乌东德水电站左岸拱座长大结构面工程地质特征及其影响研究

拱坝所承受的荷载大部分都通过拱的作用传到两岸拱座岩体,拱坝所具有的一切优点都是建立在拱座稳定的基础上的,因此拱座是确定拱坝稳定的关键部位,拱座变形及抗滑稳定问题是拱坝建设中的关键工程地质问题之一。乌东德水电站左岸拱座在开挖过程中揭露两条长大结构面。本文从工程地质条件着手,在可研阶段的研究基础上,布置专项勘探,并充分利用施工揭露,查明了结构面的空间分布特征;利用大比例尺编录及物探测试,实现了结构面充填物性状的定量化研究;在此基础上,结合工程地质评价及数值计算分析结构面对拱座稳定性的影响。研究结果表明,这两条结构面为典型灰岩地区后期溶蚀作用改造前期构造痕迹形成的溶蚀性小断层,充填物以钙质胶结为主,胶结紧密,局部溶蚀性状较差,充填物中软弱物质断续分布,多为坚硬岩体直接接触;受其空间分布特征影响,结构面会引起拱座岩体局部应力集中,但对拱座抗滑稳定性无影响。所获得的成果基本形成了拱座岩体长大结构面工程地质特征及其影响研究的系统方法,可应用于现场实际工程,对拱坝的勘测、设计等具有重要的理论和实践意义。

块体稳定性研究综述

块体理论由于能较合理地分析岩石块体沿结构面的滑动力学问题,一直是岩质边坡及地下洞室中工程岩体稳定性分析的主要方法之一。在国内外研究的基础上,分别阐述了块体的几何识别、可动性判断及稳定性计算方面所取得的成果;并就块体理论在实际应用中所涉及到的结构面空间延伸特征、边坡及地下洞室工程岩体内部关键结构面的存在与否对块体识别的影响,地应力、地震等作用及岩体结构面非完全贯通情况对块体稳定性的影响进行了阐述。指出了不同方法所具有的适用性和优缺点,阐明了在今后的研究中需进一步改进和深化的方向。

乌东德水电站特高拱坝施工期坝基岩体质量工程地质评价

特高型拱坝坝拱座岩体承受的荷载巨大,坝基岩体质量是拱座稳定的关键,在施工期如何准确评价坝基岩体质量,是拱坝建基岩体工程地质研究的重要问题。本文以工程地质条件研究为基础,从岩性、岩体结构分布着手,研究建基岩体工程地质特征;以现场、室内试验、声波测试为依据,建立坝基岩体质量评价标准。对乌东德拱坝施工期揭露的建基面岩体进行质量划分,研究发现:乌东德拱坝建基岩体质量优良,以Ⅱ级岩体占绝大多数,少量Ⅲ1级岩体,极少量Ⅲ2级岩体,与可研成果高度吻合;建基岩体满足岩体质量与声波验收要求,岩体质量空间分布较连续,且相对均匀,有利于承受拱坝推力。

乌东德坝基岩体变形模量与波速相关性及应用

坝基岩体变形模量是拱坝设计最重要的参数之一,实际中由于受到资金、时间、尺寸效应等限制,承压板试验不可能大量开展,工程常采用岩体变形模量与波速之间的相关关系来估算坝基岩体变形模量以评价其工程地质特性是否满足建坝要求。在乌东德水电站坝基边坡开挖工程中,开展了钻孔变形模量和声波测试。乌东德坝基为典型层状岩体,左岸坝基及河床岩体测试孔方向与层面走向近平行,右岸坝基岩体测试方向与层面近垂直,分析表明坝基岩体中有明显充填特征层面对岩体变形模量值和声波值具有不对称影响。结合测试钻孔高清电视选择合理数据,建立了坝基岩体变形模量与单孔声波二者之间的相关关系。通过与坝基岩体的承压板试验成果对比验证,所建立的相关关系是符合实际地质条件的。将该方法应用于大坝坝基深部岩体变形参数估算及坝基表层松弛岩体灌浆处理效果评价工作中,证明是可行的有效方法。本文的研究成果为坝基岩体变形特征的评价提供科学依据,对高拱坝坝基工程勘测设计具有重要的理论和实践意义。

乌东德工程坝址区主要项目实施期安全风险及评价

大型水电站的修建是一个庞大的系统工程,受客观及主观条件限制,在项目实施中往往存在着大量的安全风险,如不及时进行风险辨识及防治,极可能酿成事故。乌东德水电站为装机容量10 200MW一等大(Ⅰ)型工程,依据住房和城乡建设部2013年11月1日颁布、2014年6月1日起实施的GB/T 50927—2013《大中型水电工程建设风险管理规范》,主要从气象、地质灾害角度对坝址区主要项目实施过程中存在的风险进行辨识和评价,并就存在的风险提出防范措施,有效降低了项目实施的安全风险等级,减少了施工人员的伤亡和经济损失,确保了工程的顺利实施。其项目实施安全风险的辨识及评价思路可供类似工程借鉴。

乌东德水电站拱坝坝基岩体松弛特征研究

高拱坝巨大荷载直接面对的是坝基表层卸荷松弛岩体,研究坝基卸荷后松弛岩体的特征,合理评价其影响并提出处理建议是拱坝建设中的关键。基于乌东德坝基工程地质条件,在详细调查建基面的基础上,综合利用高清电视、单孔声波测试等方法,深入研究乌东德水电站坝基岩体开挖后岩体卸荷变形特征、卸荷松弛深度、卸荷松弛程度及卸荷松弛时间效应等特征。基于坝基岩体的卸荷松弛特征及卸荷作用的时间、空间分布规律,认为乌东德坝基岩体卸荷松弛主要为开挖卸载后低地应力条件下的回弹所致,主要表现为沿已有结构面的张开,松弛深度及松弛度在一定时间后趋于稳定,不影响边坡整体稳定性,且表层卸荷松弛岩体具有较好的可灌性和灌浆效果,不需二次清挖即可满足大坝建基岩体质量要求。

复杂层状高陡岩质边坡变形与稳定性研究

我国西南地区坡高谷深,蕴含着丰富水能资源的同时,高陡岩质边坡变形与稳定问题亦相对突出。以乌东德水电站右岸厂房进水口边坡为例,重点研究层状岩质工程边坡变形与稳定问题,以及工程边坡对环境边坡变形与稳定性的影响。该处边坡结构复杂,顺向坡、斜向坡、横向坡、反向坡均有分布,不同边坡结构坡段变形破坏模式差异明显。在地质条件详细调查的基础上,分析不同边坡结构坡段变形破坏特征,并以此为依据进行有针对性的个性化设计。此外,工程边坡的开挖对上部环境边坡稳定性的不利影响也应予以足够的重视。充分考虑工程边坡开挖后顺层滑移、顺层倾倒等作用对上部环境边坡的变形影响,有针对性地提出了"先环境边坡变形影响区支护,后工程边坡开挖"的设计理念,治理效果在数值模拟中表现明显,实际效果将在边坡施工完成后得到进一步验证。本研究成果可为工程建设提供技术支持,亦为类似工程提供借鉴。

乌东德水电站左岸尾水出口陡倾顺向坡变形影响因素分析

乌东德水电站左岸尾水出口正面边坡为典型陡倾顺向坡,在施工期出现了2次变形。以工程地质条件分析为基础,以变形监测资料和声波检测资料分析为主要手段,辅以三维数值模拟计算,对其变形与边坡结构、坡脚隧洞、开挖爆破、坡内小断层、卸荷松弛的关系进行研究,进而对边坡变形的影响因素进行分析。研究认为,该边坡变形主因为顺向坡切脚,此外,脚部紧凑大断面隧洞挖空和超标准爆破扰动,在较大程度上加剧了边坡的变形,坡面出露的小断层对断层附近坡体变形加剧有一定影响。提出在脚部有大断面隧洞开挖的顺向坡施工中,洞坡交叉部位的隧洞开挖应以支护后边坡稳定为前提,再进行隧洞的分层开挖,另外,施工爆破与边坡支护在顺向坡施工过程中亦应予以高度重视与特殊控制。研究成果丰富了顺向坡稳定性研究的工程实例,为工程本身的支护设计及开挖施工提供了重要的技术支持,亦为类似工程提供可以借鉴的经验与指导。