肖珍珍，張 林，陳 媛，李 征，黃剛海

(四川大學(xué) 水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、水利水電學(xué)院，成都 610065)

0 引 言

西部地區(qū)是我國(guó)重要的能源基地，大批水電工程正在規(guī)劃或者建設(shè)當(dāng)中。其中，拱壩作為高次超靜定空間殼體結(jié)構(gòu)，以其混凝土體積小、超載能力強(qiáng)、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展[1]。拱壩作為重要水工建筑物，適合建設(shè)在U型或V型河谷，在地形、地質(zhì)條件允許的前提下，是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都很好的壩型[2]，然而復(fù)雜地質(zhì)條件對(duì)拱壩和地基的穩(wěn)定性將產(chǎn)生極其不利的影響[3]。位于瀾滄江上的小灣拱壩，壩高294.5 m，樞紐區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，存在不同規(guī)模的斷層、蝕變巖帶、擠壓帶和節(jié)理裂隙等一系列地質(zhì)缺陷[4]；位于大渡河上的大崗山拱壩，壩高210 m，主要存在小斷層、節(jié)理裂隙和沿巖脈發(fā)育的擠壓破碎帶等不良地質(zhì)構(gòu)造[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約有40%的大壩失事是由于壩基地質(zhì)缺陷或處理不當(dāng)所致[6]。由于拱壩主要通過(guò)拱的作用將荷載傳遞到兩岸壩肩巖體，因此壩肩巖體的穩(wěn)定性是影響高拱壩整體穩(wěn)定的重要因素，拱壩壩肩巖體的穩(wěn)定分析是拱壩設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行的首要問(wèn)題[7]。而當(dāng)巖體被斷層、裂隙、軟弱帶等結(jié)構(gòu)面切割成巖塊，對(duì)建筑物穩(wěn)定與變形將產(chǎn)生極大影響[8]，當(dāng)巖塊可能滑移時(shí)，壩肩可能產(chǎn)生失穩(wěn)。因此，找到對(duì)壩肩穩(wěn)定起控制作用的結(jié)構(gòu)面，尋求安全系數(shù)最小的 “關(guān)鍵塊體”，對(duì)于工程局部加固、提高壩肩穩(wěn)定性具有一定參考意義。

某RCC高拱壩壩址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，壩肩抗滑穩(wěn)定問(wèn)題突出。本文采用試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法：由三維地質(zhì)力學(xué)模型超載法破壞試驗(yàn)，研究天然地基條件下主要結(jié)構(gòu)面變位分布特征，評(píng)價(jià)其安全度，找出對(duì)左右兩岸壩肩穩(wěn)定起控制作用的結(jié)構(gòu)面；并建立三維非線性有限元計(jì)算模型，與試驗(yàn)成果互為補(bǔ)充。在此基礎(chǔ)上，基于塊體理論研究各結(jié)構(gòu)面相互切割下滑移塊體的產(chǎn)生和發(fā)展，評(píng)定巖塊安全系數(shù)，為工程局部加固提供參考依據(jù)，以進(jìn)一步提高壩肩抗滑穩(wěn)定性。

1 地質(zhì)構(gòu)造及結(jié)構(gòu)面特點(diǎn)

某RCC拱壩最大壩高132.0 m(不含墊座)，為世界級(jí)高碾壓混凝土拱壩。該工程地處深山峽谷區(qū)，壩址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體變模差異大，斷層和長(zhǎng)大裂隙密集帶縱橫交錯(cuò)，層間剪切帶橫切山谷，節(jié)理巖體發(fā)育。

壩址區(qū)地表出露斷層有F10、f2、f4、f5，其中F10為一橫河向斷層，主要由碎裂巖、裂隙密集帶、糜棱角礫巖組成；f2發(fā)育于左岸；f4發(fā)育于左岸下層棧道以下陡壁上，局部分布于右岸壩肩，后緣邊界為卸荷張裂隙；f5斜切左右兩岸，出露在河床建基面、右岸拱肩槽、左壩肩下游巖體表面。壩址區(qū)發(fā)育fj1～fj4共4個(gè)層間剪切帶，平行于層面， fj1位于河水位附近，fj2位于下層棧道附近，fj3、fj4位于壩頂高程附近，均傾向下游。壩址區(qū)主要發(fā)育裂隙密集帶L1、L2于左岸陡壁。Lp285為大裂隙，與L2在壩肩中部發(fā)生相互切割，并在拱肩槽內(nèi)出露。此外還存在四組發(fā)育的節(jié)理裂隙。工程地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖1。

圖1 工程地質(zhì)剖面圖Fig.1 Engineering geological profile

2 三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)

2.1 模型設(shè)計(jì)與制作

綜合考慮壩址區(qū)地形地質(zhì)條件、試驗(yàn)場(chǎng)地規(guī)模及精度要求，并根據(jù)壩肩與壩基地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)及工程樞紐布置情況，選定模型幾何比CL=150，變模比CE=150、容重比Cγ=1。模擬范圍相當(dāng)于原型工程390 m×420 m×300 m(縱向×橫向×高度)，壩基模擬深度110 m，超壩高2/3，滿足試驗(yàn)要求。

由模型材料力學(xué)指標(biāo)擬定配合比，壩體與墊座采用重晶石粉、石膏、水、少量添加劑等澆筑而成；巖體以重晶石粉、高分子材料和機(jī)油為主，由BY-100半自動(dòng)壓模機(jī)壓制成塊；鑒于結(jié)構(gòu)面是控制壩與地基變形和整體穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，配合使用不同材料的薄膜，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度相似關(guān)系的模擬，用敷填法對(duì)小寬度結(jié)構(gòu)面進(jìn)行制模，用填壓法對(duì)大寬度結(jié)構(gòu)面制模。此外，對(duì)節(jié)理裂隙按產(chǎn)狀制模，充分考慮制模順序，以模擬相互交割的結(jié)構(gòu)面。原型和模型主要材料力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 原型和模型主要材料力學(xué)參數(shù)Tab.1 Mechanical parameters of prototype and model materials

注：E為變形/彈性模量，f為摩擦因數(shù)，c為黏聚力。

試驗(yàn)荷載組合考慮：上下游水壓力+淤沙壓力+自重+溫升。自重由密度相似模擬，用WY-300/Ⅷ型8通道自控油壓穩(wěn)壓裝置供壓，以小噸位液壓千斤頂加載以模擬壩上游面水沙荷載，按溫度當(dāng)量荷載模擬溫度荷載，考慮最不利的溫升條件。

2.2 結(jié)構(gòu)面影響分析

采用超載法破壞試驗(yàn)：先預(yù)壓模型，逐步加載至一倍正常荷載，測(cè)試壩與地基在正常工況下工作性態(tài)，進(jìn)而以0.2～0.3P0(正常工況下水荷載)的步長(zhǎng)逐級(jí)對(duì)上游水荷載超載，直至壩與地基發(fā)生變形失穩(wěn)。本文著重由相對(duì)變位與超載系數(shù)關(guān)系曲線分析主要結(jié)構(gòu)面變位分布特征，評(píng)價(jià)其安全度，找出起關(guān)鍵控制作用的結(jié)構(gòu)面，研究壩肩抗滑穩(wěn)定性。

(1)斷層f5。超載系數(shù)Kp=1.0時(shí)，f5相對(duì)變位較小，變位值隨著荷載的增加而增大；超載階段，壩肩部位在Kp=3.0～3.6，壩基部位在Kp=3.6～4.0時(shí)，變位曲線出現(xiàn)較大的波動(dòng)和明顯拐點(diǎn)，此后測(cè)點(diǎn)變幅明顯增大，結(jié)構(gòu)面相對(duì)錯(cuò)動(dòng)較大，出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢(shì)。高程不同時(shí)，建基面附近測(cè)點(diǎn)變位大于下部；高程相同時(shí)，河床處測(cè)點(diǎn)變位大于山體內(nèi)。

f5在拱推力作用下向下游錯(cuò)動(dòng)，在左壩肩處露出表面和內(nèi)部測(cè)點(diǎn)相對(duì)變位遠(yuǎn)大于其他結(jié)構(gòu)面，壩肩測(cè)點(diǎn)變位大于壩基，尤其是壩肩中部，沿結(jié)構(gòu)面錯(cuò)位較大并產(chǎn)生貫穿性裂縫，究其原因是發(fā)育多條相互切割的裂隙L1、L2、Lp285，巖體完整性較差，從而導(dǎo)致壩肩承載力較低、變位較大。

(2)斷層f4。右岸f4在Kp=2.4～3.0，左岸f4在Kp=3.0～3.6 時(shí)，變位曲線發(fā)生波動(dòng)、出現(xiàn)拐點(diǎn)，相對(duì)錯(cuò)動(dòng)較大；在Kp>5.0以后，變位曲線發(fā)生轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)不穩(wěn)定的趨勢(shì)。斷層f4在拱推力作用下結(jié)構(gòu)面向下游發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，位于右岸壩拱端附近的測(cè)點(diǎn)變位較大，而位于左壩肩下部巖體及河床基巖內(nèi)的測(cè)點(diǎn)變位相對(duì)較小，尤其是位于壩基內(nèi)的測(cè)點(diǎn)變位較小。

(3)長(zhǎng)大裂隙Lp285。Lp285變位曲線在Kp=3.4～3.8時(shí)，整體發(fā)生明顯波動(dòng)、出現(xiàn)拐點(diǎn)，在拱推力作用下結(jié)構(gòu)面向下游發(fā)生相互錯(cuò)動(dòng)，布置在▽2 020 m高程測(cè)點(diǎn)變位相對(duì)較大。

(4)裂隙密集帶L1、L2。裂隙密集帶L1相對(duì)變位遠(yuǎn)小于其他結(jié)構(gòu)面，但由于位于拱肩槽的上游側(cè)，超載過(guò)程中出現(xiàn)拉裂破壞。裂隙密集帶L2變位曲線在Kp=3.0～3.6時(shí)，發(fā)生波動(dòng)、出現(xiàn)拐點(diǎn)。拱推力作用下結(jié)構(gòu)面向下游發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，拱端下游測(cè)點(diǎn)相對(duì)位移值較大，其余遠(yuǎn)離拱端或位于拱端上游測(cè)點(diǎn)相對(duì)變位較小，并由于與Lp285于左壩肩中部抗力體內(nèi)相互切割，削弱該抗力體完整性，相對(duì)變位較大。

(5)層間剪切帶fj1～fj4。在荷載作用下，fj1～fj4發(fā)生向下游的順河向變位和向河谷的橫河向變位，其中左岸的相對(duì)變位稍大于右岸。在超載階段，各層間剪切帶的變位曲線相繼發(fā)生波動(dòng)，在不同超載倍數(shù)下出現(xiàn)拐點(diǎn)。左岸fj2、fj3之間及fj3、fj4附近巖體表面變位較大，右岸fj3、fj4附近巖體變位值相對(duì)較大。

結(jié)構(gòu)面典型變位曲線見(jiàn)圖2。由試驗(yàn)成果綜合分析可得，影響左壩肩及抗力體變形和穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面是f5、f4、Lp285、L2、fj2、fj3、fj4；影響右壩肩及抗力體變形和穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面是f4及Lp4-x、fj3、fj4。

圖2 LP285相對(duì)位移-超載系數(shù)關(guān)系曲線Fig.2 Displacement and overload factor variation curves at LP285

綜合分析兩壩肩巖體、壩體下游面典型高程表面變位(應(yīng)變)、兩壩肩及基巖中軟弱結(jié)構(gòu)面內(nèi)部相對(duì)變位與超載關(guān)系曲線，根據(jù)各曲線的波動(dòng)、拐點(diǎn)、增長(zhǎng)幅度、轉(zhuǎn)向等超載特征及試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)模型破壞形態(tài)得到：壩肩整體穩(wěn)定起裂超載安全系數(shù)K1=1.4～2.2；非線性變形超載安全系數(shù)K2=3.4～4.3；極限超載安全系數(shù)K3=6.3～6.6。壩肩整體穩(wěn)定滿足要求。但兩壩肩結(jié)構(gòu)面對(duì)壩肩穩(wěn)定存在削弱，需進(jìn)一步研究進(jìn)行處理。

3 有限元計(jì)算

3.1 計(jì)算模型

為與模型試驗(yàn)對(duì)比分析，本文取一定范圍壩肩(基)巖體和壩體建立三維非線性有限元模型進(jìn)行計(jì)算：橫河向以左右壩肩為界，左右岸均往山里延伸150 m；順河向以河床壩底中心為界，上游取200 m，下游取300 m；建基面向壩下延伸300 m。

計(jì)算范圍考慮與模型試驗(yàn)保持一致，涉及控制壩肩穩(wěn)定的各類(lèi)巖體及結(jié)構(gòu)面，壩體采用solid65單元，巖體采用solid45單元，采用彈塑性材料模型及D-P屈服準(zhǔn)則計(jì)算，模型兩岸邊界垂直河向約束，底面為三向固定約束，上、下游邊界順河向約束。三維非線性有限元計(jì)算模型見(jiàn)圖3。計(jì)算方案考慮與模型試驗(yàn)相同：正常蓄水位+淤沙壓力+自重+溫升，研究壩與地基在正常工況下工作性態(tài)和超載特性。

圖3 三維非線性有限元模型Fig.3 Three-dimensional nonlinear finite element model

3.2 成果分析

(1)結(jié)構(gòu)面總體變位分布特征。由變位曲線分析，超載系數(shù)Kp=1.0時(shí)，各斷層和裂隙變位均較小，順河向變位大于橫河向，隨著Kp增大，各典型測(cè)點(diǎn)變位顯著增大，分布規(guī)律與正常工況相同，當(dāng)Kp=1.2～2.0時(shí)變形曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，表明此后斷層變位增幅加大；當(dāng)Kp=3～4時(shí)，出現(xiàn)另一拐點(diǎn)，此后測(cè)點(diǎn)變位隨Kp增加迅速增長(zhǎng)，當(dāng)Kp=6～7時(shí)，位移曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，此時(shí)各結(jié)構(gòu)面相繼出現(xiàn)較大變形，結(jié)構(gòu)將失穩(wěn)破壞。斷層順河向位移與超載系數(shù)關(guān)系曲線見(jiàn)圖4。

圖4 結(jié)構(gòu)面順河向位移與超載關(guān)系曲線Fig.4 Displacement along the river and overload factor variation curves of structural planes

(2)安全性評(píng)價(jià)。斷層f5、層間剪切帶fj1～fj4及各典型高程壩踵，在Kp=1.0時(shí)出現(xiàn)少量塑性破壞區(qū)；隨后塑性破壞區(qū)擴(kuò)大并向上游發(fā)展，壩肩出現(xiàn)小區(qū)域塑性破壞區(qū)；當(dāng)Kp=3.0～4.0時(shí)，各典型高程壩肩上游壩踵巖體塑性區(qū)繼續(xù)擴(kuò)大，并與下游結(jié)構(gòu)面貫通；當(dāng)Kp=7.0時(shí)，塑性區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，壩肩巖體全部處于塑性狀態(tài)，fj3、fj4上下游出露部分全部貫通。非線性變形塑性圖見(jiàn)圖5。有限元計(jì)算成果表明，壩肩整體穩(wěn)定的起裂超載安全系數(shù)K1=1.0～2.0；非線性變形超載安全系數(shù)K2=3.0～4.0；極限超載安全系數(shù)K3=6.0～7.0。壩肩整體穩(wěn)定滿足要求。

圖5 Kp=7.0時(shí)壩肩塑性破壞分布圖Fig.5 The plastic profile of dam abutment as Kp=7.0

4 典型塊體抗滑穩(wěn)定分析

美國(guó)R.E.Goodman教授和石根華教授以具有明顯滑動(dòng)面的空間巖體運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象的塊體理論[9]，普遍用于巖體工程的穩(wěn)定性研究。盡管壩肩穩(wěn)定滿足要求，鑒于復(fù)雜結(jié)構(gòu)面相互切割成滑移塊體，對(duì)壩肩抗滑穩(wěn)定極為不利，因此，根據(jù)滑裂面的產(chǎn)生和發(fā)展，破壞過(guò)程和破壞形態(tài)，分析壩肩塊體抗滑穩(wěn)定性，找出安全系數(shù)最小的“關(guān)鍵塊體”，可為工程局部加固提供依據(jù)，以進(jìn)一步提高壩肩穩(wěn)定性。

4.1 滑裂面失穩(wěn)判定區(qū)間

(1)滑動(dòng)模式分析。拱壩左右壩肩由于存在多級(jí)底滑面，并發(fā)育有復(fù)雜斷層和長(zhǎng)大裂隙密集帶為側(cè)裂面，因此在拱端合力作用下，壩肩塊體可能以性狀較差的層間剪切帶為潛在底滑面，作階梯狀滑出或抽屜式滑出，主要存在以下幾種滑動(dòng)破壞模式：①左壩肩滑動(dòng)模式Ⅰ，以fj2、fj3或?qū)用鏋榈谆?，Lp285、f5為側(cè)滑面；②左壩肩滑動(dòng)模式Ⅱ，以fj3或?qū)用鏋榈谆?，L285、L2為側(cè)滑面；③右壩肩滑動(dòng)模式Ⅰ，以fj3為底滑面，f4或卸荷裂隙Lp4-x為側(cè)滑面?；瑒?dòng)示意見(jiàn)圖6～圖8。

圖6 左壩肩滑動(dòng)模式ⅠFig.6 Sliding modelⅠof left abutment

圖7 左壩肩滑動(dòng)模式ⅡFig.7 Sliding modelⅡof left abutment

圖8 右壩肩滑動(dòng)模式ⅠFig.8 Sliding modelⅠof right abutment

(2)滑裂面失穩(wěn)區(qū)間。壩肩斷層等軟弱結(jié)構(gòu)面相互切割構(gòu)成典型滑塊，在拱推力的作用下，內(nèi)部裂縫的組合可能形成一條臺(tái)階狀或鋸齒狀的貫通的不連續(xù)面，隨結(jié)構(gòu)面內(nèi)部相對(duì)位移Δδ增加將導(dǎo)致應(yīng)力增長(zhǎng)，當(dāng)不規(guī)則的不連續(xù)面被磨平后，應(yīng)力可能快速釋放，結(jié)構(gòu)面內(nèi)部相對(duì)位移Δδ迅速增長(zhǎng)，發(fā)生非線性大變形。因此，根據(jù)測(cè)得各典型塊體滑裂面內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)變位與超載系數(shù)關(guān)系曲線的波動(dòng)、拐點(diǎn)、增長(zhǎng)幅度、轉(zhuǎn)向等超載特征，可以在綜合分析出滑裂面非線性變形超載安全系數(shù)K2的同時(shí)，歸納總結(jié)滑裂面發(fā)生非線性變形的內(nèi)部相對(duì)變位Δδ失穩(wěn)臨界值判定區(qū)間①底滑面：左岸fj2在非線性超載安全系數(shù)K2=2.4 ～ 3.0時(shí)，內(nèi)部相對(duì)變位Δδ=10～30 mm；左岸fj3在K2=3.4～3.8時(shí)，Δδ=10～20 mm，右岸fj3在K2=3.0～3.4時(shí)，Δδ=8～20 mm；左岸fj4在K2=3.4～4.0時(shí)，Δδ=8～20 mm，右岸fj4在K2=4.0～4.3時(shí)，Δδ=6～15 mm；右岸f4在K2=2.4～3.0時(shí)，Δδ=20～28 mm。②側(cè)裂面：左岸f5在K2=3.0～3.6時(shí)，Δδ=50～150 mm；左岸Lp285在K2=3.4～3.8時(shí)，Δδ=20～45 mm；左岸L2在K2=3.0～3.6時(shí)，Δδ=10～20 mm。

由以上可分析得到該工程壩肩典型塊體滑裂面非線性滑動(dòng)失穩(wěn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律：典型塊體側(cè)裂面非線性超載安全系數(shù)K2=3.0～3.4，內(nèi)部相對(duì)變位極Δδ-般在增長(zhǎng)至10～50 mm時(shí)，結(jié)構(gòu)面開(kāi)始發(fā)生非線性大變形，即側(cè)裂面發(fā)生非線性大變形的相對(duì)變位臨界值為Δδ=10～50 mm。典型塊體底滑面非線性超載安全系數(shù)K2=2.4～4.0，內(nèi)部相對(duì)變位值Δδ一般在增長(zhǎng)至6～20 mm時(shí)，結(jié)構(gòu)面開(kāi)始發(fā)生非線性大變形，即底滑面發(fā)生非線性大變形的相對(duì)變位臨界值為Δδ=6～20 mm。

通過(guò)上述總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，該壩肩典型塊體的底滑面相較于側(cè)裂面在拱推力的作用下更早發(fā)生破壞，并且其相對(duì)變位值Δδ較底滑面大，說(shuō)明底滑面抗滑穩(wěn)定性較側(cè)裂面差，非線性變形對(duì)壩肩塊體的影響更為嚴(yán)重，典型塊體在拱推力的作用下，首先在底滑面發(fā)生非線性大變形，并最終導(dǎo)致典型塊體的滑動(dòng)產(chǎn)生。

4.2 塊體穩(wěn)定安全度評(píng)價(jià)

各滑動(dòng)破裂面組合成滑移塊體，影響壩肩穩(wěn)定性。典型塊體穩(wěn)定安全度，主要由典型塊體滑移的側(cè)裂面及底滑面表面、內(nèi)部測(cè)點(diǎn)相對(duì)變位與超載系數(shù)關(guān)系曲線，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的破壞形態(tài)綜合判定。尤其是各側(cè)裂面及底滑面內(nèi)部相對(duì)變位關(guān)系曲線的波動(dòng)、拐點(diǎn)、增長(zhǎng)幅度、轉(zhuǎn)向等滑動(dòng)失穩(wěn)特征，作為判斷典型塊體安全系數(shù)的主要依據(jù)。壩肩破壞形態(tài)見(jiàn)圖9～圖10。

圖9 左壩肩破壞形態(tài)圖Fig.9 Failure pattern of left abutment

圖10 右壩肩破壞形態(tài)圖Fig.10 Failure pattern of right abutment

左壩肩兩種典型塊體表面破壞嚴(yán)重、裂縫相互貫通，塊體底滑面及側(cè)裂面相互錯(cuò)動(dòng)。側(cè)裂面f5在出露處裂縫沿結(jié)構(gòu)面完全貫通，向上擴(kuò)展至壩頂與層間剪切帶fj3、fj4相交；側(cè)裂面L2、Lp285在出露處拉裂破壞嚴(yán)重，裂縫沿結(jié)構(gòu)面開(kāi)裂、擴(kuò)展并相互貫通；底滑面fj3、fj4在出露處裂縫沿結(jié)構(gòu)面自拱端向下游延伸；fj2～fj4間巖層沿層面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)生大量裂縫。右壩肩在滑移塊體影響下破壞程度較輕，主要是由于側(cè)裂面f4在發(fā)育規(guī)模較小。底滑面fj3在出露處產(chǎn)生貫通性裂縫，沿結(jié)構(gòu)面自拱端向下游延伸，在fj3、fj4附近巖體表面產(chǎn)生多條沿巖層層面裂縫。

由塊體穩(wěn)定安全度判定原則可分析得出，左壩肩滑動(dòng)模式Ⅰ塊體安全綜合安全系數(shù)2.4～3.0，左壩肩滑動(dòng)模式Ⅱ塊體安全綜合安全系數(shù)為3.4～3.8；右壩肩滑動(dòng)模式Ⅰ塊體安全綜合安全系數(shù)為3.0～3.4。

5 結(jié)論及建議

(1)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)成果表明，影響該RCC高拱壩左壩肩變形與穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面是f5、f4、Lp285、L2、fj2、fj3、fj4；影響右壩肩變形與穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面是f4、Lp4-x、fj3、fj4。破壞區(qū)域集中在壩肩巖體中上部，各結(jié)構(gòu)面在出露處及附近巖體破壞嚴(yán)重，左壩肩軟弱結(jié)構(gòu)面相對(duì)集中并相互切割，嚴(yán)重影響壩肩變形和穩(wěn)定。

(2)模型試驗(yàn)表明壩肩整體穩(wěn)定非線性變形超載安全系數(shù)K2=3.4 ～ 4.3，有限元計(jì)算K2= 3.0 ～ 4.0，成果相近，互為補(bǔ)充，壩肩整體穩(wěn)定滿足要求。但由于左右壩肩結(jié)構(gòu)面的存在，對(duì)壩肩抗滑穩(wěn)定極為不利。模型試驗(yàn)成果表明，結(jié)構(gòu)面相互切割形成多級(jí)底滑面，其抗滑穩(wěn)定性較側(cè)裂面差，非線性變形對(duì)壩肩塊體的影響更為嚴(yán)重。3種典型塊體滑移模式下，左壩肩滑移模式Ⅰ為影響壩肩穩(wěn)定的“關(guān)鍵塊體”，試驗(yàn)分析“關(guān)鍵塊體”綜合安全系數(shù)為2.4～3.0，對(duì)壩肩穩(wěn)定存在削弱，需進(jìn)行加固處理。

(3)該RCC高拱壩地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層和長(zhǎng)大裂隙密集帶縱橫交錯(cuò)，層間剪切帶橫切山谷，壩肩加固處理十分重要。尤其是兩壩肩中上部主要結(jié)構(gòu)面和附近巖體，建議采取預(yù)應(yīng)力錨索、混凝土置換、固結(jié)灌漿等措施。同時(shí)建議對(duì)影響壩基變形、右壩肩下游邊坡穩(wěn)定及庫(kù)區(qū)防滲的結(jié)構(gòu)面適當(dāng)處理。

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