沙坡头水利枢纽地基变形控制与基础设计研究

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在水利水电工程建设中,水工建筑物不可避免地遭遇各种沙土、粘土、软岩、砂砾石覆盖层、复杂构造和软弱夹层岩体等复杂地基,复杂地基条件的适应性和处理是工程建设中面临的重大课题。 沙坡头水利枢纽的极软岩地基处理就是工程建设必须解决的重大课题。在我国已建的水利工程中,也有一些工程的大坝地基存在“软岩”问题,但都只是局部的,而沙坡头则是整体地基软弱,其坝基岩体属于泥岩、页岩为主的极软岩。这种岩体的工程地质特性介于“软岩/硬土”之间,十分复杂,在这种地基上兴建大型工程要冒很大的风险。因其特殊性,软岩地基变形控制问题往往是保证建筑物安全运行的首要问题。但就目前情况看,除采取现场观测方法外,主要是利用技术手段如岩土工程计算机分析来研究预测地基变形,其计算理论和方法还不太成熟,尚有很多问题需要解决。对于软弱岩体,由于其特殊的力学特性,开挖卸荷有可能引起坝基岩体的开裂,而建筑物建成后在自重、水荷载等作用下,地基有可能产生不均匀变形,将对建筑物安全运行造成影响。同时,岩体工程在加载与卸载条件下,其力学特征有本质的区别,在工程计算分析时应当根据卸荷与加载状态的不同采用不同的计算参数。目前国内外对加载条件下的岩体力学研究相对比较成熟,但对卸荷岩体力学的研究甚少。 为准确地对该工程地基变形进行预测,并据此完善控制地基变形的工程措施,本文在试验研究确定的地质参数的基础上,利用计算机数值分析方法,建立三维模型对地基变形以及应力情况进行了仿真计算分析,从而为工程决策和设计提供了依据。据此采取的基础优化设计和地基变形控制措施,有效地解决了沙坡头水利枢纽地基承载力低、变形模量小以及建基面岩体抗滑指标易受施工影响的极软岩地基上的建坝问题。 目前该工程已经基本竣工。从观测资料分析,枢纽主要建筑物和机组运行正常,坝体水平位移和沉降变形均不超过10mm,满足规范和设计要求。这一成功设计为软岩地区建坝积累了经验。
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