碎裂岩体用作高混凝土重力坝坝基的可能性评价——以金沙江金安桥水电站为例

论文题目: 碎裂岩体用作高混凝土重力坝坝基的可能性评价——以金沙江金安桥水电站为例

论文类型: 博士论文

论文专业: 地质工程

作者: 崔银祥

导师: 聂德新

关键词: 原位镶嵌碎裂岩体,玄武岩,裂面绿泥石化岩体,岩体结构,岩体质量,岩体力学参数,建基面,坝基变形,坝基抗滑稳定

文献来源: 成都理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 金沙江金安桥水电站坝基及两岸较低高程部位的玄武岩体裂隙面上普遍有绿泥石薄膜,这种玄武岩岩体称为裂面绿泥石化岩体。由于裂面绿泥石化的结构面分布密度大,按现行国家标准GB50287-99（水利水电工程地质勘察规范）,对应的岩体结构为碎裂～镶嵌碎裂结构,对应的岩体质量为Ⅳ～Ⅲ2级岩体,但原位条件下岩体镶嵌十分紧密,这类特殊岩体能否作为高混凝土重力坝坝基,理论意义和工程意义都较重大。论文以金安桥水电站裂面绿泥石化岩体能否用作坝基为主题,主要进行了如下内容的研究: （1）通过现场调查与分析,查明了绿泥石化裂面的发育特征:主要发育在玄武岩柱状节理上;绿泥石对两侧的岩石有一定的粘结作用;裂面倾角陡,迹长短。（2）结合现场调查与室内分析成果,认为坝址裂面绿泥石是玄武岩后期热液蚀变形成或热液中绿泥石沉淀于裂壁形成,在时代上基本与玄武岩同期。（3）对于裂面绿泥石化岩体,按照国标GB50287-99各评价指标划分出的岩体结构类型表现了明显的不一致,可见金安桥水电站坝基裂面绿泥石化岩体是一种新的特殊碎裂岩体。论文认为该岩体尽管碎裂,但却是原位下的碎裂,完全不同于构造作用形成的破碎带、岩块间有错位的碎裂岩体,对这一类新的岩体,本论文将其定名为“原位镶嵌碎裂岩体”。该紧密的“原位镶嵌碎裂岩体”有一些特征:具有“似完整性”;岩体渗透性很弱,岩体波速、完整性、变形模量高。论文提出了该岩体的岩体结构分类方案。（4）现场与室内试验表明,在原位或较小扰动条件下,裂面绿泥石化岩体的强度与变形参数量值均较高。室内玄武岩碎块高压试验成果（最大压力为750MPa）揭示了金安桥水电站原位镶嵌碎裂岩体变形模量基本量值在10GPa以上。（5）根据“原位镶嵌碎裂岩体”的特点,在进行岩体质量分级时,确定了主要量化指标为Vp、Kv、f、C′,E、Lu等,论证了上述各指标间的较好的相关性,提出了岩体质量分级方案,进行了岩体力学参数评价。（6）以力学参数、渗透性指标以及岩体质量级别为核心,进行了多种方式的建基面选择,突破了单纯依据风化分带选择建基面的限制,最终确定的建基面在河床中心ZK9位置距离基岩顶板距离为6.5m。（7）采用有限元法计算了坝基最大沉降量为0.017～0.037m。考虑到在坝体开挖时要采取一些措施减少该类岩体的松弛量,基本不存在变形稳定性问题。（8）论文通过三维实体模型切割来确定抗滑稳定性边界,然后采用滑面应力状态对坝基抗滑稳定性进行了验算,认为基本上不存在抗滑稳定性问题。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 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 岩体结构研究现状

1．2．2 岩体质量研究现状

1．2．3 建基面选择研究现状

1．2．4 碎裂岩体的可利用性研究现状

1．3 研究思路及技术路线

2 研究区地质背景

2．1 区域地质概况

2．1．1 大地构造部位

2．1．2 区域地貌、地层岩性

2．1．3 区域地应力场总体特征

2．1．4 区域地质构造

2．2 坝址区地质概况

2．2．1 地形地貌

2．2．2 地层岩性

2．2．3 地质构造

2．2．4 水文地质条件

2．2．5 地震基本烈度

3 坝址裂面绿泥石化岩体分布特征及成因

3．1 坝址区裂面绿泥石化岩体的分布特征

3．1．1 根据钻孔岩芯来调查裂面绿泥石化岩体的分布特征

3．1．2 从河床两岸地表露头来调查裂面绿泥石化岩体的分布特征

3．1．3 通过勘探平洞揭露来调查裂面绿泥石化岩体的分布特征

3．1．4 坝址区裂面绿泥石化岩体的分布特征

3．2 坝址区裂面绿泥石的薄片鉴定及粘土矿物分析

3．2．1 裂面绿泥石薄片鉴定

3．2．2 裂面上绿泥石“X”衍射分析

3．3 坝址区裂面绿泥石化岩体的成因机制分析

3．3．1 蚀变型绿泥石形成条件、方式及特征

3．3．2 沉淀结晶型绿泥石的形成条件、方式及特征

3．3．3 金安桥水电站坝址玄武岩裂面绿泥石的成因分析

4 坝址区裂面绿泥石化岩体的岩体结构特征研究

4．1 现行水电规范岩体结构划分的正确性以及在金安桥水电站的适用性研究

4．1．1 现行规范的正确性及各评价指标之间很好的相关性

4．1．2 现行水电规范各指标在金安桥水电站岩体结构划分结果的不一致性

4．2 裂面绿泥石化岩体岩体结构划分方案的提出

4．2．1 金安桥水电站坝基裂面绿泥石化“原位镶嵌碎裂岩体”的基本特征

4．2．2 金安桥水电站裂面绿泥石化岩体岩体结构划分方案的提出

5 裂面绿泥石化岩体强度、变形特征研究

5．1 裂面绿泥石化岩体强度试验及成果分析

5．1．1 裂面绿泥石化岩体大剪试验成果分析

5．1．2 裂面绿泥石化岩体与混凝土大剪试验成果分析

5．1．3 利用三轴试验研究裂面绿泥石化“小岩体”强度参数

5．1．4 利用三轴试验研究绿泥石化裂面的强度参数

5．2 坝基裂面绿泥石化岩体变形试验成果分析

5．2．1 勘探平洞中传统承压板法岩体变形试验及成果

5．2．2 右岸河边岩体新型变形试验及成果

5．2．3 右岸河边综合试验平台新型变形试验及成果

5．3 玄武岩碎块(含绿泥石化裂面)室内超高压试验研究

6 坝基裂面绿泥石化岩体质量分级及力学参数评价

6．1 岩体质量分级国内外研究现状

6．2 金安桥水电站坝基裂面绿泥石化岩体质量分级

6．2．1 控制坝基裂面绿泥石化岩体质量的各因素分析

6．2．2 影响坝基岩体质量的各指标的相关性分析

6．2．3 金安桥水电站坝基岩体质量分级方案的建立

6．2．4 金安桥水电站坝基裂面绿泥石化岩体质量分级

6．3 坝基裂面绿泥石化岩体力学参数评价

6．3．1 坝基岩体力学参数评价方案

6．3．2 按岩体质量级别与风化分带来评价坝基岩体力学参数

7 河床地段重力坝建基面选择研究

7．1 河床表浅部基岩岩体完整性、力学参数变化状况分析

7．2 按规范要求从风化分带来选择建基面

7．3 按照岩体质量级别来选择建基面

7．4 按照河谷横断面(Ⅱ剖面)坝基岩体吕荣值选择建基面

7．5 根据河床纵断面上岩体的渗透率来选择建基面

7．6 通过河床岩体渗透率三维空间变化来选择建基面

7．7 建基面综合选择

8 坝基变形及抗滑稳定性初步分析

8．1 坝基变形稳定性研究

8．1．1 研究概况

8．1．2 坝基变形数值分析

8．2 坝基抗滑稳定性分析

8．2．1 研究概况

8．2．2 抗滑稳定性边界的确定

8．2．3 坝基表浅层抗滑稳定性计算

8．2．4 坝基深层抗滑稳定性计算

9 结论

9．1 论文主要结论

9．2 论文主要创新点

致谢

主要参考文献

附录作者简介

发布时间: 2005-09-09

参考文献

[1].大型地下洞室开挖围岩卸荷变形机理及其稳定性研究[D]. 黄达.成都理工大学2007
[2].深覆盖宽河床多种复杂岩体作为重力坝建基岩体研究[D]. 周洪福.成都理工大学2008

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