复杂地质条件处理前后高拱坝施工期倒悬变形研究

【目的】高拱坝坝址通常面临复杂的地质条件,包括深部卸荷带、节理、裂隙等。深部节理是深部岩体卸荷破裂引起的一种特殊地质缺陷,在自重、温度和混凝土徐变等因素的综合影响下高拱坝的应力分布和变形情况将进一步加大施工期的倒悬变形,不利于高拱坝的工作状态,从而影响到其稳定性和安全性。【方法】采用全坝全过程反馈仿真分析方法,以西南某在建大坝为例,建立大坝复杂地质条件下的精细模型,根据坝体混凝土整体浇筑、封拱灌浆计划,开展对大坝全坝段施工的仿真模拟分析,全面反映温度场、应力场和施工期变形状况,研究了包括Ⅱ级结构面、Ⅲ级结构面和建基面置换块等地质缺陷对倒悬变形和大坝工作性态的影响。【结果】结果显示,高拱坝从坝基开始随浇筑高度的增大,倒悬度不断增大,1/3坝高以下的倒悬变形值较小;在1/3~2/3坝高内产生倾向顺河向上游的倒悬变形,在2/3坝高以上倒悬变形消失,产生顺河向下游方向的变形。全坝全过程仿真计算结果显示,顺河向上游方向倒悬变形的最大值约为20.000 mm,在1/3~2/3坝高间产生;顺河向下游方向变形的最大值约为13.000 mm,在2/3坝高以上产生。同一高程下,上游面至下游面受温度荷载、徐变等综合因素影响,变形波动在3.400 mm范围内,实际安装布置时需考虑此误差对倒悬变形监测的影响,Ⅲ级结构面和建基面置换块对拱冠梁坝段施工期变形影响较小,Ⅱ级结构面(F_(2)、F_(2-1)断层)位于14^(#)坝段下方,对施工期倒悬变形和坝顶下游方向变形影响较大,最大倒悬变形增幅约为4.000 mm,坝顶顺河向下游变形增幅约为7.500 mm。【结论】根据计算结果,在进行施工期变形数据反演时不仅要考虑高拱坝坝体材料的力学参数,也要重点反演Ⅱ级结构面弹性模量和力学参数。