復(fù)雜場(chǎng)地高壩建設(shè)適宜性的工程地質(zhì)分析

辛 建 王文明

(山東省城鄉(xiāng)建設(shè)勘察設(shè)計(jì)研究院,山東 濟(jì)南 250031)

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復(fù)雜場(chǎng)地高壩建設(shè)適宜性的工程地質(zhì)分析

辛 建 王文明

(山東省城鄉(xiāng)建設(shè)勘察設(shè)計(jì)研究院,山東 濟(jì)南 250031)

介紹了復(fù)雜場(chǎng)地的高壩建設(shè)概況，從心墻堆石壩、混凝土重力壩兩方面，分析了復(fù)雜場(chǎng)地高壩建設(shè)適宜性的工程地質(zhì)情況，以期為我國今后類似工程提供一些參考建議，更好的推動(dòng)我國高壩建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。

復(fù)雜場(chǎng)地，高壩，工程地質(zhì)，適宜性

0 引言

我國是一個(gè)水資源非常豐富的國家之一，尤其是針對(duì)于我國前環(huán)青藏高原周邊的地區(qū)來講，水資源的覆蓋范圍以及含量上更是十分豐富，隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展進(jìn)步，人們逐漸增強(qiáng)開發(fā)我國一些山區(qū)豐富的水力資源的重視度，從而來真正的實(shí)現(xiàn)“西電東送”所提出的各種要求，不光如此，還能夠在很大程度上確保我國整體國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展以及確保我國國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，在其中都發(fā)揮著巨大的作用。

1 復(fù)雜場(chǎng)地的高壩建設(shè)概述

通常情況來講，我國西部地區(qū)的水電工程的修建場(chǎng)地上，自身的地質(zhì)環(huán)境上都具有較高的復(fù)雜以及困難性，以及工程地質(zhì)條件的不良好等劣勢(shì)特點(diǎn)，所以，在基于復(fù)雜場(chǎng)地環(huán)境條件下研究高壩建設(shè)的適宜性，在整個(gè)水電工程實(shí)際建設(shè)的過程當(dāng)中占據(jù)著非常重要的地位，也是作為我國當(dāng)前西部地區(qū)的各項(xiàng)水電工程實(shí)際建設(shè)開展過程當(dāng)中，所面對(duì)的重要困難問題[1]。

在當(dāng)前的水力樞紐實(shí)際建設(shè)的過程當(dāng)中，主要涉及到的問題可以分成以下幾種：一種是可以被控制類的，另一種則是不可被控制類的。針對(duì)于可以被控制類上，主要是包含了對(duì)于高壩自身形狀上的選擇以及符合于此種壩型的施工方式、挖掘的順序等等；而對(duì)于不可被控制類上主要指的就是，在面對(duì)一些特殊的區(qū)域地質(zhì)條件或者是高壩位區(qū)域的地質(zhì)條件時(shí)，進(jìn)行充分的了解以及掌握整體工程自身的地質(zhì)條件以后，在此基礎(chǔ)之上，再依照于不同的壩型對(duì)于地質(zhì)條件所提出的各種不同的實(shí)際要求上，選擇更加符合、適當(dāng)?shù)膲涡?。例如：重力壩、拱壩、堆石壩等等，?dāng)然，不管是針對(duì)于哪種地質(zhì)條件上來講與壩型之間，也不可能都是嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，大多數(shù)情況之下，對(duì)于一些特殊特定的地質(zhì)條件當(dāng)中，站在原則的角度上來看，能夠適用的壩型可能會(huì)有很多種，而此時(shí)，如何從特定的地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多方面的角度上來入手，從而在最大限度上選擇更加良好的方案，這也是所謂的建壩適宜性的問題[2]。

2 復(fù)雜場(chǎng)地的高壩適宜性的工程地質(zhì)分析

2.1 心墻堆石壩建壩適應(yīng)性數(shù)值模擬分析

在基于研究區(qū)域數(shù)量上不僅較多，并且自身的交切關(guān)系的斷層上也是具有較高的復(fù)雜性的，而且分布有多個(gè)巖級(jí)，并且這些巖級(jí)自身的空間形態(tài)上，也是極為不規(guī)則的，所以，在各個(gè)巖級(jí)以及斷層當(dāng)中，需要先站在總體的角度上來分析，然后再對(duì)不同巖體當(dāng)中的各個(gè)部分的參數(shù)，依照于巖級(jí)的實(shí)際情況，做出適當(dāng)?shù)母膭?dòng)，對(duì)于壩體力學(xué)的參數(shù)上面，也是可以依照于日本土木工程協(xié)會(huì)所建立起來的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，再充分的將我國境內(nèi)一些相關(guān)的粘土心墻堆石壩工程的數(shù)據(jù)充分的融合起來，從而對(duì)其進(jìn)行確定。根據(jù)上文所分析得到的結(jié)果來看，研究區(qū)域內(nèi)自身的地應(yīng)力水平上是處于較低的狀態(tài)，主要是以自重應(yīng)力為主體，所以，在對(duì)其進(jìn)行模型建設(shè)的過程當(dāng)中，側(cè)邊界是無需施加水平構(gòu)造的應(yīng)力的，是需要單純的采用單向約束的方式，那么，在此模型當(dāng)中的地邊界同樣也是為單向約束邊界，而谷坡的表面上則是為自由邊界[3]。

在進(jìn)行模擬的過程當(dāng)中，主要分為以下幾個(gè)階段：初始應(yīng)力場(chǎng)的有效生成以及高壩體填筑、水荷載施加這幾種階段，這其中對(duì)于壩體的填筑上是需要分層才能夠進(jìn)行的，主要分為四步：1.572 m～662 m高程，2.662 m～702 m高程，3.702 m～742 m高程，4.742m～820 m高程，然后再全面綜合的考察分別出于不同階段當(dāng)中的壩基和邊坡應(yīng)力場(chǎng)以及變形場(chǎng)的實(shí)際基本情況[4]。

2.2 混凝土重力壩建壩適應(yīng)性分析

本文主要重點(diǎn)針對(duì)于混凝土重力壩建壩適應(yīng)性評(píng)價(jià)當(dāng)中的開挖邊坡以及施工過程當(dāng)中和蓄水后壩基巖體自身的穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)分析。

針對(duì)于開挖邊坡穩(wěn)定性的分析方面，主要是左岸開挖邊坡自身的穩(wěn)定條件上，左壩端在上側(cè)開挖邊坡走向設(shè)定為NW向，那么此時(shí)的壩頂以上的地表分布的厚度上大約為1 m～3 m之間不等的坡積層。那么此時(shí)的基巖則為砂泥巖等性質(zhì)，在基于沉積巖層面產(chǎn)狀為N20°～50°以及W/NE<10°～26°的緩傾坡當(dāng)中，所以這也就意味著，整個(gè)邊坡的整體穩(wěn)定的條件上較為良好。邊坡地段發(fā)育當(dāng)中，主要是存在著兩組節(jié)理，并且兩組節(jié)理的某個(gè)部分上還能夠有效延長，那么對(duì)于第一組的節(jié)理當(dāng)中，更加近似于平行邊坡，中、陡傾坡之外，而第二種節(jié)理上，則是基本與坡面的走向上處于垂直的狀態(tài)，那么對(duì)于該兩組的節(jié)理進(jìn)行組合的過程當(dāng)中，就非常容易發(fā)生一些具有小規(guī)模的平面型滑移現(xiàn)象，所以，在對(duì)于開挖角坡角的選擇上，一定要確保不超過第一組的節(jié)理傾角[5]。

針對(duì)于左壩肩上以及下樓側(cè)面開挖邊坡的穩(wěn)定條件當(dāng)中，主要是要求在高壩兩側(cè)進(jìn)行開挖時(shí)，一定要保證邊坡自身的垂直高度大約為40 m～82 m，上游的側(cè)邊坡走向上也大約為N56°E，那么下游側(cè)邊坡的走向上也要確保是在N11°E左右。在地表覆蓋層的厚度上，也需要確保小于8 m以內(nèi)的，邊坡巖體主要的性質(zhì)為花崗巖?；趶?qiáng)風(fēng)化的底界上，是需要完全垂直深度為11 m～16 m等，那么對(duì)于弱風(fēng)化的上部底界上面，也是要垂直于陡坡段的11 m～36 m左右，緩坡段上，則通常是要保持在35 m～50 m之間不等。兩側(cè)開挖邊坡頂部的坡積層以及崩塌堆積層等上面，都屬于散體的結(jié)構(gòu)，那么當(dāng)對(duì)其開挖的角度過于巨大化時(shí)，就極其容易導(dǎo)致基坑的方向發(fā)生圓弧型滑動(dòng)的問題狀況，因其自身的厚度并不大，所以，對(duì)于其可能會(huì)失穩(wěn)的范圍上也是比較小的。上游側(cè)開挖邊坡下部則主要是為弱風(fēng)化上部直至微風(fēng)化的花崗巖體，那么在對(duì)于花崗巖體進(jìn)行開挖邊坡的過程當(dāng)中，對(duì)于兩組節(jié)理上，應(yīng)當(dāng)是以陡傾角為主體。這里的NE走向的節(jié)理上，也是完全與開挖邊坡方向處于平行的狀態(tài)，只要在進(jìn)行開挖坡角的過程當(dāng)中，是緩于節(jié)理傾角的，那么對(duì)于整個(gè)邊坡的整體穩(wěn)定性上也較為良好。

3 結(jié)語

只有真正的增強(qiáng)對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)地高壩建設(shè)適宜性的工程地質(zhì)的重視度，才能夠更好的推動(dòng)我國高壩建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。

[1] 朱加輝.云南昭通迎豐華庭項(xiàng)目復(fù)雜場(chǎng)地的高壩工程地質(zhì)適宜性評(píng)價(jià)研究[J].世界有色金屬,2017(3):183-184.

[2] 郭新華,郭文秀.基于復(fù)雜場(chǎng)地的高壩建設(shè)工程特點(diǎn)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估——以河南某石灰?guī)r礦山為例[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2006(1):113-118.

[3] 許再良,孟慶文,張?jiān)佨?等.基于復(fù)雜場(chǎng)地的高壩建設(shè)樞紐軌道換乘中心工程巖土工程勘察[J].工程學(xué)報(bào),2008(6):1-5.

[4] 尚彥軍.基于復(fù)雜場(chǎng)地的高壩工程地質(zhì)綜合性與巖體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)控制觀的提出[J].地質(zhì)論評(píng),2013(1):113-121.

[5] 羅 飛,周宣兆.基于復(fù)雜場(chǎng)地的高壩工程活動(dòng)斷裂對(duì)新建集鎮(zhèn)選址規(guī)劃的影響——以烏東德水電站庫區(qū)移民集鎮(zhèn)選址為例[J].人民長江,2015(14):36-40.

Analysis on high-dam construction suitability engineering geology in complicated field

Xin Jian Wang Wenming

(Shandong Academy of Urban-Rural Housing Construction Survey & Design, Jinan 250031, China)

The thesis introduces high-dam construction conditions in complicated field, analyzes high-dam construction suitability engineering geology conditions in complicated field from tow aspects of core-wall stone dam and concrete gravity dam, with a view to provide some guidance for similar domestic engineering and to better promote domestic high-dam construction development.

complicated field, high dam, engineering geology, suitability

1009-6825(2017)16-0093-02

2017-03-29

辛 建(1989- ),男,助理工程師

P642

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