 大地构造部位
• 2.1.2 区域地形地貌
• 2.1.3 区域地层岩性
• 2.1.4 区域地质构造
• 2.1.5 新构造运动与地震
• 2.1.5.1 新构造运动
• 2.1.5.2 地震
• 2.1.6 区域应力场特征
• 2.2 果卜岸坡基本地质条件
• 2.2.1 气象及水文特征
• 2.2.2 地形地貌
• 2.2.3 地层岩性
• 2.2.4 地质构造
• 2.2.5 水文地质条件
• 第3章 果卜岸坡结构及分区分块特征研究
• 3.1 坡体结构特征
• 3.2 分区特征研究
• 3.2.1 各区边界及规模特征
• 3.2.2 各区变形破坏特征
• 3.2.3 各区监测成果分析
• 3.2.3.1 Ⅰ区监测成果分析
• 3.2.3.2 Ⅱ区监测成果分析
• 3.2.3.3 Ⅲ区监测成果分析
• 3.3 分块特征研究
• 3.3.1 较大规模块体组合
• 3.3.2 小规模次级块体组合
• 第4章 蓄水后果卜岸坡稳定性分析及预测评价
• 4.1 初始条件下果卜岸坡的变形及稳定性分析
• 4.1.1 模型的建立
• 4.1.2 计算参数的选取
• 4.1.3 初始条件的确定
• 4.1.4 计算结果分析
• 4.1.4.1 应力场特征分析
• 4.1.4.2 变形及稳定性分析
• 4.2 蓄水后果卜岸坡的变形及稳定性分析
• 4.2.1 库水位由 2240m-2370m 岸坡变形及稳定性分析
• 4.2.2 库水位由 2370m-2390m 岸坡变形及稳定性分析
• 4.2.3 库水位由 2390m-2420m 岸坡变形及稳定性分析
• 4.2.4 库水位由 2420m-2400m 岸坡变形及稳定性分析
• 4.2.5 库水位由 2400m-2420m 岸坡变形及稳定性分析
• 4.2.6 库水位由 2420m-2430m 岸坡变形及稳定性分析
• 4.3 正常蓄水位 2452m 下果卜岸坡的变形及稳定性预测
• 4.3.1 天然条件下岸坡的变形及稳定性预测
• 4.3.2 暴雨条件下岸坡的变形及稳定性预测
• 4.3.3 地震条件下岸坡的变形及稳定性预测
• 4.4 小结
• 第5章 果卜岸坡失稳预测及预报研究
• 5.1 失稳预测研究
• 5.1.1 失稳部位及失稳方式
• 5.1.2 失稳预测指标研究
• 5.2 失稳预报研究
• 5.2.1 中短期预报
• 5.2.2 短临预报
• 5.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果