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互层状岩体在水电站建设中越来越常见,作为重力坝坝基是否具有足够稳定性是一个具有理论性和应用性的研究课题。由于岩性和构造的区别,坝基承受荷载下发生的不利变形和滑动需要分析方法上的改进。一般的坝基稳定分析重要元素为变形沉降和结构面及软弱面控制下的滑动失稳,互层岩体作为坝基则要加入加载方向、层间复杂错动、岩体间非均匀变形等因素。由于这类岩体在西部水电开发热点地区分布较广,因此具有重大的工程研究意义。文章以铁笼堡水电站坝基的砂板岩互层岩体作为参考实例,分析其作为坝基的稳定性。
1.通过前期现场勘察,查明坝区基本地质条件为:无区域性断裂活动带,以砂板岩互层岩体为主,岩体产状一般陡立倾下游,这对坝基整体抗压有利。
2.在对坝址区内岩土试验规范规程指导下野外与室内结合的岩体的物理力学性质试验,发现一些实际工程条件下岩体性质和试验岩块的性质并不完全一样,例如,坝址区分布较广的板岩,挤压紧密,试验室强度大于互层岩体。互层岩体参数取值方法是对单一岩性参数基础上面积和比重的加权平均,在计算莫尔一库仑模型系数时,采用最小二乘法和优定斜率法。
3.在前人总结的一般岩体坝基失稳模式基础上,互层岩体坝基失稳边界条件的选取要结合这类岩体特殊性质,因此对实例工程的失稳模式及边界选取为:岩层间错动,主要结构面第②组裂隙密集带与岩层层面组成滑动失稳边界,建基面不均匀变形,各部位极限抗力与承受荷载力比较。
4.论文中坝基稳定性计算主要采用极限平衡法和有限元法。计算过程中在极限平衡法中加入结构组合和设计状况系数,在有限元计算中根据材料性质赋予不同的单元模型。计算结果显示,安全系数大于1,坝基A-A溢流坝段各部位应力应变在岩体的极限承载范围之内,该坝段坝基稳定问题不突出。