雅砻江旦波上部变形体临界位移预测预警研究

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旦波堆积体位于杨房沟水电站坝前右岸,为一物质组成、结构及成因复杂的堆积体。前期的勘察表明,该堆积体在蓄水后将会整体失稳破坏,设计单位采用中上部减载、下部抗滑桩防治工程措施进行治理。在施工过程中,由于连日降雨,2017年7月14日该堆积体上部产生了明显的宏观变形,至2017年11月3日变形体后缘累计最大变形量达到了2.3m,但变形体整体并未失稳破坏。因此在变形机理研究基础上,开展变形体临界位移研究,对施工安全具有现实意义,对雅砻江流域类似堆积体变形预测预警具有一定的理论意义。本文在变形体地质结构、宏观变形特征及监测资料研究基础上,分析了变形体的变形影响因素及变形机理,采用FLAC3D数值模拟软件印证变形体的变形机理,建立地质-力学-变形模型,预测旦波上部变形体的破坏临界位移,最后对变形体进行预警分级研究并对监测方案进行优化。取得如下主要研究成果。(1)旦波堆积体是一个物质组成、结构及成因复杂的堆积体,堆积体下部为崩塌堆积区(Ⅰ区),上部为古滑坡堆积区(Ⅱ区)。上部变形体是古滑坡堆积体的局部复活,分布高程2340-2430m,大致呈钟形,南北宽106m,东西长145m,方量约15万m3。下伏基岩为三叠系上统杂谷脑组(T3z)灰色变质钙质石英砂岩夹黑云石英片岩、板岩。(2)变形体的变形特征呈现推移式滑坡的变形特征,后缘呈弧形的拉裂缝,两侧分布雁行式的剪胀裂缝。根据变形体的地质结构及变形坏破特征,结合地表位移等监测数据,得出变形体的变形机制为:变形体处于古滑坡堆积体内部,前缘第四、五级施工便道的开挖一定程度上改变了前缘的临空条件,在连续强降雨条件下,后缘清方使雨水顺斜坡汇流入渗至滑带,使古滑体滑带的抗剪强度大大降低,上部变形体后缘的抗滑力小于下滑力,导致了上部变形体变形的发生。(3)采用FLAC3D软件模拟旦波上部变形体在天然工况下、开挖工况下和开挖+降雨工况下的受力变形情况。得出变形体在天然状态下处于基本稳定状态。在前缘施工道路开挖+上部清方工况下,总位移整体上无明显变化。在开挖+降雨工况下,变形体的最大变形达到了2.3m,整体上呈“后大前小”的变形分布特征,这也与实际情况相吻合。(4)建立适合旦波上部变形体的地质-力学-变形模型,选择变形最大的后缘监测点B2,以及变形体前缘监测点B5两个点作为变形体的特征点,来判断整体变形体的稳定状况。运用强度折减法,得到在不同折减系数下的B2、B5监测不同步位移,汇总拟合得到一个满足指数方程的函数公式,最终预测得到旦波上部变形体后缘监测点B2的总位移达到6.69m、变形体前缘B5合位移量达到0.449m时发生失稳破坏。(5)参考《中华人民共和国突发事件应对法》的四级预警分级,建立了适合旦波上部变形体的预警分级体系。针对变形体现有的监测措施,从地表位移监测、深部位移监测、地表裂缝监测等4个方面提出监测优化措施,进一步完善了旦波上部变形体的监测预警体系。
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