地球科学|王贤彪,顾东明等:黄河上游哇让抽水蓄能电站下库进/出水口边坡稳定性研究

学术   科学   2024-12-28 13:00   湖北  

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高山峡谷地区水电工程中的边坡失稳问题十分常见,对工程的建设与水库运行安全有着重要影响.以黄河上游哇让抽水蓄能电站下库进/出水口边坡为研究对象,基于平硐编录、钻孔电视等方法对岩体结构面进行统计;通过钻孔波速测试,开展边坡岩体卸荷分带;据此,对边坡潜在破坏模式进行定性分析.通过UDEC软件,建立基于DFN离散裂隙网络的边坡离散元模型,考虑天然、暴雨和地震3种工况,分别对自然边坡、无支护开挖过程以及支护开挖过程进行数值模拟,揭示边坡潜在变形主控因素.结果显示,边坡的变形破坏主要受卸荷裂隙和顺坡向缓倾裂隙两组结构面控制,潜在变形模式为台阶状滑移-拉裂破坏;稳定性研究表明,自然边坡在3种工况下,抗滑稳定性均不满足规范要求.为保证进出水口安全,结合边坡变形模式和工程经验,提出了相应的开挖支护方案.研究表明,该支护方案有效可行,可有效提高边坡稳定性且使稳定系数满足规范要求.本文得出以下结论:
(1)边坡稳定性主要受卸荷裂隙和顺坡向缓倾裂隙两组结构面控制;自然边坡变形深度主要以弱卸荷带为界限:上部岩体变形较大,下部岩体变形不明显;岸坡发生破坏时,首先从上部区域开始,当上部强度衰减程度略有增加时,导致整个岸坡大范围的失稳,上部破坏对整体稳定性有重要影响,起到触发作用.
(2)自然边坡潜在破坏模式为滑移-拉裂破坏,破坏面由两组结构面呈台阶状贯通而成. 
(3)通过模拟得到自然边坡在天然、暴雨和地震3种工况下边坡稳定性系数分别为1.15、1.05、1.05,3种工况下自然边坡的抗滑稳定系数不满足规范的要求,需要对边坡进行加固.
(4)开挖对边坡整体变形有较大影响.在开挖过程中边坡总体是能够维持自身稳定的,但自然边坡的稳定性系数达不到规范要求,且在暴雨、地震工况下无法保持稳定,势必采取一定的加固措施对边坡进行有效的加固. 
(5)模拟采用挂网+喷射混凝土+框格梁护坡和系统支护与锚固两种方法对边坡进行支护,在3种工况下,边坡开挖过程中均能保持稳定,稳定性系数分别为1.38、1.24、1.18,均满足规范要求,加固方案有效可行. 
图1 工程区地质构造背景
图2 暴雨工况下已支护边坡监测点位移与强度折减系数的变化曲线
图3 地震工况下已支护边坡监测点位移与强度折减系数的变化曲线




文章刊登在《地球科学》第49卷第10期

王贤彪, 周怡劼, 陈梁, 顾东明, 2024. 黄河上游哇让抽水蓄能电站下库进/出水口边坡稳定性研究. 地球科学, 49(10): 3799-3814. doi: 10.3799/dqkx.2023.129

Wang Xianbiao, Zhou Yijie, Chen Liang, Gu Dongming, 2024. Study on Slope Stability of Inlet / Outlet of Lower Reservoir of Warang Pumped Storage Power Station in Upper Yellow River. Earth Science, 49(10): 3799-3814. doi: 10.3799/dqkx.2023.129

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