深覆盖宽河床多种复杂岩体作为重力坝建基岩体研究 ——以怒江赛格水电站为例

论文摘要

赛格水电站左岸为三叠系白云岩,右岸为石炭系玄武岩,中间为白云岩/玄武岩接触断层破碎带岩体。怒江深大断裂从坝址区外围通过,区内断裂构造发育,岩体完整性受到一定的影响,其中玄武岩钻孔揭露岩芯平均RQD仅33%;白云岩中细微裂隙极为发育,裂隙间距普遍在数厘米,甚至1cm以下,岩体表观结构呈碎裂状,钻孔岩芯RQD值多在10%以下;白云岩/玄武岩接触断层破碎带规模较大,其中钻孔揭露铅直最大厚度在35-40m,带内断层泥、糜棱岩厚度较大。表观现象如此破碎的岩体,能否用作高混凝土重力坝的坝基岩体,无论是理论意义还是工程意义都较为重大。为此,本论文主要从以下几个方面对这一问题进行了研究:（1）根据坝址区钻孔揭露的断层破碎带位置,利用三维模型技术和构造地质分析方法,研究分析了坝址区断层破碎带的空间展布特征,得到了坝址区主要断层破碎带的空间位置、产状、规模。（2）通过现场调查和室内的资料分析,得到了白云岩特殊性质的成因机制,研究结果表明:白云岩虽然裂隙间距很小,但是由于裂隙被钙质充填胶结,使得碎裂的白云岩由非连续介质向连续介质转变,与传统意义上的碎裂结构岩体有着本质的不同,本论文将其定名为“充填胶结碎裂岩体”。（3）分别对覆盖层以下坝基白云岩和玄武岩进行了岩体结构划分和岩体质量分级,论证了岩体质量分级主要指标之间具有较好的相关关系。（4）现场和室内试验结果表明:在不受或者轻微受到外界扰动的情况下,玄武岩和“充填胶结碎裂”白云岩具有高波速、高模量、高完整性系数、高抗剪强度参数、低渗透性的特点。进入弱风化以后,岩体的力学参数达到Ⅲ级及以上岩体的标准。而河床部位断层破碎带的力学参数较低,需要进行特别处理。（5）以力学指标为核心,从岩体质量、岩体风化程度、岩体渗透性等指标分别选取了建基面的位置,突破了以往单纯依靠风化带选择建基面的限制。经过综合分析,不考虑河床地段破碎带和影响带,确定的建基面位置最低处为ZK115号钻孔处,高程为646.74m。（6）三维数值分析结果表明,当不对坝基断层破碎带进行任何处理时,11坝段将会出现明显的不均匀沉降,大坝的稳定性较差,不能满足工程的需要。采用钢筋混凝土板和混凝土塞并同时提高破碎带变形模量的综合处理方法以后,可以有效降低大坝的不均匀沉降,提高11坝段的稳定性系数至2.3-2.4之间,能够满足大坝的稳定性要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 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 断层破碎带力学性质研究现状
• 1.2.2 白云岩工程特性研究现状
• 1.2.3 建基面选择以及坝基岩体可利用性研究现状
• 1.2.4 坝基岩体稳定性研究现状
• 1.3 研究思路及技术路线
• 1.4 论文主要的创新点
• 第二章 区域及库区坝址地质概况
• 2.1 区域地质概况
• 2.1.1 大地构造部位及区域构造格架
• 2.1.2 地层岩性
• 2.1.3 地震及新构造运动
• 2.1.4 区域地应力特征
• 2.2 库区坝址地质概况
• 2.2.1 坝址区地形地貌特征
• 2.2.2 地层岩性
• 2.2.3 断裂构造
• 第三章 坝址区主要破碎带空间展布特征
• 3.1 坝址勘探揭露的破碎带基本情况
• 3.2 坝址主要破碎带平面展布特征初步分析
• 3.3 破碎带产状的确定
• 3.3.1 基本研究思路及坝址区三维模型的建立
• 3.3.2 破碎带产状的初步确定
• 3.3.3 破碎带与钻孔相交情况
• 3.4 破碎带空间展布特征检验分析
• 3.4.1 f107的检验分析
• 3.4.2 f100的检验分析
• 3.4.3 f99的检验分析
• 3.5 破碎带规模分析
• 3.6 坝址区破碎带空间展布特征综合分析
• 第4章 坝址区岩体结构与岩体质量研究
• 4.1 勘探揭露坝址区岩体基本特征
• 4.2 坝址区白云岩岩体结构与岩体质量研究
• 4.2.1 白云岩岩体结构特征
• 4.2.2 白云岩特殊性质成因机制分析
• 4.2.3 白云岩“充填胶结碎裂岩体”基本特征
• 4.2.4 白云岩岩体结构划分和岩体质量分级
• 4.2.5 白云岩岩体质量分级主要指标相关关系研究
• 4.3 坝址区玄武岩岩体结构与岩体质量研究
• 4.3.1 玄武岩裂隙间距与波速关系的建立
• 4.3.2 河床部位玄武岩岩体结构研究
• 4.3.3 玄武岩岩体质量分级研究
• 4.3.4 玄武岩岩体质量分级主要指标相关关系研究
• 4.4 坝址区各勘线岩体质量分级
• 第5章 坝基岩体力学特性及可利用性初步研究
• 5.1 岩体变形特征参数及成果分析
• 5.1.1 岩体变形模量试验方法简介
• 5.1.2 现场原位变形试验结果分析
• 5.1.3 深部岩体变形模量室内试验计算公式推导
• 5.1.4 岩体变形模量室内试验成果分析
• 5.2 岩体强度特征参数及成果分析
• 5.2.1 现场大剪试验及成果分析
• 5.2.2 室内影响带和破碎带三轴试验及成果分析
• 5.3 破碎带力学参数检验分析
• 5.3.1 破碎带变形参数检验分析
• 5.3.2 破碎带强度参数检验分析
• 5.4 河床坝基破碎带承载力分析
• 5.4.1 通过临塑荷载计算承载力
• 5.4.2 用Hoek-Brown经验公式估算地基承载力
• 5.5 河床坝基破碎带和影响带综合模量分析
• 5.5.1 计算模型的概化
• 5.5.2 计算结果分析
• 5.6 坝基岩体可利用性初步研究
• 5.6.1 可利用性判断标准
• 5.6.2 坝基各类岩体可利用性初步研究
• 第6章 重力坝建基面选择及坝基岩体力学参数研究
• 6.1 建基面选择的基本依据
• 6.2 河床基岩浅表部岩体完整性分析
• 6.3 根据不同的规范和指标选取建基面
• 6.3.1 根据国标GB50287-99从岩体质量选取建基面
• 6.3.2 根据规范SL319-2005要求从坝基风化带选取建基面
• 6.3.3 按照坝基岩体渗透性选择建基面
• 6.4 根据河床以下岩体质量三维空间变化选择建基面
• 6.5 建基面位置综合分析
• 6.6 坝基岩体力学参数取值
• 6.6.1 参数取值的依据和取值方法
• 6.6.2 各勘线坝基岩体力学参数取值
• 第7章 坝基断层带稳定性及工程处理效果数值分析
• 7.1 坝基断层带稳定性数值分析
• 7.1.1 数值分析模型的建立
• 7.1.2 计算结果分析
• 7.2 坝基断层带工程处理措施及处理效果数值分析
• 7.2.1 断层带工程处理措施研究现状
• 7.2.2 混凝土塞和钢筋混凝土板处理效果分析
• 7.2.3 断层带变形模量与坝基稳定性关系分析
• 7.2.4 综合措施处理后坝基安全稳定性分析
• 7.3 小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录