【摘要】：擬建的怒江馬吉水電站壩址區(qū)位于云南省福貢縣馬吉鄉(xiāng),初擬的壩型為雙曲拱壩,最大壩高300m,裝機4200MW,多年平均發(fā)電量為189.7×104kW·h。壩址區(qū)地塊整體以抬升為主,在青藏高原間歇性的快速隆升背景下,隨著河流的快速下切,伴隨著淺表生的改造作用,河谷兩岸的巖體都向臨空面產(chǎn)生變形失穩(wěn)破壞。同時,應力場的改造也導致了兩岸坡體廣泛發(fā)育著潛在威脅的崩、滑、流地質(zhì)災害,它們與巖體結構特征形成關系密切。研究青藏高原快速隆升這一特殊地質(zhì)背景下的巖體結構特征,了解并分析巖體結構與巖體工程性質(zhì)的關系,對結構化巖體的穩(wěn)定性評價、預防與治理地質(zhì)災害等具有顯著的意義和科研價值。本文以云南省怒江馬吉水電站作為工程依托,在“巖體結構控制論”思想的指導下,對壩址區(qū)的巖體結構特征進行深入地分析研究,主要獲得以下幾個結論:1、基于野外實測的巖體不連續(xù)面資料,研究了馬吉水電站壩址區(qū)的巖體不連續(xù)面的地質(zhì)特征,得到壩址區(qū)不連續(xù)面的基本規(guī)律:(1)左右岸不連續(xù)面具有發(fā)育不對稱,分布不均這一特征,其中,左岸中緩傾角不連續(xù)面發(fā)育占優(yōu),所占比例在60~70%,陡傾角發(fā)育穩(wěn)定,但較少;右岸主要發(fā)育兩陡兩緩不連續(xù)面,陡傾角不連續(xù)面明顯占優(yōu);(2)壩址區(qū)兩岸陡傾角不連續(xù)面以NE-NEE組占優(yōu),中緩傾角以NNE、NE-NEE占優(yōu),走向大致相同,平行岸坡,但不同傾向,都是往岸坡外傾,傾角大體上呈“上陡下緩”,表現(xiàn)為傾角的大小隨著高高程向底高程減小,在剖面上呈現(xiàn)倒“八”字圖形;(3)壩址區(qū)內(nèi)不連續(xù)面的張開度以緊閉占優(yōu),占90%以上,其次是張開、中等張開,只有極少的不連續(xù)面張開度10mm;(4)兩岸不連續(xù)面跡長均以1~3m低的延續(xù)性占優(yōu),約占70%,其次為1m、3~10m,而10~20m、20m幾乎沒有;(5)壩址區(qū)不連續(xù)面粗糙度發(fā)育相似的分布特征:兩岸的不連續(xù)面均以波狀粗糙占優(yōu),其次是波狀稍粗、平直粗糙和平直稍粗,其他不發(fā)育;(6)壩址區(qū)不連續(xù)面裂面含水狀態(tài)發(fā)育相似分布特征,干燥和潮濕的比例比較大,其次是濕潤和浸水,滴水狀況比較少,偶見線狀流水和股狀流水的現(xiàn)象;(7)壩址區(qū)不連續(xù)面主要以無充填為主,占55%以上,其次是泥質(zhì)物和角礫碎屑,巖脈充填比較少;(8)不連續(xù)面以輕微褪色占優(yōu),中度褪色和高度褪色次之,整體來看,右岸巖體的風化與蝕變程度稍強于左岸巖體。2、基于壩址區(qū)現(xiàn)場調(diào)查的大量中緩傾角不連續(xù)面信息進行研究,探討了青藏高原隆升背景下壩址區(qū)中緩傾角不連續(xù)面發(fā)育的地質(zhì)成因,認為中緩傾角的產(chǎn)生主要是由于壩區(qū)表生改造作用的影響。怒江河谷在經(jīng)歷了青藏高原間歇性迅速上升的構造地質(zhì)背景下,先后發(fā)生了“快速下切→相對穩(wěn)定→快速下切→相對穩(wěn)定”的相互演化歷程,使得邊坡內(nèi)部的不連續(xù)面出現(xiàn)相對密集帶和相對稀疏帶。3、在對工程巖體建立三維不連續(xù)面網(wǎng)絡模型的過程中,第一步需要劃分好巖體不連續(xù)面的統(tǒng)計均質(zhì)區(qū)域,憑借均質(zhì)區(qū)的確定來構建不連續(xù)面的三維網(wǎng)絡地質(zhì)模型�；贙-S統(tǒng)計方法,首次將巖體不連續(xù)面的跡長用來確定巖體結構統(tǒng)計均質(zhì)區(qū),此方法不需要考慮樣本容量的大小,解決了實際工程里小樣本的問題;基于秩和檢驗統(tǒng)計方法,首次將巖體不連續(xù)面的產(chǎn)狀和不連續(xù)面的跡長用來確定巖體結構統(tǒng)計均質(zhì)區(qū),此方法有效避免不連續(xù)面的方向和大小對均質(zhì)區(qū)的影響。4、對不連續(xù)面的優(yōu)勢組數(shù)劃分存在問題展開了深入的分析,改良了用于傳統(tǒng)優(yōu)勢組數(shù)劃分的FCM聚類法,得到了一種基于密度算法改良FCM聚類方法。本次研究解決了FCM方法在確定巖體不連續(xù)面優(yōu)勢組數(shù)劃分中容易造成局部收斂和需要給定最初聚類中心的不足,同時引入影響不連續(xù)面特征性質(zhì)的多個參數(shù),較傳統(tǒng)的方法相比,該方法結果更加理想,收斂速度更快。5、以概率論統(tǒng)計學的思想為基礎,建立巖體不連續(xù)面三維網(wǎng)絡模型。針對傳統(tǒng)的三維網(wǎng)絡模型建模過程中遇到的問題,分別將新的算法引入到模型的建模過程,對建模過程的均質(zhì)區(qū)劃分,優(yōu)勢分組方法,不連續(xù)面跡長估計的方法,圓盤直徑的擬合都做出相應的改進,較傳統(tǒng)的建模,引入新方法的三維網(wǎng)絡模型更加符合實際,這為解決不連續(xù)面巖體工程領域提供了新的途徑。6、基于均質(zhì)區(qū)內(nèi)不連續(xù)面發(fā)育特征,構建三維網(wǎng)絡模型,并采用投影法求解不連續(xù)面的三維連通率大小。最后,得到中緩傾角不連續(xù)面連通率的分布特點:(1)從平硐的水平方向上看,不連續(xù)面的連通率大小表現(xiàn)為“外大內(nèi)小”的變化規(guī)律;(2)從平硐硐深方向上看,不連續(xù)面最佳理想截面的傾角表現(xiàn)為“外緩內(nèi)陡”的變化規(guī)律。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV221.2

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本文編號：2295729