3. 高坝工程稳定安全性研究

通过对地质力学模型材料的长期研究，研制出模拟岩体及岩体内软弱结构面抗剪断强度变化的变温相似材料，开发了基于变温相似材料强储法和综合法试验技术，实现了在一个模型上进行超载和降强相结合的综合法试验。并将研究成果应用于锦屏一级高拱坝、白鹤滩高拱坝工程的稳定性研究中。

3.1锦屏一级高拱坝稳定安全性试验研究

锦屏一级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站，其混凝土双曲拱坝最大坝高305m，是目前在建的世界第一高拱坝，枢纽建成后的主要任务是发电。高拱坝坝址区地质条件复杂，存在断层、蚀变岩脉、层间挤压带、节理裂隙及深部裂缝等各类软弱结构面，坝肩坝基岩体非均匀性、非线性、非连续性和各向异性现象突出（锦屏一级拱坝典型地质剖面图如图44所示）。本研究研制了适合锦屏工程地质条件的变温相似材料，其材料特性曲线如图45所示，采用强度储备和超载相结合的综合法进行破坏试验研究。锦屏一级拱坝模型试验照片和现场照片如图46、图47所示。试验成果获得了锦屏一级拱坝与地基的变形分布特性，坝肩坝基失稳的破坏机理和破坏形态，确定拱坝坝肩坝基整体稳定安全度。锦屏一级电站首台机组已于2013年8月底投入运行，监测数据表明坝肩处于稳定运行状态，相关研究结论得到初步验证。

图44  锦屏一级拱坝典型地质剖面图    图45  锦屏一级拱坝变温相似材料～T关系曲线

图46 锦屏一级拱坝三维地质力学模型综合法试验   图47锦屏一级拱坝现场照片

3.2 白鹤滩高拱坝整体稳定试验研究

白鹤滩水电站高拱坝坝高289米，该工程规模巨大，坝址区地质构造复杂，工程技术难度大（工程效果图如图48所示）。本研究模拟了坝址区地形、地质条件，岩体、断层、层间层内错动带、柱状节理裂隙等，通过三维整体地质力学模型分析拱坝及基础的变形和发展过程，获得了失稳的破坏机理和破坏形态，确定拱坝与地基整体稳定安全度，评价工程的安全性。模型试验照片，模型加载照片及典型的变位曲线如图49、图50、图51所示。

图48  白鹤滩高拱坝效果图    图49 白鹤滩高拱坝三维地质力学模型综合法试验

图50 坝体上游加载千斤顶及传压系统   图51 模型试验获得的坝肩典型变位曲线