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总第期成都科技大学学报
年期·
拱坝坝肩稳定维地质力学
模型试验研究
李瓤国张林
戚都科技大学水利工程系成都
摘要车文『甩强度储备的概念,通过拱垣埂肩稳定的三维地质力学模型试验,采
用变温相似料来模拟岩体及断夹层力学参戤在工程长期运行中遥步降低的演化过
程。总结出了新技术和方法并结台工程实例,
讨了拱坝坝肩失稳的破坏过程、破坏帆理和破环形态,
出了坝肩需妻加固处理的具体措施和建谊,为工程的设计和施工提供了参考依据。
关键调甥肩稳定地质力学模型强度储备;综合穗定安全度峙明
女号~ ,
,
在拱蚬坝肩稳定的破坏试验中,传统的方法一般是采用超载法进行超载法是在假
定坝肩岩体及断夹层力学参数不变的情况下,逐级增加水平荷载,直至破坏失稳为止,从
而得出超载安全系数,以此来评价工程的安全性。这种方法虽然考虑了突发性超标洪水
的因素,却未考虑到工程在长期运行中,由于受水库渗水或地下水浸泡等因素的影响,坝
肩岩体及断夹层的力学参数会逐步降低,这一影响坝肩稳定的因素,特别是对于岩体强
度较低、地质条件比较复杂的工程,这更是一个值得重视的问题。
四』的铜头双曲拱坝就是一个地质条件较差、地质结构也比较复杂的一个工程。为
了能反应工程的实际情况,在该拱坝坝肩稳定的三维地质为学模型试验中,我们引用了
强度储备的概念,采用了强度储备与超载相结合的方法,即在试验研究中,对坝肩岩体、
软弱夹层分别采用不同类型及不同配比的变温相似材料,通过电升温法,摸拟它们的力
学参数在工程长期运行中逐步降低的演化过程,从而得出强度储备安全系数,再结合一
定的超载,摸拟可能出现的超标洪水,求得超载安全系数,最后由两者的乘积得出工程
的综合稳定安全度,以此来评价工程的安全性,这比单纯采用超载法更能符合工程实际
恒稿日期—一
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成都科拄大学学报年期
工程概况及试验研究的内容
铜头水电站位于四川芦山县境内,是青衣江支流宝兴河的最末一个梯级它是一座
以发电为主,兼顾灌溉、防洪、养殖及旅游等综合利用的水利枢纽工程。总库容:立
、左右岸泄洪隧洞、水电站厂房及
水系统等建筑物组成。· 坝顶意米,坝底宽
.米,
坝址处地形成“”型峡谷,河段顺直,流向南东度,左岸岸坡高米,坡度约
,;右岸岸坡高米,坡度约
为~ 度,其顶部高程为米,河谷宽高比为~ .。坝址处的岩体主要为泥钙质
砾岩泥质砾岩及钙泥质砾岩和含砾泥质粉砂岩夹层。岩层产状为:走向北西度,倾向
北东,倾角度。在坝址处上下游发育有四条陡倾角构造裂隙,上游是,下游是,
,‘,这四条裂隙大体平行地横切坝基及两岸岩体,而且切割很深,在下部一般都达
到河床以下,两岸出露在地表。裂隙呈张开状,溶蚀宽度随深度的增加而减小,一般溶
蚀宽度为.~ .米,,裂隙中充填有粘土及钙华和亚粘土、亚砂土夹
砾石。此外,在坝址区砾岩中分布有多条软弱夹层。在坝基中一泥质砾岩夹层与泥钙
质砾岩的上下界有地下水活动的痕迹,在地下水长期作用下,抗剪强度会不断降低对坝
图拱冠粱剖面图
基的稳定是一个不利固素, 。一。含砾泥质粉砂岩夹层,埋深浅,微倾下游,也是对坝基抗
滑稳定不利的结构面左岸岩体中正常高水位以下,共有软岩夹层九层,基本上顺层发
育,倾角平缓,根据分析,其中对稳定最为不利的夹睡有一,。一, .一等四层,
龙其是一夹层不仅贯穿整个规肩,而且面部尚有泥化,
很低。右岸岩体在正常高水位以下共有夹层十层,产状与岩层产状基本一致,微倾向河
槽,但倾角平缓约度,其中对稳定最不利的是, 一;, , 一等四层。因此,
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李刺国等拱坝坝肩稳定的三维地质力学模型试验研究
在试验中主要摸拟这几组结构面及四条陡倾角构造裂隙。拱冠梁剖面图,模型试验摸拟
范围,坝轴线地质构造简化见图、图
圉坝轴线地质构造简化剖面圉
本次试验研究的内容及任务是:采用三维地质力学模型的试验方法,了解坝肩坝基
弱面经处理后,坝体在正常水沙荷载作用的基础上,采用超载与强度储备相结合的方法
进行破坏试验,探讨坝肩、坝基失稳的破坏过程、破坏形态和破坏机理,确定其综合稳
定安全度,借以评价地基处理后该工程的安全性,为工程设计和施工提供参考依据
模型设计和制作
. 模型的相似条件
地质力学模型试验属非线性阶段的试验, 因此它必须满足破坏试验