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我国西南地区蕴藏着丰富的水能资源。目前,国内水电开发主要集中在云南、四川等省。拟建乌东德水电站位于云南、四川两省交界处,作为金沙江下游的最上游梯级,其水库区地质灾害体的稳定性,不仅涉及到当地居民及金沙江航道的安全,而且还可能事关工程运行安全。本文选取的早谷田危岩体位于乌东德库区金沙江左岸,距乌东德坝址46km,危岩体前缘宽度约930m,往上宽度减小,纵向长约1350m,方量约为1.78亿m3,危岩体区裂缝较发育,变形破坏迹象比较明显,因此对其失稳模式及稳定性研究具有重要意义。本文通过现场地质调查,在阐明危岩体区内地质环境条件和工程地质条件的基础上,结合危岩体的基本特征要素和岩体结构特征,分析了该危岩体可能的变形失稳模式,并利用离散元软件 UDEC 进行模拟验证,同时,建立危岩体三维数值模型,对其稳定性进行分析评价。具体研究内容及成果如下:
(1)根据地表调查及平硐勘探成果,对结构面(主要是断层、节理裂隙、卸荷裂隙等)进行了统计分析,绘制了节理玫瑰图和极点等密度图,得出了结构面发育特征或优势方向,为危岩体变形失稳模式分析奠定了基础。
(2)根据岸坡地质结构,结合变形破坏形迹,分析了危岩体可能变形的失稳模式,认为:基于岸坡地质结构属层状结构、缓倾顺向坡,滑移--拉裂就成为该危岩体主体变形失稳模式;同时,坡脚崩塌堆积体之上岸坡陡峻,危岩体Ⅰ区临江前缘岩柱及孤立危岩尚存在弯曲--拉裂失稳可能。
(3)采用 UDEC 离散元软件,对该危岩体整体变形失稳机制进行了数值模拟,分别从位移、塑性区及滑动节理等方面分析了自然状况下在不同计算时步坡体(危岩体)的变形特征,并在坡面上设置关键点监测其变形规律。模拟结果表明:在自重条件下,岸坡岩体可能沿震旦系上统观音崖组和灯影组层面及层间软弱层发生滑移--拉裂。
(4)建立三维模型并利用有限差分软件FLAC3D计算分析了危岩体在不同工况下的应力场、位移场及塑性区分布情况与稳定系数,评价了危岩体的稳定性。结果表明:在水库蓄水条件下,危岩体安全系数为1.04;在暴雨工况下,危岩体安全系数为1.06;在地震工况下,危岩体安全系数为0.94,即危岩体整体稳定性较差。