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水利工程论文-三峡工程船闸高边坡多点位移计形变分析.doc

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水利工程论文-三峡工程船闸高边坡多点位移计形变分析.doc

水利工程论文三峡工程船闸高边坡多点位移计形变分析摘要根据三峡永久船闸高边坡多点位移计监测资料选取典型测孔进行回归分析。结果表明,对边坡变形影响最大的因素是开挖因素,随着船闸闸槽的下挖,边坡临空面的水平地应力逐步释放,边坡高度逐渐增大,边坡边界条件发生变化,使得边坡岩体向临空面变形。开挖强度越大、变形速率越大。由于锚固措施的使用开挖结束后,岩体深层变形逐渐趋于稳定。说明船闸边坡深层变形是稳定的。关键词三峡船闸边坡多点位移计形变分析1工程概况三峡永久船闸为双线五级连续船闸,布置于枢纽左岸坛子岭左侧的山体中。船闸轴线方向为SE110°58′08″,与坝轴线夹角为67°25′12″。船闸线路总长6442m,主体结构段长1607m,闸室有效尺寸为28034m。两线船闸中心线相距94m,中间保留宽57m的直立岩体隔墩。永久船闸是在山体中开挖深槽而形成的,两侧边坡开挖高度一般为70120m,最高170m。其中闸室段墙顶以下直立坡高5070m。开挖主要分两期完成,第一期为闸室墙顶以上部分的开挖,第二期为闸室直立坡的开挖。一期开挖自1994年4月开始至1995年11月完成。二期开挖自1996年4月开始至1999年4月全部开挖完成。永久船闸直立坡的边坡岩体主要为闪云斜长花岗岩(γNPt),质地坚硬,结构较完整,结构面除一些随开挖而揭露的小规模的断层外,主要以一些原生、次生节理为主,部分节理面充填有花岗岩脉。断层、节理面的产状以陡倾为主,以倾角65°75°的结构面最为发育,结构面与边坡的夹角一般大于30°。按照风化程度,永久船闸岩体从上到下依次为全强风化、弱风化、微风化及新鲜岩体,全风化层厚度约934m,弱风化层厚度约822m。由于开挖深度大,运行条件复杂,对船闸边坡及中隔墩直立墙的变形稳定提出了较高要求,为此,工程上采取边坡喷护,打高强锚杆,施加预应力锚索,以及在两岸山体开挖七层排水洞进行排水,以降低地下水等工程措施,并布置了多点位移计、钻孔测斜仪等监测仪器,监测边坡岩体深部位移,本文将对多点位移计监测资料进行专项分析。2多点位移计简介多点位移计是一种监测边坡深部位移的有效手段,它利用在岩体中钻孔后,在孔内不同深度埋设测点固定锚头,与锚头连接的测杆(测杆外用护管与灌浆水泥沙浆隔开)上装设位移读数装置来测量沿钻孔轴线上的不同深度的测点位移变化。多点位移计在船闸边坡及闸室直立墙上基本按断面布置。船闸埋设国产多点位移计的主要技术参数为量程±20mm测点数46测孔深度60m76分辨率0.01mm精度1.0F.S。3成果初步分析3.1垂直向岩体变形监测永久船闸在南北边坡170m马道以上布置垂直多点位移计观测孔,用来监测边坡深层岩体垂直变形,孔深在20~45m之间。资料表明,永久船闸开挖产生的岩体垂直方向的变形基本上是回弹变形,其变形主要产生在船闸开挖期间。岩体回弹变形主要集中在边坡岩体上部,这主要是由于上部岩体位移受岩体的风化程度、地表施工干扰、爆破振动、地表水以及温度等因素影响较大,同时开挖卸荷引起的松弛变形对近地表岩石的影响更显著。由于垂直孔多点位移计埋设于170m高程以上且远离二期开挖区,故实测测点变形较小,随着开挖的结束,回弹变形趋于稳定,垂直孔回弹变形基本稳定在5.0mm以下。13.2高边坡排水洞洞壁到边坡间岩体卸荷松弛变形监测为监测永久船闸两侧高边坡岩体在船闸开挖过程中向临空面方向的卸荷松弛变形,在南、北坡3~6层边坡排水洞内埋设了水平向多点位移计来进行监测。其中35层排水洞的多点位移计埋设在闸室直立坡范围内,可以较好监测到排水洞洞壁到直立坡间岩体随槽挖岩体高程降低而产生的向船闸开挖临空面方向的岩体深部水平变形情况。开挖期间主要的变形是卸荷松弛引起的回弹变形,边坡岩体向临空面方向的水平位移已稳定,实测水平位移一般在3.9~25.0mm,变形主要发生在开挖期间,随着闸室南北槽开挖的完成,变形渐趋减小,目前年变幅大多在0.5mm以内,趋于稳定。从分布图1可以看出,各测孔的变形基本上是越靠近边坡的测点其位移量越大,从1997年5月到1999年二期工程开挖期间靠近边坡的测点位移增长较快,靠近硐室的测点位移增长较慢,说明开挖引起的卸荷松弛的影响范围一般在10~20m之间,松弛由外向内减弱。3.3中隔墩及其闸室直立坡岩体水平向回弹变形监测为了监测中隔墩及其闸室直立坡岩体和潜在不稳定块体的深部水平回弹变形情况,设计在中隔墩一、二、三闸首和闸室直立坡等部位布置了多点位移计。通过初步分析,潜在不稳定块体(除f5块体、f1239块体外)的变形特点如下1999年埋设的多点位移计变形在3.6mm以内,变形已稳定2000年后埋设的多点位移计绝大多数的最大累积回弹变形在1.5mm以内,部分测点表现为压缩变形,压缩变形一般在2.0mm以内,且目前已稳定。表明中隔墩及其闸室直立坡岩体的深部水平变形已稳定,未见不利于中隔墩和闸室直立坡稳定的深层岩体变形。23.4不稳定块体监测3.4.1f1239块体监测(1)f1239区上部岩体受压,变形指向坡里,压缩变形量一般不超过3mm。变形值自1999年9月以来基本稳定,这反映该区的断层带基本没有张开趋势,块体基本处于稳定状态。(2)f1239区上部的压缩变形出现在98年秋冬季至99年春季期间,此时锚索在测孔周边区域施工,多点位移计的压缩变形可能是由锚索加固引起的,该部位锚索施工结束后,压缩变形值基本稳定。3.4.2f5块体监测多点位移计监测成果总体显示,测值在3.99~2.0mm之间。从图2可知,M03CZ32测孔岩体变形较大值都出现在1999年,此后测值稳定,初步分析认为M03CZ32测孔压缩变形较大主要是该部位的锚索施工引起的,随着锚固施工的结

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