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我国地域辽阔,幅员广大,水能资源蕴藏量居世界首位。我国碳酸盐岩层的分布十分广泛,这些区域岩溶发育,水利水电资源也十分丰富,为了开发这些地区丰富的水利电力资源,就必须解决好由于岩溶发育带来的许多复杂问题,如库、坝岩溶渗漏问题,岩溶坝基(坝肩)承载力和稳定性问题,边坡稳定问题,地下洞室的涌水和稳定问题,以及因岩溶发育引起的水库诱发地震和岩溶塌陷问题等。我国近三四十年来在岩溶发育地区建造水利水电工程,取得了不少成功的经验,但同时也还存在不少疑难问题有待更好解决,其中岩溶洞穴和裂隙的发育对水库大坝坝基和坝肩的稳定性影响是一个较为普遍和复杂的问题,在勘察设计和研究中加强岩溶坝基的稳定问题研究是十分重要的。
贵州岩溶分布面积占全省的70%以上,岩溶形态丰富复杂,裂隙洞穴迂回曲折,纵横交错。本文所研究的黔中水利枢纽工程平寨坝址就位于贵州省中西部典型的岩溶分布区中,坝址区岩溶发育强烈,坝址附近分布有多个岩溶地下水系统和大型溶洞,且坝址位于背斜核部附近,发育一些大型的节理以及与鸡场背斜相伴生的劈理,可能形成较为复杂的溶蚀结构。由于岩体中发育各种岩溶形态,破坏了岩体的完整性,使局部岩体架空呈架空结构。岩体成为不连续、非均质的各向异性体,在大坝及库水作用下,岩体中应力分布极为复杂,局部将因应力集中而破坏,这无疑不利于大坝稳定。因此,在建坝之前,对平寨坝址左岸岩溶发育规律及其对建坝的影响进行勘查研究,并在此基础上对左坝肩受岩溶系统影响下的稳定性建立相关模型进行计算分析是非常重要的。
本文通过对黔中水利枢纽工程平寨坝址岩溶进行调查与研究,基本上掌握了坝址左岸岩溶的发育规律,并在此基础上对拱坝左坝肩的稳定性建立有限元模型进行了模拟计算,主要的结论如下:
1.坝址左岸由于岩溶发育强烈,卸荷裂隙和构造裂隙也十分发育,因此左岸坝基可能存在渗漏问题,其渗漏通道以岩溶、裂隙为主。河床及右岸相对左岸岩溶发育弱,处理难度也相对简单。
2.岩溶发育对平寨坝址岩体稳定存在某些不利影响。对拱坝产生的影响主要为岩溶不均一引起的两岸不均匀受力和变形问题,处理难度较大。
3.左坝肩附近溶洞较多,本文计算仅考虑了K2溶洞对坝肩稳定性的影响,计算表明在荷载作用下该溶洞可能发生破坏并导致大坝失稳,因此在设计施工之前必须需对坝肩附近溶洞进行详细勘察,深入掌握拱端岩溶洞穴空间分布及其拱端的关系、拱端岩体裂隙发育及其组合关系、岩体的强度与变形性质、参数,并采取混凝土堵洞等加固措施。