汶川大地震对紫坪铺工程边坡稳定性影响的监测分析

论文摘要

四川紫坪铺水利枢纽工程是岷江上游一座以灌溉和供水为主,兼有发电、防洪等综合效益的大型水利工程。右岸为一三面被河曲围绕的条形山脊,构造上为一沙金坝向斜,工程水工建筑物均布置于右岸,施工期开挖形成多个高陡岩质边坡。由于边坡内存在断层、层间剪切破碎带等软弱结构面,使边坡的稳定性问题尤为突出。紫坪铺坝区基本地震烈度为Ⅶ度,5.12汶川大地震对距震中仅17km的紫坪铺工程造成了Ⅸ度的影响,各工程边坡均受到了很大的影响,但所有边坡均未产生整体失稳,岩质边坡在强烈地震作用下的变形破坏机理和抗震设计值得研究。本文按边坡地质结构类型将其分类,通过地震后的现场调查并结合边坡内设置的多点位移计、锚索测力计、测斜孔等监测成果,对强震作用下不同地质结构、支护措施边坡的变形差异以及分布特征进行分析。通过地震调查发现,支护边坡整体稳定性较好,仅坡体表面混凝土喷层出现少量裂缝,开挖范围之外未支护边坡出现塌方等现象。各边坡监测成果显示,锚索支护边坡变形量较小,从几毫米到十几毫米,锚杆、挂网喷护或框架梁支护部位坡体变形可达20mm以上,F3断层经过的泄洪洞出口边坡最大变形量达78mm,变形主要发生在主震时期,地震停止后变形即终止。震后多点位移计监测成果显示,边坡变形主要受支护措施、坡高、坡角、地层岩性、与断层带的关系等因素影响。对于反倾向结构边坡、顺层结构边坡,边坡的主要变形区域为层间剪切破碎带等软弱岩层,其他部位岩体随该部位岩体发生同步的变形;中倾横向边坡表面测点的位移增量最大,随孔深的增加位移增量减小,坡体内未出现明显的变形区域;由于存在F3断层,软岩边坡的整体变形均较大;覆盖层边坡变形主要发生在覆盖层内,边坡由基覆界面开始变形,随高程的增加变形逐渐增加,基岩内变形量较小。地震动荷载作用下锚索荷载发生一定的变化,荷载以增大为主,锚索荷载变化主要发生在主震期间,余震及后期的坡体蠕变使锚索荷载变化较小。测斜孔观测成果显示,对于中倾横向边坡,坡体主要发生蠕变变形,变形随高程的增加而增加,孔口累计合位移在20mm以内,坡体在层间剪切破碎带等软弱岩层面附近发生剪切变形;覆盖层边坡变形从基覆界面开始变形,覆盖层内发生蠕滑变形,变形量随高程的增加而增加,基岩内变形较小,测斜孔主要向坡外变形,变形向下游方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡的工程地质分析
• 1.2.2 地震作用下岩质边坡稳定性研究现状
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 第2章 工程概况与工程地质条件
• 2.1 工程概况
• 2.2 区域地质构造
• 2.3 工程区基本地质条件
• 2.3.1 地形地貌
• 2.3.2 地层岩性
• 2.3.3 地质构造
• 2.3.4 水文地质条件
• 2.4 工程边坡地质结构类型及其基本特征
• 2.4.1 反倾向边坡
• 2.4.2 顺层边坡
• 2.4.3 中倾横向边坡
• 2.4.4 软岩边坡
• 2.4.5 覆盖层边坡
• 2.5 地震
• 2.5.1 地震构造带及坝区断层活动性
• 2.5.2 汶川大地震
• 2.6 汶川大地震对紫坪铺工程的影响
• 第3章 反倾向边坡的监测分析
• 3.1 边坡结构特征
• 3.1.1 泄洪洞进口边坡结构特征
• 3.1.2 引水发电洞进口边坡结构特征
• 3.2 边坡变形破坏模式
• 3.2.1 泄洪洞进口边坡变形破坏模式
• 3.2.2 引水发电洞进口边坡变形破坏模式
• 3.3 边坡加固措施
• 3.3.1 泄洪洞进口边坡加固措施
• 3.3.2 引水发电洞进口边坡加固措施
• 3.4 边坡监测仪器布置
• 3.4.1 泄洪洞进口边坡监测仪器布置
• 3.4.2 引水发电洞进口边坡监测仪器布置
• 3.5 震后坡体宏观变形迹象
• 3.6 汶川大地震影响的监测成果分析
• 3.6.1 泄洪洞进口边坡监测成果分析
• 3.6.2 引水发电洞进口边坡监测成果分析
• 3.7 小结
• 第4章 顺层边坡的监测分析
• 4.1 边坡结构特征
• 4.2 边坡变形破坏模式
• 4.3 边坡加固措施
• 4.4 边坡监测仪器布置
• 4.5 震后坡体宏观变形迹象
• 4.6 汶川大地震影响的监测成果分析
• 4.6.1 震前监测成果分析
• 4.6.2 震后监测成果分析
• 4.7 小结
• 第5章 中倾横向边坡的监测分析
• 5.1 边坡结构特征
• 5.1.1 溢洪道下段边坡结构特征
• 5.1.2 引水发电洞出口边坡结构特征
• 5.2 边坡变形破坏模式
• 5.2.1 溢洪道下段边坡变形破坏模式
• 5.2.2 引水发电洞出口边坡变形破坏模式
• 5.3 边坡加固措施
• 5.3.1 溢洪道下段边坡加固措施
• 5.3.2 引水发电洞出口边坡加固措施
• 5.4 边坡监测仪器布置
• 5.4.1 溢洪道下段边坡监测仪器布置
• 5.4.2 引水发电洞出口边坡监测仪器布置
• 5.5 震后坡体宏观变形迹象
• 5.6 汶川大地震影响的监测成果分析
• 5.6.1 溢洪道下段边坡监测成果分析
• 5.6.2 引水发电洞出口边坡监测成果分析
• 5.7 小结
• 第6章 软岩边坡的监测分析
• 6.1 边坡结构特征
• 6.2 边坡变形破坏模式
• 6.3 边坡加固措施
• 6.4 边坡监测仪器布置
• 6.5 震后坡体宏观变形迹象
• 6.6 震后监测成果分析
• 6.7 小结
• 第7章 基岩-覆盖层二元结构边坡的监测分析
• 7.1 边坡结构特征
• 7.1.1 溢洪道中段边坡结构特征
• 7.1.2 左岸泄洪洞进口边坡结构特征
• 7.2 边坡变形破坏模式
• 7.2.1 溢洪道中段边坡边坡变形破坏模式
• 7.2.2 左岸泄洪洞边坡变形破坏模式
• 7.3 边坡加固措施
• 7.4 边坡监测仪器布置
• 7.4.1 溢洪道中段边坡监测仪器布置
• 7.4.2 左岸泄洪洞边坡监测仪器布置
• 7.5 震后坡体宏观变形迹象
• 7.6 汶川大地震影响的监测成果分析
• 7.6.1 溢洪道中段监测成果分析
• 7.6.2 左岸泄洪洞监测成果分析
• 7.7 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果