水电站工程坝体弯曲倒塌特征及分类

水电站工程坝体弯曲倒塌特征及分类

一、岩体倾覆强烈程度的定量评估弯曲倾斜是斜坡失稳定的主要模式之一，在反向层的斜坡上可以看到。倾倒岩层与正常岩层相比,存在岩层倾角变小、层间错动拉裂、板梁的弯曲、裂折断甚至岩层反转与坡向相同等迹象,严重者可转化为蠕滑拉裂等边坡破坏形式。目前对于岩体倾倒强烈程度可以通过岩层倾角变化、层内最大拉张量、层内单位拉张量、倾倒岩体的卸荷变形、倾倒岩体的风化特征、倾倒岩体的波速特征等单因素或多因素组合来定量分级。以便对该倾倒体形态特征、发育深度、变形特征、成因机制及稳定性状况等方面作出深入的分析和评价,从而为工程设计与施工提供可靠的依据。在这些指标中,岩层倾角的调查最为简单、有效、直观,可否考虑依据倾倒体内岩层倾角与正常区岩层倾角之间的变化幅度对倾倒岩体的变形强烈程度进行等级划分呢?本文在该电站倾倒体倾倒现象野外调查的基础上,试着以倾倒体内岩层倾角与正常区岩层倾角之间的变化幅度对8号倾倒体的倾倒强烈程度进行了等级划分以便进一步的对该倾倒体的分析和稳定性评价。二、qd8倾斜体的基本地质条件和基本特征1.中斜坡厚层土壤侵蚀区QD8倾倒体位于中坝址坝前约600m的右岸呈圆形凸起山峁上,变形体所在部位的河流发育基本呈“Ω”型,河水位高700m,山体相对高差约316m。该山梁较陡,坡度约37°~51°,平均坡度45°,890m以下较陡,以上较缓,属中陡坡。沟梁相间,局部覆盖有第四系崩坡积物。面积约6.2万m2,体积约52万m3。该区坡体地层岩性主要由碧口群灰绿色变质凝灰岩夹砂质、泥质板岩组成,变质凝灰岩单层厚度一般在10cm~20cm,板岩单层厚度一般约1cm~2cm,正常岩层产状180-215°∠45-65°。坡体内层间挤压带及顺层断层发育,在挤压带及断层发育密集处也为倾倒的发生提供了倾倒空间,从平硐及野外的裂隙调查发现坡体内主要存在倾NE及倾NW两组优势结构面。在倾北的河流转折段坡体表现的最为明显。2.岩体边坡结构类型分类由于QD8倾倒体位于河流转弯山体,涉及坡体坡向变化较大,依据水电水利工程层状岩质边坡结构分类标准,对QD8所在山体层状岩体边坡结构类型进行划分,其结果如表1:从表2的岸坡结构分段结果来看,上游侧坡体结构属于岩层倾坡内的层状斜向结构,倾北的河流转折处坡体和下游侧坡体结构均属于层状反向结构。3.qd8方面山梁下缘结构及变形特征通过调查发现,在8号倾倒体三面临空的顶部区域,以强风化至弱风化的薄层状板岩为主,整体岩层杂乱,局部岩层之间拉开,根部弯曲或折断、反转顺坡。倾倒相对比较严重。在上游侧山脊突出处(图1)。在QD8凸起山梁上游侧山体,以中厚变质凝灰岩夹少量薄层状板岩为主,存在拉张折断、坠覆及剪切错动挤压破碎等现象。结构面呈拉张锯齿状起伏或出现台阶状错落,变形强烈者可沿陡倾坡外的张裂带产生不同程度的坠覆位移;亦或倾倒岩板在根部产生压应力集中,板梁根部处常可见有压碎破裂现象(图2)。三、根据倾斜角度变化的振幅分类标准的建立1.qd8倾覆体所在坡体正常岩倾角依据倾倒岩层倾角变化的幅度对倾倒体变形等级进行划分。涉及到正常岩层与倾倒岩层的倾角界限问题,通过调查,QD8倾倒体所在坡体正常岩层倾角平均值约为54°如图3所示。考虑到正常岩层层面本身具有一定的不稳定性和测量过程中人为因素等的影响,以正常岩层优势倾角下调3°作为倾倒岩层与正常岩层的界限值。因此取51°作为正常岩层和倾倒岩层的界限值。2.倾角变形幅度对基岩的影响对该电站坝址区QD8及附近倾倒岩体的详细统计调查分析表明,倾角变化幅度在5-15°范围内时,岩层一般仅表现为表部的轻微的拉开,张开宽度1-3cm,直观上岩层倾倒迹象不明显;当倾角变化幅度在15-25°范围内时,岩层表现为明显的张开和折断,可以直观的感觉到岩层有倾倒迹象,但倾向的变化不大,倾倒岩体总体上仍然保持有协同变形的特征;当倾角变形幅度大于25°时,岩层表现为强烈拉开和的折断,倾向变化较大,协同变形特征基本破坏,甚至出现明显的解体、架空和侧向转动等特征。据此,建立倾倒变形强烈程度等级体系如表2。四、调查路线沿线调查产状分析依据其上坝址区岩体倾倒强弱程度分级体系,对QD8倾倒体的调查路线沿线调查产状中倾角统计分析,每一调查区段中的倾角值服从正态分布,取平均值作为该调查区的代表值大致对QD8倾倒强烈程度划分结果如表3:五、矿区倾斜体的特征结合QD8倾倒体内岩层倾角变幅程度对倾倒强烈程度划分结果和倾倒体范围内边坡岩体结构类型,地形地貌特征将8号倾倒体分为A区、B区和C区,如图4所示:通过上述按倾倒强烈程度对QD8的分区,方便了对该倾倒体形态特征、发育深度、变形特征、成因机制及稳定性状况等方面作出深入的分析和评价,从而为工程设计与施工提供可靠的依据。从上述过程可以得出如下结论:(1)倾倒岩层倾倒通过岩层倾角变化,岩层折裂(折断),层间错动挤压,岩层的弯曲等现象表现出来。(2)岩层的倾倒强烈程度受岸坡结构、地层岩性、地形地貌及临空条