黄河茨哈峡水电站坝前右岸3号滑坡稳定性及工程影响研究

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茨哈峡水电站位于黄河上游青海省海南州茨哈峡峡谷内,拟建的一级水电站,初定坝型为面板(心墙)堆石坝,围堰高度65m。其中3号滑坡位于黄河右岸,处于哈峡水电站坝址上游直线距离700m位置。经过野外地质勘察,3号滑坡在天然工况下,处于稳定状态;对滑坡在暴雨、地震以及围堰蓄水等工况下是否会发生失稳,进行定性与定量评价。基于滑坡体下滑浸入河中,产生的涌浪及水库淤积,是否会对围堰造成危害以及会不会影响大坝与其它建筑物的正常修建进行评价。因此,研究该3号滑坡的发育特征、变形破坏机制及合理的预测其危害,对围堰蓄水状态下的滑坡稳定性研究具有重要的理论价值,同时对茨哈峡水电站的工程建设具有重要的工程意义。本文遵循“地质过程机制分析”及“量化评价”的指导思想,对右岸3号的发育特征、成因机理、稳定性状况、产生的涌浪及对库区的淤积进行系统的分析研究。取得了如下主要成果。(1)通过室内搜集的区域地质环境资料以及野外地质调查及勘探工作,查明了滑坡的变形破坏特征及成因机制。通过野外地质勘察,右岸3号滑坡是斜坡表层岩体顺层滑移—弯曲变形发生溃曲破坏的结果。经过研究,3号滑坡的形成条件与其所处的地质环境条件有关:地形地貌、地层岩性、岩体结构、坡体的构造地质条件、地应力、地震动力影响。(2)通过室内试验的开展,得到滑坡滑带土在天然状态下的物理指标与室内试验下不同含水量条件下的抗剪强度,为计算滑坡的整体稳定性提供了重要参数。(3)通过地质历史分析法与极限平衡法分析了滑坡在围堰蓄水前的稳定性状况。经过分析,得到滑坡在天然、暴雨工况下处于稳定状态,在地震工况下处于欠稳定状态;未来影响滑坡稳定性的主要诱发因素有降雨、地震及人类工程活动(围堰蓄水引起库水位变化)。(4)通过数值分析计算,得到围堰蓄水阶段坡体稳定性影响因素敏感性特征。以地质原型为基础,采用地质过程机制分析、极限平衡计算及有限元数值模拟相结合的方法,研究了围堰蓄水过程中滑体的渗流机制,评价浸润线变化对滑坡的稳定性影响。(5)采用理论公式计算方法,计算了3号滑坡失稳条件下产生的最大涌浪高度和淤积方量,并对水电工程影响进行了评价。涌浪估算结果得到,在蓄水位至2800m时,局部边坡失稳在入水点处产生的最大涌浪高度约为9.9m,涌浪传至上游围堰处高度已衰减为4.0m以下,对坝址处的枢纽建筑物影响小。估算得出3号滑坡局部失稳体滑入江中的最大淤积方量约45×10~4m~3,淤积体积占整个库容量有限,对有效库容影响微弱。
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