復雜場地高壩建設適宜性的工程地質分析

辛 建 王文明

(山東省城鄉建設勘察設計研究院,山東 濟南 250031)

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復雜場地高壩建設適宜性的工程地質分析

辛 建 王文明

(山東省城鄉建設勘察設計研究院,山東 濟南 250031)

介紹了復雜場地的高壩建設概況，從心墻堆石壩、混凝土重力壩兩方面，分析了復雜場地高壩建設適宜性的工程地質情況，以期為我國今后類似工程提供一些參考建議，更好的推動我國高壩建設領域的發展進程。

復雜場地，高壩，工程地質，適宜性

0 引言

我國是一個水資源非常豐富的國家之一，尤其是針對于我國前環青藏高原周邊的地區來講，水資源的覆蓋范圍以及含量上更是十分豐富，隨著科學技術不斷的發展進步，人們逐漸增強開發我國一些山區豐富的水力資源的重視度，從而來真正的實現“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濟持續發展以及確保我國國民經濟的穩定發展，在其中都發揮著巨大的作用。

1 復雜場地的高壩建設概述

通常情況來講，我國西部地區的水電工程的修建場地上，自身的地質環境上都具有較高的復雜以及困難性，以及工程地質條件的不良好等劣勢特點，所以，在基于復雜場地環境條件下研究高壩建設的適宜性，在整個水電工程實際建設的過程當中占據著非常重要的地位，也是作為我國當前西部地區的各項水電工程實際建設開展過程當中，所面對的重要困難問題[1]。

在當前的水力樞紐實際建設的過程當中，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。針對于可以被控制類上，主要是包含了對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；而對于不可被控制類上主要指的就是，在面對一些特殊的區域地質條件或者是高壩位區域的地質條件時，進行充分的了解以及掌握整體工程自身的地質條件以后，在此基礎之上，再依照于不同的壩型對于地質條件所提出的各種不同的實際要求上，選擇更加符合、適當的壩型。例如：重力壩、拱壩、堆石壩等等，當然，不管是針對于哪種地質條件上來講與壩型之間，也不可能都是嚴格的對應關系，大多數情況之下，對于一些特殊特定的地質條件當中，站在原則的角度上來看，能夠適用的壩型可能會有很多種，而此時，如何從特定的地質條件以及經濟、技術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 復雜場地的高壩適宜性的工程地質分析

2.1 心墻堆石壩建壩適應性數值模擬分析

在基于研究區域數量上不僅較多，并且自身的交切關系的斷層上也是具有較高的復雜性的，而且分布有多個巖級，并且這些巖級自身的空間形態上，也是極為不規則的，所以，在各個巖級以及斷層當中，需要先站在總體的角度上來分析，然后再對不同巖體當中的各個部分的參數，依照于巖級的實際情況，做出適當的改動，對于壩體力學的參數上面，也是可以依照于日本土木工程協會所建立起來的相關經驗公式，再充分的將我國境內一些相關的粘土心墻堆石壩工程的數據充分的融合起來，從而對其進行確定。根據上文所分析得到的結果來看，研究區域內自身的地應力水平上是處于較低的狀態，主要是以自重應力為主體，所以，在對其進行模型建設的過程當中，側邊界是無需施加水平構造的應力的，是需要單純的采用單向約束的方式，那么，在此模型當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]。

在進行模擬的過程當中，主要分為以下幾個階段：初始應力場的有效生成以及高壩體填筑、水荷載施加這幾種階段，這其中對于壩體的填筑上是需要分層才能夠進行的，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中的壩基和邊坡應力場以及變形場的實際基本情況[4]。

2.2 混凝土重力壩建壩適應性分析

本文主要重點針對于混凝土重力壩建壩適應性評價當中的開挖邊坡以及施工過程當中和蓄水后壩基巖體自身的穩定性的實時分析。

針對于開挖邊坡穩定性的分析方面，主要是左岸開挖邊坡自身的穩定條件上，左壩端在上側開挖邊坡走向設定為NW向，那么此時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。那么此時的基巖則為砂泥巖等性質，在基于沉積巖層面產狀為N20°～50°以及W/NE<10°～26°的緩傾坡當中，所以這也就意味著，整個邊坡的整體穩定的條件上較為良好。邊坡地段發育當中，主要是存在著兩組節理，并且兩組節理的某個部分上還能夠有效延長，那么對于第一組的節理當中，更加近似于平行邊坡，中、陡傾坡之外，而第二種節理上，則是基本與坡面的走向上處于垂直的狀態，那么對于該兩組的節理進行組合的過程當中，就非常容易發生一些具有小規模的平面型滑移現象，所以，在對于開挖角坡角的選擇上，一定要確保不超過第一組的節理傾角[5]。

針對于左壩肩上以及下樓側面開挖邊坡的穩定條件當中，主要是要求在高壩兩側進行開挖時，一定要保證邊坡自身的垂直高度大約為40 m～82 m，上游的側邊坡走向上也大約為N56°E，那么下游側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以內的，邊坡巖體主要的性質為花崗巖。基于強風化的底界上，是需要完全垂直深度為11 m～16 m等，那么對于弱風化的上部底界上面，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，都屬于散體的結構，那么當對其開挖的角度過于巨大化時，就極其容易導致基坑的方向發生圓弧型滑動的問題狀況，因其自身的厚度并不大，所以，對于其可能會失穩的范圍上也是比較小的。上游側開挖邊坡下部則主要是為弱風化上部直至微風化的花崗巖體，那么在對于花崗巖體進行開挖邊坡的過程當中，對于兩組節理上，應當是以陡傾角為主體。這里的NE走向的節理上，也是完全與開挖邊坡方向處于平行的狀態，只要在進行開挖坡角的過程當中，是緩于節理傾角的，那么對于整個邊坡的整體穩定性上也較為良好。

3 結語

只有真正的增強對于復雜場地高壩建設適宜性的工程地質的重視度，才能夠更好的推動我國高壩建設領域的發展進程。

[1] 朱加輝.云南昭通迎豐華庭項目復雜場地的高壩工程地質適宜性評價研究[J].世界有色金屬,2017(3):183-184.

[2] 郭新華,郭文秀.基于復雜場地的高壩建設工程特點的地質災害危險性評估——以河南某石灰巖礦山為例[J].中國地質災害與防治學報,2006(1):113-118.

[3] 許再良,孟慶文,張詠芙,等.基于復雜場地的高壩建設樞紐軌道換乘中心工程巖土工程勘察[J].工程學報,2008(6):1-5.

[4] 尚彥軍.基于復雜場地的高壩工程地質綜合性與巖體結構動態控制觀的提出[J].地質論評,2013(1):113-121.

[5] 羅 飛,周宣兆.基于復雜場地的高壩工程活動斷裂對新建集鎮選址規劃的影響——以烏東德水電站庫區移民集鎮選址為例[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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