水電站工程壩體彎曲倒塌特征及分類

水電站工程壩體彎曲倒塌特征及分類

一、巖體傾覆強(qiáng)烈程度的定量評估彎曲傾斜是斜坡失穩(wěn)定的主要模式之一，在反向?qū)拥男逼律峡梢钥吹健A倒巖層與正常巖層相比,存在巖層傾角變小、層間錯動拉裂、板梁的彎曲、裂折斷甚至巖層反轉(zhuǎn)與坡向相同等跡象,嚴(yán)重者可轉(zhuǎn)化為蠕滑拉裂等邊坡破壞形式。目前對于巖體傾倒強(qiáng)烈程度可以通過巖層傾角變化、層內(nèi)最大拉張量、層內(nèi)單位拉張量、傾倒巖體的卸荷變形、傾倒巖體的風(fēng)化特征、傾倒巖體的波速特征等單因素或多因素組合來定量分級。以便對該傾倒體形態(tài)特征、發(fā)育深度、變形特征、成因機(jī)制及穩(wěn)定性狀況等方面作出深入的分析和評價,從而為工程設(shè)計與施工提供可靠的依據(jù)。在這些指標(biāo)中,巖層傾角的調(diào)查最為簡單、有效、直觀,可否考慮依據(jù)傾倒體內(nèi)巖層傾角與正常區(qū)巖層傾角之間的變化幅度對傾倒巖體的變形強(qiáng)烈程度進(jìn)行等級劃分呢?本文在該電站傾倒體傾倒現(xiàn)象野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,試著以傾倒體內(nèi)巖層傾角與正常區(qū)巖層傾角之間的變化幅度對8號傾倒體的傾倒強(qiáng)烈程度進(jìn)行了等級劃分以便進(jìn)一步的對該傾倒體的分析和穩(wěn)定性評價。二、qd8傾斜體的基本地質(zhì)條件和基本特征1.中斜坡厚層土壤侵蝕區(qū)QD8傾倒體位于中壩址壩前約600m的右岸呈圓形凸起山峁上,變形體所在部位的河流發(fā)育基本呈“Ω”型,河水位高700m,山體相對高差約316m。該山梁較陡,坡度約37°~51°,平均坡度45°,890m以下較陡,以上較緩,屬中陡坡。溝梁相間,局部覆蓋有第四系崩坡積物。面積約6.2萬m2,體積約52萬m3。該區(qū)坡體地層巖性主要由碧口群灰綠色變質(zhì)凝灰?guī)r夾砂質(zhì)、泥質(zhì)板巖組成,變質(zhì)凝灰?guī)r單層厚度一般在10cm~20cm,板巖單層厚度一般約1cm~2cm,正常巖層產(chǎn)狀180-215°∠45-65°。坡體內(nèi)層間擠壓帶及順層斷層發(fā)育,在擠壓帶及斷層發(fā)育密集處也為傾倒的發(fā)生提供了傾倒空間,從平硐及野外的裂隙調(diào)查發(fā)現(xiàn)坡體內(nèi)主要存在傾NE及傾NW兩組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面。在傾北的河流轉(zhuǎn)折段坡體表現(xiàn)的最為明顯。2.巖體邊坡結(jié)構(gòu)類型分類由于QD8傾倒體位于河流轉(zhuǎn)彎山體,涉及坡體坡向變化較大,依據(jù)水電水利工程層狀巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn),對QD8所在山體層狀巖體邊坡結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行劃分,其結(jié)果如表1:從表2的岸坡結(jié)構(gòu)分段結(jié)果來看,上游側(cè)坡體結(jié)構(gòu)屬于巖層傾坡內(nèi)的層狀斜向結(jié)構(gòu),傾北的河流轉(zhuǎn)折處坡體和下游側(cè)坡體結(jié)構(gòu)均屬于層狀反向結(jié)構(gòu)。3.qd8方面山梁下緣結(jié)構(gòu)及變形特征通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),在8號傾倒體三面臨空的頂部區(qū)域,以強(qiáng)風(fēng)化至弱風(fēng)化的薄層狀板巖為主,整體巖層雜亂,局部巖層之間拉開,根部彎曲或折斷、反轉(zhuǎn)順坡。傾倒相對比較嚴(yán)重。在上游側(cè)山脊突出處(圖1)。在QD8凸起山梁上游側(cè)山體,以中厚變質(zhì)凝灰?guī)r夾少量薄層狀板巖為主,存在拉張折斷、墜覆及剪切錯動擠壓破碎等現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)面呈拉張鋸齒狀起伏或出現(xiàn)臺階狀錯落,變形強(qiáng)烈者可沿陡傾坡外的張裂帶產(chǎn)生不同程度的墜覆位移;亦或傾倒巖板在根部產(chǎn)生壓應(yīng)力集中,板梁根部處?？梢娪袎核槠屏熏F(xiàn)象(圖2)。三、根據(jù)傾斜角度變化的振幅分類標(biāo)準(zhǔn)的建立1.qd8傾覆體所在坡體正常巖傾角依據(jù)傾倒巖層傾角變化的幅度對傾倒體變形等級進(jìn)行劃分。涉及到正常巖層與傾倒巖層的傾角界限問題,通過調(diào)查,QD8傾倒體所在坡體正常巖層傾角平均值約為54°如圖3所示。考慮到正常巖層層面本身具有一定的不穩(wěn)定性和測量過程中人為因素等的影響,以正常巖層優(yōu)勢傾角下調(diào)3°作為傾倒巖層與正常巖層的界限值。因此取51°作為正常巖層和傾倒巖層的界限值。2.傾角變形幅度對基巖的影響對該電站壩址區(qū)QD8及附近傾倒巖體的詳細(xì)統(tǒng)計調(diào)查分析表明,傾角變化幅度在5-15°范圍內(nèi)時,巖層一般僅表現(xiàn)為表部的輕微的拉開,張開寬度1-3cm,直觀上巖層傾倒跡象不明顯;當(dāng)傾角變化幅度在15-25°范圍內(nèi)時,巖層表現(xiàn)為明顯的張開和折斷,可以直觀的感覺到巖層有傾倒跡象,但傾向的變化不大,傾倒巖體總體上仍然保持有協(xié)同變形的特征;當(dāng)傾角變形幅度大于25°時,巖層表現(xiàn)為強(qiáng)烈拉開和的折斷,傾向變化較大,協(xié)同變形特征基本破壞,甚至出現(xiàn)明顯的解體、架空和側(cè)向轉(zhuǎn)動等特征。據(jù)此,建立傾倒變形強(qiáng)烈程度等級體系如表2。四、調(diào)查路線沿線調(diào)查產(chǎn)狀分析依據(jù)其上壩址區(qū)巖體傾倒強(qiáng)弱程度分級體系,對QD8傾倒體的調(diào)查路線沿線調(diào)查產(chǎn)狀中傾角統(tǒng)計分析,每一調(diào)查區(qū)段中的傾角值服從正態(tài)分布,取平均值作為該調(diào)查區(qū)的代表值大致對QD8傾倒強(qiáng)烈程度劃分結(jié)果如表3:五、礦區(qū)傾斜體的特征結(jié)合QD8傾倒體內(nèi)巖層傾角變幅程度對傾倒強(qiáng)烈程度劃分結(jié)果和傾倒體范圍內(nèi)邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型,地形地貌特征將8號傾倒體分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū),如圖4所示:通過上述按傾倒強(qiáng)烈程度對QD8的分區(qū),方便了對該傾倒體形態(tài)特征、發(fā)育深度、變形特征、成因機(jī)制及穩(wěn)定性狀況等方面作出深入的分析和評價,從而為工程設(shè)計與施工提供可靠的依據(jù)。從上述過程可以得出如下結(jié)論:(1)傾倒巖層傾倒通過巖層傾角變化,巖層折裂(折斷),層間錯動擠壓,巖層的彎曲等現(xiàn)象表現(xiàn)出來。(2)巖層的傾倒強(qiáng)烈程度受岸坡結(jié)構(gòu)、地層巖性、地形地貌及臨空條