某水电站左岸建基面开挖与地质体变形响应数值模拟

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研究区水电站坝高305m,装机容量3600MW,是已建世界最高几大高拱坝之一。该水电站工程坝区两岸高边坡,地质环境复杂,其中左岸浅表深地质作用强烈,在左岸大开挖条件下,形成一体型复杂、规模较大的高陡工程边坡。工程区拱肩槽边坡的稳定性极大地影响着该区建筑物的安全。本文以左岸拱肩槽开挖边坡为研究对象,通过查阅相关资料,对工程区地质环境条件、开挖边坡边界,以及边坡岩体结构特征有了较为详细的了解。在此基础上,利用FLAC3D数值模拟,探索边坡变形与不同开挖角度的内在联系。具体研究内容及成果如下;(1)通过现场调查,查阅相关资料,并与前人的研究成果相结合,对左岸拱肩槽边坡的岩体结构特征,包括构造结构面(如断层、岩脉)、浅表深结构面(风化卸荷带等)进行研究,并建立边坡的地质概化模型。(2)根据研究区左岸边坡开挖过程中出露的变形破坏现象,并结合左岸边坡变形监测资料以及岩体结构面特征,对左岸的变形破坏模式和机制进行分析。结果表明:左岸拱肩槽边坡的开挖过程中表现的变形迹象属于浅表层的开挖卸荷变形。(3)采用数值模拟分析方法,建立三种不同开挖角度的边坡FLAC3D模型,分析各开挖角度下边坡的位移特征、主应力情况以及最大剪应变增量特征,进行比较分析。以58°角开挖后的边坡,相较于63°和53°,边坡的稳定性更好,无局部失稳现象,同时考虑到工程量等因素,确定了58°开挖为最合适方案。(4)综合比较三种开挖角度下的边坡情况,结果表明:58°角度开挖后的边坡,发生卸荷回弹量小,边坡稳定性良好;63°开挖后的边坡,陡峭程度更高,边坡表面向临空方向发生的位移更大,应力集中现象更明显,同时开挖量更大;53°开挖后的边坡,煌斑岩脉X出露,在开挖后坡面形成失稳区域,局部发生超过1.1cm的位移,边坡发生局部崩塌滑落现象的可能性较大。综合考虑,三种开挖方式中,第一种(58°)为最理想方案。
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