东义水电站水牙堆积体稳定性分析及治理措施研究

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  堆积体边坡是在近代地质历史上主要由岩体崩塌后产物经搬运沉积后形成的边坡。堆积体边坡它分布广、规模大,滑动破坏时突发性强、且危害性严重。为此,如何对该类边坡进行有效较为准确的稳定性分析和治理防治具有深远的理论意义和巨大的经济效益。   本论文以导师项目―东义水电站水牙堆积体边坡稳定性研究‖为依托,运用极限平衡软件SLIDE、二维离散元程序和三维有限差分软件FLAC3D等国际知名岩土工程专业分析计算软件,进行了数值模拟分析与验证,主要取得如下研究成果:⑴基于水牙堆积体研究区工程地质特性,建立地质成因模型,采用二维离散元程序对地质形成过程进行模拟,水牙堆积体的整个形成过程可分为3个阶段:在内外部触发因素下,反倾岩层前缘块体向下滑动(落);反倾岩层前缘滑出后,形成明显的剪出口,后部岩体发生倾倒、崩塌破坏;破坏后的产物向坡体下部运动、堆积,覆盖于下部洪积扇之上。⑵对堆积体参数进行反演,基于反演的参数,分别采用极限平衡法和三维有限差分法对水牙堆积体稳定性进行了计算,计算结果显示:边坡存在局部滑带稳定安全系数不满足规范要求,需进行治理;稳定性排序为天然>蓄水/暴雨>地震>蓄水+地震工况;天然、蓄水工况下,二区稳定性好于一区,而暴雨、地震、蓄水地震工况下,一区稳定性好于二区;一区包含的三个剖面中2’-2’剖面是相对最危险的剖面,二区包含的三个剖面中4-4剖面是相对最危险的剖面。⑶从破坏面形态和力学机制分析水牙堆积体的破坏模式:破坏形态上看,堆积体最可能的破坏模式是圆弧滑动,沿基覆界面整体失稳破坏的可能性较小;从力学机制上看,一区的变形失稳模式为牵引式滑动,二区的变形失稳模式以中前部推移式、后部牵引式的复合式滑动为主,但在蓄水工况下整个二区覆盖层为牵引式滑动。与此同时,利用离散元程序对所得的失稳模式进行分析,验证了以上研究结果的准确性。⑷分别采用削坡反压、抗滑桩、挡土墙方案计算治理后的安全系数,研究抗滑桩的最优加固位置、排距、排数,削坡率和安全系数的关系,选择满足规范并且较为经济的治理方案。⑸对选择的最优治理方案进行二维有限差分分析,通过与治理前的位移、应力、剪应变增量比较,治理后剪应变增量量级或值明显减小,滑带并未贯通,相对位移得到有效控制,治理之后堆积体稳定性得以提高。
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