拟建的怒江马吉水电站坝址区位于云南省福贡县马吉乡,初拟的坝型为双曲拱坝,最大坝高300m,装机4200MW,多年平均发电量为189.7×104kW·h。坝址区地块整体以抬升为主,在青藏高原间歇性的快速隆升背景下,随着河流的快速下切,伴随着浅表生的改造作用,河谷两岸的岩体都向临空面产生变形失稳破坏。同时,应力场的改造也导致了两岸坡体广泛发育着潜在威胁的崩、滑、流地质灾害,它们与岩体结构特征形成关系密切。研究青藏高原快速隆升这一特殊地质背景下的岩体结构特征,了解并分析岩体结构与岩体工程性质的关系,对结构化岩体的稳定性评价、预防与治理地质灾害等具有显著的意义和科研价值。本文以云南省怒江马吉水电站作为工程依托,在“岩体结构控制论”思想的指导下,对坝址区的岩体结构特征进行深入地分析研究,主要获得以下几个结论:1、基于野外实测的岩体不连续面资料,研究了马吉水电站坝址区的岩体不连续面的地质特征,得到坝址区不连续面的基本规律:(1)左右岸不连续面具有发育不对称,分布不均这一特征,其中,左岸中缓倾角不连续面发育占优,所占比例在60~70%,陡倾角发育稳定,但较少;右岸主要发育两陡两缓不连续面,陡倾角不连续面明显占优;(2)坝址区两岸陡倾角不连续面以NE-NEE组占优,中缓倾角以NNE、NE-NEE占优,走向大致相同,平行岸坡,但不同倾向,都是往岸坡外倾,倾角大体上呈“上陡下缓”,表现为倾角的大小随着高高程向底高程减小,在剖面上呈现倒“八”字图形;(3)坝址区内不连续面的张开度以紧闭占优,占90%以上,其次是张开、中等张开,只有极少的不连续面张开度>10mm;(4)两岸不连续面迹长均以1~3m低的延续性占优,约占70%,其次为<1m、3~10m,而10~20m、>20m几乎没有;(5)坝址区不连续面粗糙度发育相似的分布特征:两岸的不连续面均以波状粗糙占优,其次是波状稍粗、平直粗糙和平直稍粗,其他不发育;(6)坝址区不连续面裂面含水状态发育相似分布特征,干燥和潮湿的比例比较大,其次是湿润和浸水,滴水状况比较少,偶见线状流水和股状流水的现象;(7)坝址区不连续面主要以无充填为主,占55%以上,其次是泥质物和角砾碎屑,岩脉充填比较少;(8)不连续面以轻微褪色占优,中度褪色和高度褪色次之,整体来看,右岸岩体的风化与蚀变程度稍强于左岸岩体。2、基于坝址区现场调查的大量中缓倾角不连续面信息进行研究,探讨了青藏高原隆升背景下坝址区中缓倾角不连续面发育的地质成因,认为中缓倾角的产生主要是由于坝区表生改造作用的影响。怒江河谷在经历了青藏高原间歇性迅速上升的构造地质背景下,先后发生了“快速下切→相对稳定→快速下切→相对稳定”的相互演化历程,使得边坡内部的不连续面出现相对密集带和相对稀疏带。3、在对工程岩体建立三维不连续面网络模型的过程中,第一步需要划分好岩体不连续面的统计均质区域,凭借均质区的确定来构建不连续面的三维网络地质模型。基于K-S统计方法,首次将岩体不连续面的迹长用来确定岩体结构统计均质区,此方法不需要考虑样本容量的大小,解决了实际工程里小样本的问题;基于秩和检验统计方法,首次将岩体不连续面的产状和不连续面的迹长用来确定岩体结构统计均质区,此方法有效避免不连续面的方向和大小对均质区的影响。4、对不连续面的优势组数划分存在问题展开了深入的分析,改良了用于传统优势组数划分的FCM聚类法,得到了一种基于密度算法改良FCM聚类方法。本次研究解决了FCM方法在确定岩体不连续面优势组数划分中容易造成局部收敛和需要给定最初聚类中心的不足,同时引入影响不连续面特征性质的多个参数,较传统的方法相比,该方法结果更加理想,收敛速度更快。5、以概率论统计学的思想为基础,建立岩体不连续面三维网络模型。针对传统的三维网络模型建模过程中遇到的问题,分别将新的算法引入到模型的建模过程,对建模过程的均质区划分,优势分组方法,不连续面迹长估计的方法,圆盘直径的拟合都做出相应的改进,较传统的建模,引入新方法的三维网络模型更加符合实际,这为解决不连续面岩体工程领域提供了新的途径。6、基于均质区内不连续面发育特征,构建三维网络模型,并采用投影法求解不连续面的三维连通率大小。最后,得到中缓倾角不连续面连通率的分布特点:(1)从平硐的水平方向上看,不连续面的连通率大小表现为“外大内小”的变化规律;(2)从平硐硐深方向上看,不连续面最佳理想截面的倾角表现为“外缓内陡”的变化规律。