绩溪抽水蓄能电站上库左岸卸荷裂隙对边坡岩体位移的影响分析

王 靖 江金亮 张京斌

（1.河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京210098；2.河海大学大禹学院，江苏 南京210098）

0 引言

安徽绩溪抽水蓄能电站(以下简称绩溪抽蓄)位于安徽省绩溪县伏岭镇境内，绩溪抽蓄上水库位于登源河北支流赤石坑沟源头段，库岸地形陡峻，卸荷作用强烈，左库岸为层状顺向结构边坡，卸荷带内顺层卸荷裂隙及层间挤压破碎带发育频度高、张开宽度大，多充填次生黄泥、岩屑及铁锰质等，性状差，抗剪强度低，以纯泥型为主，岩屑夹泥型次之。

卸荷裂隙是自然地质作用和人工开挖使岸坡岩体应力释放和调整而形成的一种与岸坡倾向相同的裂隙，在水利水电工程高边坡中经常遇到，对高边坡的稳定性有着重要的影响[1]。

对卸荷条件下的岩体力学特征的研究常规方法有力学加卸载法，即针对实际工程问题概化出典型的裂隙岩体模型，通过不同的加卸载路径下的相似材料物理模型试验，研究卸荷裂隙，现阶段在卸荷岩体的强度、变形破坏、尺寸效应方面以及卸荷条件下岩体的破坏形态及裂隙的扩展演化方面的研究均已比较深入和成熟[2]。

然而，自然边坡在漫长的地质构造及自然风化作用下表面产生风化卸荷，岩体基本上处于平衡状态，在进行人工切削边坡和深切边坡后，自然平衡遭到严重破坏，岩体至少在一个方向大面积卸荷，造成应力的二次调整，局部可能存在拉应力，应力应变极为复杂和不利，此时常规的力学加载方法已经不再能满足研究需要；数值模拟方法则是通过计算机软件模拟天然卸荷过程， 如河谷下切开挖洞室等应力释放，重现卸荷过程中岩土体内应力调整和位移规律。

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1 问题简化与模型建立

考虑卸荷裂隙的影响后，X 轴方向位移最大值为18.501mm，分布在卸荷裂隙与坡面相交处，坡面附近位移最小值为8.902mm，分布在坡内； 塑形应变云图中可见坡顶卸荷裂隙内有显著的塑性变形区域，边坡其他区域内均为发生塑性形变。

本计算是针对二维平面应变问题进行处理，具体计算模型参数见表2。

对考虑岩体卸荷后的有限元模型进行网格剖分，采用四边形单元进行剖分，结果见图3。 考虑卸荷裂隙[3]时，由于裂隙宽度远小于裂隙延伸长度，为了保证单元质量以及运算的精确性，故对裂隙单独进行加密剖分，最终共剖分单元6318 个，节点19165 个。

基于图3所示概率图，在基于波束成形的一对一无线充电过程中，情况1-情况4发生的概率可分别用pc1、pc2、pc3、pc4表示：

根据以上实测资料以及卸荷裂隙分布特征，建立绩溪抽蓄左岸卸荷边坡的地质模型如图1，岩层层面产状同卸荷裂隙产状，在图中未标明。

图1 绩溪抽蓄上库左岸边坡地质模型

水泥混凝土路面共振碎石化技术是从国外引进而来的一种技术，针对水泥路面进行碎石化并加以利用，在上面铺筑沥青路面，达到旧混凝土路面重复利用的目的。在国内 “白加黑”改造工程中应用较多。对旧混凝土路面碎石化共振技术的探讨可以深入了解技术的本质，为类似工程积累一些有益的经验。

表1 绩溪抽蓄上库岩石（体）及结构面物理力学指标建议值表

最终建立起边坡概化模型，如图2。

最后是关于卸荷裂隙的概化，根据地质模型中裂隙平行、近等距分布的特征， 并且考虑模型的合理有效简化以及高效的数值运算，特取5 条平均分布在坡面上的卸荷裂隙做考虑， 裂隙延伸至坡面一下50m 深度（弱卸荷的下限埋深）处，裂隙面张开50cm，次生充填岩屑及泥。

图2 绩溪抽蓄上库左岸边坡概化模型

其中风化风带界限和卸荷裂隙分带，即弱风化下限、微风化下限、强卸荷下限和弱卸荷下限四条界限，由钻孔资料揭示的埋深确定。

表2 计算模型力学参数取值

2 计算模型及边界条件

模型的左右边界分别设置X 轴方向的位移约束，即横河向位移为0；下边界设置X、Y 两个方向的位移约束，即为固定边界；坡面为自由表面，无约束。模拟卸荷裂隙的考虑与否对天然边坡稳定性的影响时，荷载只需要考虑重力。

本文拟采用ANSYS 软件对边坡稳定性进行数值模拟分析， 为了易于得到较好的网格剖分效果，特针对上述地质模型进行概化处理。

上述边坡卸荷裂隙实际分布揭露该边坡各组裂隙呈大致平行、等间距状，据此从四组主要裂隙中取一组优势裂隙，产状为平行于岩层面，倾角70°，强卸荷带裂隙平行间距10m，弱卸荷带平行间距30m。

图3 考虑卸荷裂隙时网格剖分

图4 考虑裂隙后边坡X 方向位移以及边坡塑性应变云图

根据绩溪抽蓄可行性研究勘察工作成果， 对比左岸边坡各个剖面，特选取如下剖面，将问题简化为平面应变问题，对边坡进行二维有限元分析。

3 结果分析

结果显示，卸荷裂隙切割边坡岩体，并且张开充填次生泥形成软弱结构面，破坏边坡完整性，导致边坡在自重应力下的位移明显增大，并且在裂隙发育至坡面处位移均较大， 但是卸荷裂隙的影响深度有限，也即卸荷裂隙对边坡的影响只限于裂隙发育的一定范围之内。 裂隙的影响具体可以表述为如下几点：

综上所述，酚咖片联合甲硝唑治疗口腔正畸牙痛患者可降低血清OPG水平，促进分泌5-HT，减轻牙痛程度，临床效果显著。

（1）卸荷裂隙切割边坡岩体，坡面与裂隙相交处岩体破碎，位移显著增大；

巴赫金认为：“文类在历史演变之中可能出现一种创造性记忆，文类不仅能持续保持自己的统一框架和连续性，它还能不断地在更高的水平上复活自己；一种文类愈加完善，它同时将愈加充分地回忆起自己的过去。”(巴赫金,1988:165)因此，模仿发展成熟的文体而又对其突破，唤起读者文学记忆的同时，又达到了推陈出新的目的。这种被模仿的文类主要包括武侠小说、侦探小说、科幻小说、神话等，这些文类都有自己非常突出的形式特征，所以容易被模仿。《爵士乐》采用了典型的侦探小说模式。

（2）卸荷裂隙切割边坡岩体，充填次生泥形成坡内的软弱夹层，软夹物质强度明显低于围岩，导致裂隙两侧岩体位移的不连续；

（3）卸荷裂隙发育在一定的埋深范围内，其对边坡的影响范围也有限，边坡内部岩体位移受卸荷裂隙的影响不明显。

［1］费文平,张国强,崔华丽.高边坡卸荷岩体稳定性分析[J].武汉大学学报:工学版,2010,43(5):1-5.

［2］张拥军.水利水电工程高边坡卸荷裂隙探讨[J].湖南水利水电,2012,2:36-37.

［3］黄达,黄润秋.卸荷条件下裂隙岩体变形破坏及裂纹扩展演化的物理模型试验[J].岩石力学与工程学报,2010,29(3):502-511.