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四川雙江口水電站典型工程邊坡失穩分析

來源:核心期刊咨詢網位置:理工論文時間:2019-06-24 10:1412

  摘要:為了提升水電工程邊坡監測預警及應急處置能力,結合四川雙江口水電站典型工程邊坡發現變形直至失穩的過程分析及監測預警成果,從內因和外因分析邊坡變形失穩機理,制定了有針對性的現場處置及應急治理等應急處理方案,并按原定計劃保質保量完成施工,有效避免了人身傷亡、財產損失及次生災害的發生。

  關鍵詞:邊坡失穩;邊坡監測頇警;應急處理;雙江口水電站;四川

水利工程師論文

  工程邊坡的穩定性受自然環境、地質條件和人類活動影響很大,特別是我國大型水電工程基本分布在西部高山峽谷地帶,自然環境更為復雜、施工環境更為惡劣。近年來,伴隨著異常天氣頻發,邊坡變形失穩事件時有發生,對工程安全、進度、投資均造成較大影響,甚至引起社會恐慌,故邊坡變形失穩前的監測預警、失穩破壞后的應急處置顯得尤為重要。

  針對水電工程邊坡變形失穩及應急處置,通常采取“監測、觀察”等預警手段和“削坡減載、支擋加固”等工程措施,本文以四川雙江口水電站典型工程邊坡變形失穩及應急處理實踐為案例,從施工過程監測預警、邊坡變形失穩機理、現場處置、應急治理及實施效果等方面加以分析、總結,具有一定代表性。

  1工程概況與地質條件

  1.1工程概況

  雙江口水電站位于四川省阿壩州馬爾康市與金川縣交界處的大渡河上游東源足木足河和西源綽斯甲河匯合口以下約2 km處,是大渡河干流上游控制性水庫。樞紐工程由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發電系統等組成,其中泄洪建筑物包括洞式溢洪道、深孔泄洪洞、利用3號導流洞改建的豎井泄洪洞和2號導流洞改建的泄洪放空洞。

  3號導流洞進口邊坡開口高程2 473m、底板高程2 355m,最大邊坡開挖高度118m、邊坡開挖坡比1:0.5,土石方開挖總量約28萬m3。開挖坡面淺層支護采用錨桿、掛網、噴射混凝土及排水孔等措施;深層支護采用預應力錨索,設計荷載1000kN,其中高程2 425m以上布置3排、高程2 405~2 425m之間布置2排、高程2 385~2 405m之間布置2排,共計86束。

  1.2地質條件

  3號導流洞進口位于大渡河左岸斜坡上,與大渡河主流流向呈24°夾角,進口邊坡上、下游分別發育一條較淺沖溝,地形坡度較緩,約為28°~35°;邊坡出露地層巖性主要為可爾因花崗巖雜巖體一燕山早期木足渡似斑狀黑云鉀長花崗巖,地質構造以次級小斷層、節理裂隙為特征,巖體以次塊狀一鑲嵌狀結構為主,局部較破碎;邊坡物理地質作用主要表現為巖體的風化卸荷,勘探揭示左岸岸坡巖體弱風化最大水平深度約為50m;強卸荷帶內巖體松弛嚴重,卸荷裂隙較發育,裂隙普遍松弛張開0.5-5cm、最大達10cm以上,充填碎屑及次生泥,弱卸荷帶巖體較松弛,裂隙一般張開1-5mm。根據區內地下水的賦存條件,可分為第四系松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。

  2監測預警分析

  2.1現場施工過程

  2017年6月,正式啟動3號導流洞進口便道施工。2017年9月28日,按照1:0.5的坡比,自上而下啟動邊坡開口線支護施工。2018年4月29日,完成高程2 425m以上邊坡開挖及淺層支護后,按照設計要求啟動高程2 439,2 439,2 447m 3排錨索施工。2018年9月20日,3號導流洞進口邊坡高程2425m以上邊坡系統支護全部完成。3號導流洞進口邊坡原始地形地貌見圖1,截至2018年9月20日的施工形象面貌見圖2。

  2.2安全監測布置

  按照3號導流洞進口邊坡安全監測布置要求,根據開挖支護施工進度安排,由內觀監測實施單位進行錨桿應力計、多點位移計及錨索測力計的安裝埋設,其中1套錨桿應力計和1套多點位移計均布置在高程2 431m(邊坡下游側),2套錨索測力計分別布置在高程2 439m(邊坡中部)和高程2 431m(邊坡下游側)處,并按照監測工作要求開展內觀監測工作。

  2018年9月27日晚,持續開展的內觀監測表明,3號導流洞進口邊坡內觀監測數據出現異常,經現場排查發現,已開挖支護邊坡開口線后緣覆蓋層邊坡發現明顯拉裂縫,在穿過3號導流洞進口邊坡的場內交通25-2號公路距離出洞口約20m處,發現垂直洞軸線的貫穿裂縫。建設管理單位立即組織參建單位召開專題會布置現場安全管理工作,暫停3號導流洞進口邊坡施工,撤離現場人員及設備,采取交通管制措施,嚴禁人員及設備進入,并持續加密內觀監測、增加外觀監測。

  2.3監測成果分析

  2018年9月27日至10月4日,在建設管理單位的主導下,內觀監測承擔單位持續加密內觀監測,并通報每日最新安全監測成果,錨桿應力計、多點位移計、錨索測力計的內觀監測數據變化情況見圖3-5。

  從圖3可知,2018年9月27日前、后錨桿應力計實測應力分別為242.24,432.81MPa,邊坡變形導致錨桿應力明顯增長,2018年10月2日失效前錨桿應力為445.70MPa。

  從圖4可知,2018年9月27日下午,多點位移計孑L口、距孔口3m、距孔口10m處位移分別為11.40,9.41mm和4.00mm;9月27日晚,該部位孔口、距孔口3m、距孔口10m處位移分別為49.40,34.96mm和4.00mm;2018年10月3日失效前該部位孔口、距孔口3m處位移分別為111.84mm和75.18mm。

  從圖5可知,3號導流洞進口邊坡發生較大變形后,錨索測力計荷載分別增加279.89kN和197.58kN。2018年10月3日失效前錨索荷載為1624.20kN,次日上午錨索荷載為1437.91kN,超過設計荷載約50%。

  為掌握邊坡表面變形發展情況,在已開挖邊坡及后緣覆蓋層邊坡布置5個外觀監測點,2018年9月28日至10月4日,外觀監測變形測點向臨空面方向變形測值在1.7-76.3mm之間,上下游方向變形測值在-112.0--11.2 mm之間,水平合位移在-11.3-135.5mm之間,沉降測值在6.0-113.8mm之間,表面變形不穩定。

  推薦閱讀:《水利水電工程設計》雜志是經國家科委批準,由水利部天津水利水電勘測設計研究院和天津市水力發電工程學會共同主辦,向國內外公開發行的技術性刊物。

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