复杂场地高坝建设适宜性的工程地质分析

辛 建 王文明

(山东省城乡建设勘察设计研究院,山东 济南 250031)



复杂场地高坝建设适宜性的工程地质分析

辛 建 王文明

(山东省城乡建设勘察设计研究院,山东 济南 250031)

介绍了复杂场地的高坝建设概况，从心墙堆石坝、混凝土重力坝两方面，分析了复杂场地高坝建设适宜性的工程地质情况，以期为我国今后类似工程提供一些参考建议，更好的推动我国高坝建设领域的发展进程。

复杂场地，高坝，工程地质，适宜性

0 引言

我国是一个水资源非常丰富的国家之一，尤其是针对于我国前环青藏高原周边的地区来讲，水资源的覆盖范围以及含量上更是十分丰富，随着科学技术不断的发展进步，人们逐渐增强开发我国一些山区丰富的水力资源的重视度，从而来真正的实现“西电东送”所提出的各种要求，不光如此，还能够在很大程度上确保我国整体国民经济持续发展以及确保我国国民经济的稳定发展，在其中都发挥着巨大的作用。

1 复杂场地的高坝建设概述

通常情况来讲，我国西部地区的水电工程的修建场地上，自身的地质环境上都具有较高的复杂以及困难性，以及工程地质条件的不良好等劣势特点，所以，在基于复杂场地环境条件下研究高坝建设的适宜性，在整个水电工程实际建设的过程当中占据着非常重要的地位，也是作为我国当前西部地区的各项水电工程实际建设开展过程当中，所面对的重要困难问题[1]。

在当前的水力枢纽实际建设的过程当中，主要涉及到的问题可以分成以下几种：一种是可以被控制类的，另一种则是不可被控制类的。针对于可以被控制类上，主要是包含了对于高坝自身形状上的选择以及符合于此种坝型的施工方式、挖掘的顺序等等；而对于不可被控制类上主要指的就是，在面对一些特殊的区域地质条件或者是高坝位区域的地质条件时，进行充分的了解以及掌握整体工程自身的地质条件以后，在此基础之上，再依照于不同的坝型对于地质条件所提出的各种不同的实际要求上，选择更加符合、适当的坝型。例如：重力坝、拱坝、堆石坝等等，当然，不管是针对于哪种地质条件上来讲与坝型之间，也不可能都是严格的对应关系，大多数情况之下，对于一些特殊特定的地质条件当中，站在原则的角度上来看，能够适用的坝型可能会有很多种，而此时，如何从特定的地质条件以及经济、技术等多方面的角度上来入手，从而在最大限度上选择更加良好的方案，这也是所谓的建坝适宜性的问题[2]。

2 复杂场地的高坝适宜性的工程地质分析

2.1 心墙堆石坝建坝适应性数值模拟分析

在基于研究区域数量上不仅较多，并且自身的交切关系的断层上也是具有较高的复杂性的，而且分布有多个岩级，并且这些岩级自身的空间形态上，也是极为不规则的，所以，在各个岩级以及断层当中，需要先站在总体的角度上来分析，然后再对不同岩体当中的各个部分的参数，依照于岩级的实际情况，做出适当的改动，对于坝体力学的参数上面，也是可以依照于日本土木工程协会所建立起来的相关经验公式，再充分的将我国境内一些相关的粘土心墙堆石坝工程的数据充分的融合起来，从而对其进行确定。根据上文所分析得到的结果来看，研究区域内自身的地应力水平上是处于较低的状态，主要是以自重应力为主体，所以，在对其进行模型建设的过程当中，侧边界是无需施加水平构造的应力的，是需要单纯的采用单向约束的方式，那么，在此模型当中的地边界同样也是为单向约束边界，而谷坡的表面上则是为自由边界[3]。

在进行模拟的过程当中，主要分为以下几个阶段：初始应力场的有效生成以及高坝体填筑、水荷载施加这几种阶段，这其中对于坝体的填筑上是需要分层才能够进行的，主要分为四步：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，然后再全面综合的考察分别出于不同阶段当中的坝基和边坡应力场以及变形场的实际基本情况[4]。

2.2 混凝土重力坝建坝适应性分析

本文主要重点针对于混凝土重力坝建坝适应性评价当中的开挖边坡以及施工过程当中和蓄水后坝基岩体自身的稳定性的实时分析。

针对于开挖边坡稳定性的分析方面，主要是左岸开挖边坡自身的稳定条件上，左坝端在上侧开挖边坡走向设定为NW向，那么此时的坝顶以上的地表分布的厚度上大约为1 m～3 m之间不等的坡积层。那么此时的基岩则为砂泥岩等性质，在基于沉积岩层面产状为N20°～50°以及W/NE<10°～26°的缓倾坡当中，所以这也就意味着，整个边坡的整体稳定的条件上较为良好。边坡地段发育当中，主要是存在着两组节理，并且两组节理的某个部分上还能够有效延长，那么对于第一组的节理当中，更加近似于平行边坡，中、陡倾坡之外，而第二种节理上，则是基本与坡面的走向上处于垂直的状态，那么对于该两组的节理进行组合的过程当中，就非常容易发生一些具有小规模的平面型滑移现象，所以，在对于开挖角坡角的选择上，一定要确保不超过第一组的节理倾角[5]。

针对于左坝肩上以及下楼侧面开挖边坡的稳定条件当中，主要是要求在高坝两侧进行开挖时，一定要保证边坡自身的垂直高度大约为40 m～82 m，上游的侧边坡走向上也大约为N56°E，那么下游侧边坡的走向上也要确保是在N11°E左右。在地表覆盖层的厚度上，也需要确保小于8 m以内的，边坡岩体主要的性质为花岗岩。基于强风化的底界上，是需要完全垂直深度为11 m～16 m等，那么对于弱风化的上部底界上面，也是要垂直于陡坡段的11 m～36 m左右，缓坡段上，则通常是要保持在35 m～50 m之间不等。两侧开挖边坡顶部的坡积层以及崩塌堆积层等上面，都属于散体的结构，那么当对其开挖的角度过于巨大化时，就极其容易导致基坑的方向发生圆弧型滑动的问题状况，因其自身的厚度并不大，所以，对于其可能会失稳的范围上也是比较小的。上游侧开挖边坡下部则主要是为弱风化上部直至微风化的花岗岩体，那么在对于花岗岩体进行开挖边坡的过程当中，对于两组节理上，应当是以陡倾角为主体。这里的NE走向的节理上，也是完全与开挖边坡方向处于平行的状态，只要在进行开挖坡角的过程当中，是缓于节理倾角的，那么对于整个边坡的整体稳定性上也较为良好。

3 结语

只有真正的增强对于复杂场地高坝建设适宜性的工程地质的重视度，才能够更好的推动我国高坝建设领域的发展进程。

[1] 朱加辉.云南昭通迎丰华庭项目复杂场地的高坝工程地质适宜性评价研究[J].世界有色金属,2017(3):183-184.

[2] 郭新华,郭文秀.基于复杂场地的高坝建设工程特点的地质灾害危险性评估——以河南某石灰岩矿山为例[J].中国地质灾害与防治学报,2006(1):113-118.

[3] 许再良,孟庆文,张咏芙,等.基于复杂场地的高坝建设枢纽轨道换乘中心工程岩土工程勘察[J].工程学报,2008(6):1-5.

[4] 尚彦军.基于复杂场地的高坝工程地质综合性与岩体结构动态控制观的提出[J].地质论评,2013(1):113-121.

[5] 罗 飞,周宣兆.基于复杂场地的高坝工程活动断裂对新建集镇选址规划的影响——以乌东德水电站库区移民集镇选址为例[J].人民长江,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,助理工程师

P642

A