大柳树坝址松动岩体波速特征研究

一般大型工程均首先考虑避开强震区,因而对强震区内岩体破坏的研究较少。大柳树坝址位于VIII级潜在震源区,岩体受到多次历史地震的破坏,其特征与一般岩体有明显区别,为松动岩体。岩体弹性波速度是组成岩体的岩石性质、岩体结构、赋存环境的综合反映。针对大柳树坝址进行了大量的现场波速测试,其中洞壁波速测试261段,洞间穿透波速65个扇面,CT穿透波速6个剖面。与其他坝址对比发现,大柳树坝址岩体波速明显偏低,整体上与其他坝址风化带或断层带波速相当,而且其洞壁波速、洞间岩体穿透波速、洞间岩体CT穿透波速均无明显差别,这是松动岩体波速特有的特征。通过岩体弹性波速与岩体基本质量评分BQ的比较发现,二者有良好的线性关系,波速反映了测试范围内的岩体质量。

黄河黑山峡大柳树坝址区F_(201)和F_(7(8))断层的活动性

黄河黑山峡大柳树坝址区位于青藏高原中卫-同心活动断裂带内F7(8)和F3断层所夹持的寒武系变质砂岩夹千枚岩推覆岩片中。对F201、F7(8)断层活动性的认识是坝址稳定性评价的关键,也是争议的焦点。通过对大柳树坝址区F201、F7(8)断层带特征的追索观测、工程揭露和断层泥测年,获得F201、F7(8)断层活动特征的新资料,证实了F201断层是一条晚更新世晚期和全新世以来强烈活动的区域发震断层,同时确定了F7(8)断层水平左旋走滑作用的存在;发现断层通过之处二级阶地堆积物的震陷槽;获得了小于20ka断层泥测年数据,尤其是确定了F7(8)断层与F201断层的交会地点。因此熏按水电规范,F201和F7(8)断层被定为活动断层。

大柳树坝址岩体破坏机制分析

大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动破坏现象。为进一步研究其松动破坏的成因机制 ,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上 ,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系 ,并通过动力模拟试验和动力数值分析 ,进一步证明岩体松动破坏现象与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此 ,在目前的工程地质条件下 ,一旦发生较大强度的地震活动 ,坝址区所遭受的破坏程度会更大 ,对拟建的水利工程设施将产生严重威胁。

黄河黑山峡大柳树坝址若干地震地质问题的研究

本文主要根据《黄河黑山峡河段地震地质补充论证工作报告》1,对黄河黑山峡河段大柳树坝址区主要地震地质问题,包括1709年中卫7?级地震的地表破裂带长度,F201断层的规模,坝址区F3、F7断层晚更新世以来是否被F201断层“牵动”,坝址区不同级别断层的深浅构造关系等主要方面的研究进展作一概要介绍。

大柳树高坝F_(201)断层避让距离研究

利用国内外类似构造位置上的走滑型、逆走滑型发震断层极震区IX度等震线短轴在断层上、下盘分布宽度的统计分析，探讨了大柳树高坝的F201断层避让距离问题。经统计分析，给出了活断层IX度等震线短轴在断层上盘的优势宽度为6～6．4km，在这个距离之内，活断层的粘滑或蠕滑运动都可能会在地表产生永久性形变，同震或震后灾害严重，对于工程而言存在抗断问题。因此，这个数据可作为F201发震断层避让距离的参考值。野外调查表明大柳树高坝距F201活断层仅1．5km，小于本研究得出的活断层避让距离，而且坝址位于F201活断层上盘，因此不适宜在大柳树坝址修建水利水电工程。

大柳树坝址工程断错效应分析

坐落于中卫-同心活动断裂带中间部位的黄河黑山峡大柳树坝址，距F201发震断层垂直距离不足1．5kin。统计表明，在青藏高原及其周缘地区，当发生Ⅶ级以上破坏性地震时，距发震断裂两侧3～5kin的范围内都有可能出现断层的分支破裂、次生破裂等错断效应。大柳树坝址处于Ⅶ级以上地震时的分支破裂发生带内，因此，存在工程错断效应问题。三维有限元数值模拟结果表明，断层F201发生错动时，坝址地段断层F93、F39、F40相对于F201的错动比率处分别达到14．38％、12．00％和9．84％以上。

黄河大柳树坝址岩体结构模拟及边坡稳定性评价

研究了黄河大柳树坝址的岩体结构面参数，采用Ｍｏｎｔｅ－ｃａｒｌｏ模型模拟了该区岩体的结构面网络．并在此基础上，进行了边坡的潜在滑动面追踪，运用推力传递法对坝址两岸边坡的稳定性作出了评价．

黄河黑山峡大柳树坝址区最大潜在地震变形及地震应力模拟预测

在分析黄河黑山峡大柳树坝址处的中卫活动断裂带潜在地震危险性及地质、地球物理条件基础上,采用三维有限元方法模拟计算了该断裂带内F201断层发生6.5级、7.0级和7.5级地震时大柳树坝址区的潜在地震变形及地震应力。结果表明,F201断层发生中强以上地震(MS≥6.5)时,其南侧至少3 km范围内的地震变形及地震应力将超出地壳岩石的破裂变形极限,大柳树坝址的地震应变量值更是大于10-4,地震应力也将达到几兆帕,存在工程上尚难以处理的地震抗断问题。

黄河黑山峡大柳树坝址区地应力模拟计算及破裂危险性评价

在区域构造应力场模拟的基础上,采用子模型方式提取出黑山峡大柳树坝址区应力边界条件,对大柳树坝址区应力场进行了模拟计算及破裂危险性评价。计算结果显示,大柳树坝址区浅层应力场以水平应力为主,断裂对应力场有明显的控制作用。破裂危险性分析表明,对坝址构造稳定性起决定作用的主要是坝址北侧F 201地震断层的活动,以震源的垂直投影位置看,如果F 201发生强震,其南盘岩体至少5 km范围内将受到严重影响而产生地表破裂,危及坝体安全。

大柳树坝址区松动岩体中硐室围岩破坏变形特征

以黄河大柳树坝址为例,对松动岩体硐室围岩破坏变形特征进行了研究,松动岩体具有断裂张开、节理错动、岩体架空、岩石高强度、岩体波速等特征。研究得出松动岩体硐室围岩破坏变形特征为结构松散、塌落范围大、变形破坏受水影响大及围岩压力以重力为主等特点。

大柳树高土石坝工程场地抗震安全性研究

黄河黑山峡河段一级开发大柳树高土石坝,坝址距F201发震活断层仅1.5km,且位于断层上盘。坝址区地震动参数值高,建筑物场地类别上属于危险地段。工程建成后,存在水库诱发地震引起次级断层位错而导致建筑物破坏的工程抗断风险;存在大范围松动岩体浸水后在外加地震力作用下的边坡失稳、坝体开裂、隧洞错断等变形破坏的风险。即使采取多种重大工程措施,花费巨大资金进行处理,以防止此变形破坏,也很难保证工程的安全可靠。因此,根据国家强制性标准,应采取安全避让方针,不宜选此坝址为高坝坝址。

大柳树坝址松动岩体发育深度研究

通过对坝址勘探平硐中岩体张开结构面的精确统计以及对岩体硐壁及钻孔的波速测试,初步查明了坝址区松动岩体的发育深度,并用物理模型模拟坝址区地震条件,进一步验证了坝址区松动岩体的发育深度。

对黄河黑山峡大柳树坝址地震基本烈度的讨论

大柳树坝址的地震基本烈度是一个长期争议的问题，目前被定为Ⅷ度。产生争议的焦点在于对中卫一同心断裂带的评价。根据作者的研究，该带不是1709年中卫7.5级地震的发震断层，该带不会发生大于6级地震，包括F201在内的西段不会发生大于5级地震，对坝址所产生的影响烈度不会超过Ⅶ度；更外围地区的地震也不会产生超过Ⅶ度的影响烈度。大柳树坝址的基本烈度应以Ⅶ度为宜。

黑山峡河段一级开发方案枢纽布置设计

黑山峡河段两个开发方式的勘测设计工作进行了50多年,一级开发大柳树高坝枢纽布置设计以土质斜心墙堆石坝为推荐方案,混凝土面板堆石坝为备用方案。南京水利科学研究院对一级开发大柳树粘土斜心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝进行了三维非线性有限元静、动力计算;西安理工大学对一级开发大柳树高土石坝洞群围岩稳定性、高边坡进行了分析研究。一级开发大柳树高土石坝存在地下洞室的施工风险、高边坡的稳定风险、建筑物地震风险及工程投资风险。

宁夏中卫─同心断裂带地震危险性评价

宁夏回族自治区西南部的中卫─同心断裂带位于陇西系与河西系构造相叠加的地区，是陇西系的一条断裂带。该地区地震活动极为强烈，能否修建大柳树高坝一直存在争议，靠近坝址的中卫─同心断裂带的地震危险性是争议的焦点。笔者在以往工作和认识的基础上进一步提出：该带是一系列活动断裂带存在地区中的相对稳定的活动断裂带，其很难发生６级强震，更不会发生６级以上地震。大柳树坝址的基本烈度有值得商榷之处。

黄河大柳树水利枢纽工程高土石坝或高面板堆石坝的抗震稳定性

受工程地质条件限制 ,大柳树坝址只能修高土石坝或高面板堆石坝。坝址区为基本烈度 8度强震区 ,借鉴国内外在强震区建设这两种坝型并承受过地震考验的实际经验 ,也考虑到采用了有效抗震措施 ,这两种坝型都具有很高的抗震稳定性 ,如遇强震 。

断层气体测量在大柳树坝址区断裂活动性研究中的应用

本文系采用氡气等测量方法,对黄河黑山峡大柳树坝址区内的断裂进行了断层气体测量.进而对该区内8条典型测量成果剖面作了解释分析,并对该区内断裂活动强弱顺序及活动水平等有关断裂活动性问题进行了分析评价.