论文题目：南塔河1#水电站左岸边坡倾倒变形及稳定性研究
摘要：随着我国水电能源向西部山区和山谷的开发,在复杂地质条件下带来了许多倾倒破坏问题,对项目的建设和运营产生了很大影响。南塔河1#水电站位处老挝北部湄公河一级支流南塔河,受爆破开挖影响,坡顶处的拉裂缝逐渐向深部发展,最终发生整体倾倒破坏。因此,研究其倾倒变形及稳定性问题,不仅对倾倒体稳定性分析评价提供理论依据和技术支撑,而且对研究水利水电工程的库坝安全有重要的实际应用价值和理论意义。本文主要取得以下研究成果:（1）针对南塔河1#水电站左岸边坡工程地质条件与左岸边坡结构设计,分析了倾倒体倾倒变形失稳模式与成因,并采用现场调查与离散元数值模拟两种方式,研究发现南塔河左岸边坡倾倒变形从天然边坡开始,经历了边坡切脚-弯曲变形-折断贯通-现状边坡等演化阶段,形成新的现状边坡;（2）通过南塔河1#水电站左岸边坡现场监测体系得到自2018年开始的4年监测资料,分析左岸边坡表面变形与内部变形的基础特征,运用聚类与拟合预测模型对数据再处理,发现左岸边坡随着时间增加,除个别部位呈微增加趋势,左岸边坡整体呈收敛趋势,溢上0+58.00m、溢下0+170.00m（滑塌区）、溢下0+335.00m等区域局部浅表层变形呈缓慢增加趋势,可作为典型剖面进行分析;（3）针对南塔河1#水电站左岸边坡,选取典型地质剖面,基于中国水利水电科学研究院改进的刚体极限平衡抗倾稳定性计算方法,得出:边坡各计算剖面在天然状况下的安全系数大于1.29,考虑降雨影响时的安全系数大于1.20,考虑地震影响时的安全系数大于1.21,满足规范要求;（4）对天然工况和施工工况两种工况下的边坡抗倾稳定性进行分析,通过选取边坡典型地质剖面,建立边坡概化的数值计算模型,采用二维块体离散元程序（UDEC）,分析两种工况下的边坡抗倾稳定性,得出:锚索加固后,改善了边坡表层的受力状态,有利于减小边坡表面的拉裂缝的出现,抑制了边坡变形和下部塑性区的发展,岩层错动和张开情况有所减少;（5）以边坡变形破坏机理及成因分析、倾倒变形时空演化规律、抗倾稳定为主线,应用地质勘察、聚类模型K-Means算法和FCM算法、拟合预测模型FOSELM算法、离散元差分UDEC、改进的刚体极限平衡法EMU等方法,开展边坡倾倒变形成因机理及稳定性研究,得出一套边坡倾倒变形全过程演化及评价体系。
关键词：倾倒变形机理;时空演化;抗倾稳定性;数值模拟
学科专业：水利工程（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 倾倒变形分类研究现状
1.3.2 倾倒变形机理研究现状
1.3.3 倾倒变形稳定性分析方法研究现状
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第2章南塔河1#水电站工程概况与地质环境
2.1 工程概况
2.2 工程地质
2.2.1 地层岩性
2.2.2 地下水
2.2.3 地震烈度
2.3 左岸边坡结构设计
2.4 左岸边坡开挖及变形破坏过程
2.5 左岸边坡滑塌处理方案
2.6 溢洪道左岸边坡监测设计
2.7 本章小结
第3章南塔河1#水电站左岸边坡倾倒变形机理
3.1 倾倒体变形失稳模式
3.2 倾倒体变形失稳成因
3.3 倾倒体变形失稳机理
3.3.1 基于现场调查的倾倒变形及失稳过程
3.3.2 基于数值模拟的倾倒变形及失稳过程
3.3.3 倾倒体变形失稳机理
3.4 本章小结
第4章南塔河1#水电站左岸边坡变形时空演化规律与特征
4.1 变形时空演化计算程序及原理
4.1.1 聚类模型
4.1.2 拟合模型
4.2 左岸边坡变形监测成果分析
4.2.1 左岸边坡表面变形
4.2.2 左岸边坡内部变形
4.3 左岸边坡变形时空演化特征
4.3.1 基于聚类的左岸边坡变形空间特征
4.3.2 基于拟合的左岸边坡变形时间趋势
4.4 左岸边坡变形时空演化边界确定
4.4.1 左岸边坡变形时间尺度
4.4.2 左岸边坡变形空间尺度
4.5 本章小结
第5章南塔河1#水电站左岸边坡稳定性分析
5.1 基于水科院改进方法的左岸边坡抗倾稳定性
5.1.1 左岸边坡抗倾计算原理
5.1.2 计算剖面选取与计算滑动模式
5.1.3 稳定分析计算参数
5.1.4 抗滑稳定安全系数控制标准
5.1.5 抗倾稳定计算成果与分析
5.2 基于离散元数值模拟的左岸边坡抗倾稳定性
5.2.1 典型地质剖面模型概化
5.2.2 数值模型
5.2.3 本构模型及计算参数
5.2.4 典型部位数值模拟分析
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢