績溪抽水蓄能電站上庫左岸卸荷裂隙對邊坡巖體位移的影響分析

王 靖 江金亮 張京斌

（1.河海大學地球科學與工程學院，江蘇 南京210098；2.河海大學大禹學院，江蘇 南京210098）

0 引言

安徽績溪抽水蓄能電站(以下簡稱績溪抽蓄)位于安徽省績溪縣伏嶺鎮境內，績溪抽蓄上水庫位于登源河北支流赤石坑溝源頭段，庫岸地形陡峻，卸荷作用強烈，左庫岸為層狀順向結構邊坡，卸荷帶內順層卸荷裂隙及層間擠壓破碎帶發育頻度高、張開寬度大，多充填次生黃泥、巖屑及鐵錳質等，性狀差，抗剪強度低，以純泥型為主，巖屑夾泥型次之。

卸荷裂隙是自然地質作用和人工開挖使岸坡巖體應力釋放和調整而形成的一種與岸坡傾向相同的裂隙，在水利水電工程高邊坡中經常遇到，對高邊坡的穩定性有著重要的影響[1]。

對卸荷條件下的巖體力學特征的研究常規方法有力學加卸載法，即針對實際工程問題概化出典型的裂隙巖體模型，通過不同的加卸載路徑下的相似材料物理模型試驗，研究卸荷裂隙，現階段在卸荷巖體的強度、變形破壞、尺寸效應方面以及卸荷條件下巖體的破壞形態及裂隙的擴展演化方面的研究均已比較深入和成熟[2]。

然而，自然邊坡在漫長的地質構造及自然風化作用下表面產生風化卸荷，巖體基本上處于平衡狀態，在進行人工切削邊坡和深切邊坡后，自然平衡遭到嚴重破壞，巖體至少在一個方向大面積卸荷，造成應力的二次調整，局部可能存在拉應力，應力應變極為復雜和不利，此時常規的力學加載方法已經不再能滿足研究需要；數值模擬方法則是通過計算機軟件模擬天然卸荷過程， 如河谷下切開挖洞室等應力釋放，重現卸荷過程中巖土體內應力調整和位移規律。

我一帆風順，一點也沒想到會有厄運降臨。同宿舍好友反映：李汝慶早晨唱東方紅，不是唱毛主席是人民大救星，而是人民大舅子。組織上立即找我核實，其實真沒這事，我相信黨組織會公正處理，所以把自己的一切都向黨坦白。半年過去了，沒想到處分決定是遣送回家！更沒想到這只是厄運的開始，“海外關系”與香港“特嫌”成了一直籠罩在我頭上的陰影。

1 問題簡化與模型建立

考慮卸荷裂隙的影響后，X 軸方向位移最大值為18.501mm，分布在卸荷裂隙與坡面相交處，坡面附近位移最小值為8.902mm，分布在坡內； 塑形應變云圖中可見坡頂卸荷裂隙內有顯著的塑性變形區域，邊坡其他區域內均為發生塑性形變。

本計算是針對二維平面應變問題進行處理，具體計算模型參數見表2。

對考慮巖體卸荷后的有限元模型進行網格剖分，采用四邊形單元進行剖分，結果見圖3。 考慮卸荷裂隙[3]時，由于裂隙寬度遠小于裂隙延伸長度，為了保證單元質量以及運算的精確性，故對裂隙單獨進行加密剖分，最終共剖分單元6318 個，節點19165 個。

基于圖3所示概率圖，在基于波束成形的一對一無線充電過程中，情況1-情況4發生的概率可分別用pc1、pc2、pc3、pc4表示：

根據以上實測資料以及卸荷裂隙分布特征，建立績溪抽蓄左岸卸荷邊坡的地質模型如圖1，巖層層面產狀同卸荷裂隙產狀，在圖中未標明。

圖1 績溪抽蓄上庫左岸邊坡地質模型

水泥混凝土路面共振碎石化技術是從國外引進而來的一種技術，針對水泥路面進行碎石化并加以利用，在上面鋪筑瀝青路面，達到舊混凝土路面重復利用的目的。在國內 “白加黑”改造工程中應用較多。對舊混凝土路面碎石化共振技術的探討可以深入了解技術的本質，為類似工程積累一些有益的經驗。

表1 績溪抽蓄上庫巖石（體）及結構面物理力學指標建議值表

最終建立起邊坡概化模型，如圖2。

最后是關于卸荷裂隙的概化，根據地質模型中裂隙平行、近等距分布的特征， 并且考慮模型的合理有效簡化以及高效的數值運算，特取5 條平均分布在坡面上的卸荷裂隙做考慮， 裂隙延伸至坡面一下50m 深度（弱卸荷的下限埋深）處，裂隙面張開50cm，次生充填巖屑及泥。

圖2 績溪抽蓄上庫左岸邊坡概化模型

其中風化風帶界限和卸荷裂隙分帶，即弱風化下限、微風化下限、強卸荷下限和弱卸荷下限四條界限，由鉆孔資料揭示的埋深確定。

表2 計算模型力學參數取值

2 計算模型及邊界條件

模型的左右邊界分別設置X 軸方向的位移約束，即橫河向位移為0；下邊界設置X、Y 兩個方向的位移約束，即為固定邊界；坡面為自由表面，無約束。模擬卸荷裂隙的考慮與否對天然邊坡穩定性的影響時，荷載只需要考慮重力。

本文擬采用ANSYS 軟件對邊坡穩定性進行數值模擬分析， 為了易于得到較好的網格剖分效果，特針對上述地質模型進行概化處理。

上述邊坡卸荷裂隙實際分布揭露該邊坡各組裂隙呈大致平行、等間距狀，據此從四組主要裂隙中取一組優勢裂隙，產狀為平行于巖層面，傾角70°，強卸荷帶裂隙平行間距10m，弱卸荷帶平行間距30m。

圖3 考慮卸荷裂隙時網格剖分

圖4 考慮裂隙后邊坡X 方向位移以及邊坡塑性應變云圖

根據績溪抽蓄可行性研究勘察工作成果， 對比左岸邊坡各個剖面，特選取如下剖面，將問題簡化為平面應變問題，對邊坡進行二維有限元分析。

3 結果分析

結果顯示，卸荷裂隙切割邊坡巖體，并且張開充填次生泥形成軟弱結構面，破壞邊坡完整性，導致邊坡在自重應力下的位移明顯增大，并且在裂隙發育至坡面處位移均較大， 但是卸荷裂隙的影響深度有限，也即卸荷裂隙對邊坡的影響只限于裂隙發育的一定范圍之內。 裂隙的影響具體可以表述為如下幾點：

綜上所述，酚咖片聯合甲硝唑治療口腔正畸牙痛患者可降低血清OPG水平，促進分泌5-HT，減輕牙痛程度，臨床效果顯著。

（1）卸荷裂隙切割邊坡巖體，坡面與裂隙相交處巖體破碎，位移顯著增大；

巴赫金認為：“文類在歷史演變之中可能出現一種創造性記憶，文類不僅能持續保持自己的統一框架和連續性，它還能不斷地在更高的水平上復活自己；一種文類愈加完善，它同時將愈加充分地回憶起自己的過去。”(巴赫金,1988:165)因此，模仿發展成熟的文體而又對其突破，喚起讀者文學記憶的同時，又達到了推陳出新的目的。這種被模仿的文類主要包括武俠小說、偵探小說、科幻小說、神話等，這些文類都有自己非常突出的形式特征，所以容易被模仿。《爵士樂》采用了典型的偵探小說模式。

（2）卸荷裂隙切割邊坡巖體，充填次生泥形成坡內的軟弱夾層，軟夾物質強度明顯低于圍巖，導致裂隙兩側巖體位移的不連續；

（3）卸荷裂隙發育在一定的埋深范圍內，其對邊坡的影響范圍也有限，邊坡內部巖體位移受卸荷裂隙的影響不明顯。

［1］費文平,張國強,崔華麗.高邊坡卸荷巖體穩定性分析[J].武漢大學學報:工學版,2010,43(5):1-5.

［2］張擁軍.水利水電工程高邊坡卸荷裂隙探討[J].湖南水利水電,2012,2:36-37.

［3］黃達,黃潤秋.卸荷條件下裂隙巖體變形破壞及裂紋擴展演化的物理模型試驗[J].巖石力學與工程學報,2010,29(3):502-511.