岩石高边坡开挖卸荷松弛准则研究与工程应用

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增刊冯学敏等：岩石高边坡开挖卸荷松弛准则研究与工程应用４５５

纽区断层较发育，其中以ＮＥ～ＮＮＥ向最为发育，且断层规模较大，如左岸矗、坛、￡断层，右岸ｆ１３、ｆ１４断层等，而近ＥＷ向断层也有一定发育，如左岸坝头厶２－９、右岸猴子坡ｆ７断层及斜穿坝基的ｆ１８断层。３．２计算条件

三维有限元模型中考虑了左、右岸发育的丘、６、６、￡１２－９、ｆ１３、ｆ１４、６８和煌斑岩脉Ｘ及边坡浅表部位的强、弱卸荷带。天然边坡有限元网格中含节点总数为１３２６８６，单元总数为２９４０５７，模型视图见图２和图３。特别针对模拟边坡开挖后卸荷松弛区（带），在开挖成型的网格中，坡面浅表单元尺寸划分为２、３、５ｍ。

图２天然边坡有限元网格（左岸视图）Ｆｉ晷２

ＦＥＭｍ髂ｈｏｆｔｈｅｎａｔｌｌｒｍｓｌ叩ｅ（１ｅｆｔｂａｎｋ、ｒｉｅｗ）

图３开挖成型边坡有限元网格（左岸视图）

Ｆｉｇ．３ＦＥＭｍｅｓｈｏｆｔｈｅｓｌｏｐｅａｆｔｅｒｅｘｃａＶａ６０ｎ

（１ｅｎｂ蚰ｋ、，ｉｅｗ）

初始地应力场是进行数值计算分析的前提条件。锦屏一级枢纽区的地应力水平较高，最大主应力平均在２０～３０ＭＰａ水平，最大达４０．４ＭＰａ，且受软弱岩带影响空间分布很不均匀，左岸受深部裂隙带的影响尤其如此。采用多元线性回归分析方法、选择岩体自重与地质构造作用作为待回归因素，分析得到了枢纽区的初始地应力场。

在天然状态及施工期，左右岸坡体内地下水位较低（接近江面）且岩体透水性较强，此分析中不考虑渗流场的影响。

枢纽区左岸上部高程砂板岩的平均抗拉强度与变模的比值佤／Ｅ＝１６．６×１０～，左岸下部高程及右岸大理岩的平均仉／Ｅ为１７．６×１０一，参考式（１）并考虑到软弱岩带的影响，计算中取极限拉应变值毛＿２０×１０～。

３．３计算结果及分析

通过计算可以得到建基面坡体的位移场、应力场以及应变场，并可以根据式（２）～（４）计算得到最大主拉应变场。图４为开挖完成时建基面最大主应变分布等值线图。

圈４开挖完成时建基面最大主应变分布等值线图

（单位Ｉ１０—５）

Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｍｓｔｒｍｕ６０ｎ∞ｎｔｏｕｒｍａｐＯｆｍａｘｉｍｕｍｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒａｉｎｉｎｔｈｅｆｂｕｎｄａｔｉｏⅡｐｌａｎｅａｎｅｒｅｘｃａｖａｔｉｏｎ（ｕｎｉｔ：ｌＯ一５）

根据判别准则可以找出可能发生开挖卸荷松弛的区域和深度。图５为开挖完成时建基面可能发生卸荷松弛的区域分布图，其中粗黑线划分部分为松弛较为严重的区域。可能发生卸荷松弛的４个区域为：①左岸建基面上游侧Ｂ断层出露点（１７３０ｍ高程）与下游侧１７０５ｍ高程点连线，至６断层出露线（上游ｌ６５ｍ高程、下游１６９５ｍ高程）之间的梯形区域；②左岸建基面上游侧￡断层出露点（１６６５ｍ高程）与下游侧１６１０ｍ高程点连线，至河床之间的梯形区域；⑨右岸ｆ１８断层出露线（上游１５９０ｍ高程、下游１６２０ｍ高程）至河床之间的梯形区域；④右岸建基面上游侧ｆ１４断层出露点（１７１０ｍ高程）与ｆ１８断层出露线之间（上游１５９０ｍ高程、下游１６２０ｍ高程）的三角形区域。

图５开挖完成时建基面松弛分布区域示意图（单位：ｌＯ＿５）Ｆ喀５Ｒｅｌ舡ａｔｉｏｎａｒｅａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｂｕｎｄａｔｉｏｎｐｌａｎｅ

ａｆｔｅｒ

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