某水电站坝址区松动岩体开挖加固效果初探

松动 ， 直 向分 布 比较 深 ， 垂 坡体 变形 失 稳 问题 十分
突 出。
３ 稳定 性计 算 ３ １ 计 算参 数及 工 况 ．
２ 某水 电工 程实 际情 况
笔者根据岩石 （ ） 体 物理 力学性 质试验 成果 ， 结
合 坝址 区地质资料 ， 采用工程 类 比法 ， 出了岩体及 列 结构 面抗 剪强 度参 数 值 ， 以此 作 为 计算参 数 （ 并 表
表 ２ 松动岩体二维计算结果表
图 １ Ｖ 剖 面 二 维 开 挖 加 固模 型 示 意 图 Ｉ Ｉ
三维 计算 结 果 （ ３ 表 明 ， 挖加 固前 安全 表 ） 开
系数 部分不 能满 足规 范要 求 ， 与规范 差距较 小 ； 但 在对 松动岩 体 采取 治 理 措施 后 ， 工 况 都 能满 足 各 规范 要求 ， 且安 全储 备 比较 高 。
表 ３ 松动岩体 三维计 算结果表
图 ２ Ｉ剖 面 二 维 开 挖 加 固模 型 示 意 图 Ｘ
三维计 算 采 用 基 于 有 限差 分 强 度 折 减 理论
的 ＦＡ Ｌ Ｃ软件 ， 循 Ｍｏｒ ｏｌｍ 遵 ｈ —Ｃ ｕｏ ｂ屈 服准则 ， 计
算 过程 中仅对 软 弱结 构 面 进行 了强 度 折减 ， 以底
（ １四川大学 水 电学院 ， ｉ 成都 四ＪＩ 摘 ６０６ ； １０ ５ ２中冶成 都勘察 研究 总院有限公司 ， 四川 成都 ６０２ １０ ３） 要： 结合西南某 水电站坝址区松动岩体初步拟 定 的开挖加 固方案 ， 基于极 限平衡法 和强度 折减理论 ， 采用 Ｇ ｏ—ｓ ｄｏ ｅ ｔｉ ｕ
然 工况 为 １０ 。 ．５
３ ２ 计 算过程 ．
剪洞 的计算采用强度加权平 均法 ， 即将抗剪洞 所在 底 滑面 的强度 与抗剪 洞强度按照面 积加权平 均 ， 以
提高底滑面抗剪强度 ， 模拟抗剪洞 的阻滑效 果 。
为 了评 价开 挖 加 固措 施 的效果 ， 算 考 虑 了 计
天然及 加 固两 种 情 况 。加 固条 件 下 ， 剪 洞 的抗 抗
剪强度 取值按 Ⅲ类 岩体 （ ＝１１ＭＰ ＝１ ， 索 ｃ ． ａ厂 ）锚
按设计 要求 考 虑 。二 维 计 算 模 型见 图 １ ２ 其 中 、， 第 Ⅶ剖 面研究 区域 在水 位 线 以上 ， 故不 考 虑 蓄水 前 后安 全 系数 的变 化 ； 滑动 模式 选取 １１ ２与 Ｘ ３０ ３
圈
Ｓｈａ ａｒ ｏｅ ｉｕｎ ｔ ｗｒ ｃ Ｗ ｅＰ
第３ ０卷总第 １６期 ４
四川水力 发电
２１ ０ １年 ８月
４ 结论 及建 议
２５ ０ ｍ处 Ⅲ类 基 岩 出露 深 度 仅 为 ４ ２ ０～５ 建 ５ ｍ，
（ ） 分 析 二 维 和 三 维 的计 算 结 果 后 得 知 ， １在 开挖加 固后岩 体松 动各 工 况 的安全 系 数均 有所 上 升 ， 明所 采取 的治理 措施 效 果 比较 明显 ， Ⅸ剖 表 但 面加 固后 仍不 能 达 到 规 范要 求 ， 适 当调 整 抗 剪 可 洞布 置位 置 和个数 ， 以提高 其 安全 系数 。 （ ） 维强 度折 减 法 得 到 的 安 全 系数 普 遍 大 ２三 于二维 计 算结 果 ， 明松 动 岩 体 的三 维 嵌 固效 应 表
偶然 状况 （ 震 ） 地 三种 工 况 。水 位 线 高 程 为 ２５ ０ ６
后缘 拉 裂面 ， 最 终 可 能导 致 产 生后 退 牵 引 式 塌 则 滑， 势必 将严 重 阻碍该 水 电站 的设 计 、 施工 和 正 常
运行 。
设计 单位 初 步拟 定 的开挖 加 固方 案 为 ： 动 松
问题 。
郑 秋 文 （ ９７ ） 男 ， １８ ， 云南 武 定 人 ， 读 硕 士 研 究 生 ， 究 方 向 ： 在 研 水 力 学 及河 流 动力 学 ． 《 任编辑 ： 燕辉 ） 责 李
和 ＦＡ Ｌ Ｃ软件对该松 动体进 行了二维和三维数值模拟 ， 分别计算 了开挖加 固前后 四种工况 的安 全系数 ， 最后 对开挖 加 固方
案 进 行 了 初 步 评 价 并 提 出 了建 议 。 关 键 词 ： 动 岩 体 ； 剪 洞 ； 限平 衡 法 ； 度 折 减 ； 全 系 数 ； 电 站 ； 挖 加 固 松 抗 极 强 安 水 开 中 图 分 类 号 ：Ｖ ２ Ｔ ５； ｖ Ｔ ２３； Ｖ ７ ｒ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ：０ １２ ８ （０ 】４ ）８ －３ １０ —１４ ２ １ ０ ４０ ５０ Ｊ
置顺 结 构面 走 向的抗 剪 洞 ， 度 约 ８ １ 长 ０１。 ＂ Ｉ
在我 国西 部 高 山 峡谷 地 区 ， 由于 河 流 快 速 下
切及其 复 杂 的地 质 构 造 作 用 ， 于高 地 应 力 下 的 处
脆 性 岩体 为 了适 应 这 种 地 质 力 学 演 变 ， 成 了大 形 范 围的 张拉变 形 松动 体 。与普 通 的边 坡卸 荷岩 体 相比， 这类 松 动体 主要 表 现为 张拉 裂 隙较 多 ， 理 节
滑 面塑 性 区 贯 通 作 为 临 界 状 态 的 判 断 准 则 … 。
面抗剪 强度 参数 考 虑 按适 当 比例 折减 降 低 ， 体 具
折减方 法为 ： 型及 泥 夹 岩屑 型结 构 面按 原 强 度 泥
在建 模 过 程 中 ， 据 地 质 资 料 ， 松 动 岩 体 分 为 根 将
Ａ、 、 Ｂ Ｃ三个 区域 建 立 地 质 概 化模 型 （ ３ 。抗 图 ）
的 ７ ％折减 ， 它结构 面按原 强度 的 ８ ％折 减 。 ０ 其 ０ 该 水 电站 水 工建 筑 物 等 级为 ２级 ， 动 岩体 松 为枢纽 区 Ⅱ级 边坡 ， 其安 全 系数 控 制标准 为 ： 持久 工 况为 １ １ ． ５～１ ２ ， 暂 工 况 为 １０ ．５ 短 ． ５—１ １ ， ． ５ 偶
察及地基处理工作 ；
鲁 （ ９ ０）， ， 宁 沈 阳人 ， 读 本 科 生 ， 业 ： 利 水 电 工 １９ 一 男 辽 在 专 水
程 ；
林
江 （ ９ ８）， ， 西 萍 乡人 ， 读 硕 士 研 究 生 ， 究 方 向 ： １８ 一 男 江 在 研 岩
土工程 ；
狭窄 ， 故开 挖产 生 的大 量 岩 土 体 将 存 在 弃 渣 堆 置
复核 。建 议 方案 正确 与否 ， 待 于进一 步研 究 。 有
参考文献 ：
［ ］ 连 镇 营 ，韩 国 城 ， 宪 京 ．强 度 折 减 有 限 元 法 研 究 开挖 边பைடு நூலகம் １ 孔
坡的稳 定 性 ［ ］ Ｊ ．岩 土工 程 学 报 ，２Ｏ ，２ ４） ０ — Ｏ ｌ ３（ ：４ ６
４１１
（ ） 动岩 体 中发 育 有 多组 顺 河 向缓 倾 角 裂 ３松
作 者简介 ：
隙 ， 错 落 台阶 状 分 布 。考 虑 到 布 置 锚 固洞 和 抗 呈
剪洞 的位 置有 限 ， 能在 抗 剪 洞 上 方 或 下 方 形 成 可 新 的贯 通 滑裂 面 。 （ ） 于松 动 岩 体 为 长 期 卸 荷 发 育 而 成 ， ４由 对 再 次短 期 卸荷 比较 敏感 ， 工 期 的开 挖 爆破 将 严 施
１ 概
述
岩体 上部 采用 削坡 减 载 法 ， 即在 高 程 ２５ ０ １ ７ ３上 ３ 开挖 宽 ３ 的拦渣 平 台 ， 部 岩体 按 １－ ． ５的 ０ｍ 上 １０ 坡 比开挖 ， 统 布置 预应力 锚 索 ， 固段 穿 过松 动 系 锚 岩体 以加 强 浅层 边 坡 的稳 定 性 ； 现 有 的平 洞 扩 将 挖成 锚 固洞 ， 在锚 固洞 揭 露 松 动 岩 体 边 界 处 布 并
１４组合 ； Ⅸ剖 面滑动 模 式选 取 较危 险 的 ｆ３ １ ３ 第 ３ １
与松 动体 后缘 边界组合 。
图 ３ 三维开挖模 型图 ３３ 数 据分析 ．
二维 计算 结果 （ ２ 表 明 ： 挖加 固前 ， 表 ） 开 两个
剖 面不 同工况 下 的安全 系数大 部分不 能满 足规范 要求 。开挖加 固后 ， Ⅶ剖 面安全 系数 明显 升高 ， 基 本达 到要求 ； 而Ⅸ 剖 面安 全 系 数仍 不 满 足 规范 要 求 ， 蓄水 和暴 雨工况 下 的安全 系数 明显降低 。 且
重影 响松 动岩 体 的稳定 性 。 因该 电站 坝址 区河 道
陈佳 伟（ ９ ６） 男 ， １８ ． ， 四川射 洪人 ， 在读硕 士研 究牛 ， 究方 向： 研 岩
土工程 ：
周 齐
勇 （ ９ ７）， ， １８ 一 男 四川 资 阳人 ， 术 员 ， 七， 事 工 程 地 质 勘 技 学 从
该 松 动岩体 的地质 成 因可 能是 在河 流快 速 下 切和复 杂 的地 质构 造作 用 下高 强度 脆性 岩体 经 过 地 质力 学 演变 而形 成 ， 有 明显 的拉 裂 变形 、 理 具 节
松 动 等特征 。地 勘 资料 表 明 ， 松 动 岩体 稳 定 性 该
受 多组 顺河 向裂 隙控 制 ， 河 向 陡倾 角裂 隙控 制 横 着顺 河 向缓倾 角 裂 隙 的发 育 ， 并将 松 动岩 体 切 割
比较 明显 。
议 系统 布置 预应 力 锚 索 ， 或在 低 高 程 处 布 置 混凝
土抗 滑桩 群 ， 以达 到对 松 动 岩体 进 行 ‘ 脚 ’ 目 锁 的 的 。在坡 体 表面适 当布置 锚索 以提高其 整 体性及
浅 层 岩体 稳定 性 ， 重 新 对 松 动 岩 体 稳 定性 进 行 并
成 多个 块体 。如 果分 层错 开的顺 河 向缓倾 角 裂 隙
贯通 形 成底 滑 面 ， 河 向陡 倾 角 断 层 （ ｌ 横 ｆ１～ｆ４） １
形成 侧缘 切 割 面 ， 松 动 岩体 与基 岩交 界 面 形 成 且
根 据 《 电 水 利 工 程 边 坡 设 计 规 范 》Ｄ ／ 水 ＬＴ ５５ ３ ３—２ ０ ０ ６要 求 ， 用 Ｇ ｏｔｄｏ软 件 的 Ｍ —Ｐ 采 ｅｓ ｉ ｕ 法， 对松 动 岩体第 Ⅶ 和第 Ⅸ 两 个典 型剖 面进 行 了 二 维极 限平 衡 计 算 。两 剖 面均 考 虑 蓄 水 前 、 两 后 种情 况 ， 算 分 为 持 久 状 况 、 暂 状 况 （ 雨 ） 计 短 暴 和
１。 ）
表 ｌ 岩 体 物 理 力 学性 质 指 标 表
拟 建 的 西 南 某 水 电 站 位 于 四川 省 甘 孜 州 境
内 。经 地勘 发 现 ， 电站 右 岸 下 坝 线 附 近存 在 大 该
量 松动 岩 体 ， 主要 分 布 在 第 Ⅶ 勘 探 线 至 下 游 高 强 水 沟之 问 ， 最低 高 程 ２４２ ５ Ｐ ４ ） 最 高 高 ９ ．４ｍ（ Ｄ ３ ， 程约 ２７ ０ｍ。松 动 岩 体 在 横 向上 受 Ｎ １ Ｅ向 陡 倾 角断层 ｆ１～ １ 制 ， 积约 为 ４ ０万 １ 。 ｌ ｆ４控 体 ０ １ １
收 稿 日期 ：０ １ ３ １ ２ １－ ７ ０
Ｉ， Ｔ 地震 荷 载按 ５ Ｉ ０ａ超越 概 率 ５ ％考 虑 ， 岩 水平 基
Ｓｈａ Ｗｔ Ｐｗｒ 圈 ｉｕｎ ａｒ ｏｅ ｃ ｅ
陈佳伟等 ： 某水电站坝址区松动岩体开挖加 固效 果初探
２１ ０ １年第 ４期
峰值加 速度 为 ０ １３ｇ ． ７ 。蓄水 及暴 雨条 件下 ， 构 结
第３ Ｏ卷第 ４期
２０ １１年 ８月
四
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水
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发
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Ｖｏ ． ０，Ｎｏ． １３ ４
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某 水 电 站 坝 址 区 松 动 岩 体 开 挖 加 固效 果 初 探
陈 佳 伟 ， 周 勇 ， 齐 鲁 林 江 郑 秋 文 ， ，