江坪河洞室群出口段围岩稳定性分析研究

江坪河地下洞室群出口段围岩由陡倾角、岩体力学性质变化的粉砂岩、板岩和灰岩构成,层间断层发育.在此不良的地质条件下确保洞室群的稳定尤为重要.因此,建立了地下洞室群出口段有限元模型,采用有限差分软件FLAC3D对洞室开挖及支护过程进行了模拟.比较了在两种开挖方案下,各洞室围岩变形、应力及塑性区特征,并分析了开挖过程中围岩变形规律及洞室群稳定性.结果表明:断层是影响围岩稳定的主要因素;设计的支护方案对确保围岩的稳定是有效的.     

基于破坏接近度的围岩稳定性研究

结合屈服接近度(YAI)和塑性荷载指数(PLI)的概念，提出了破坏接近度(FAI)的新定义。将该指标引入到三维非线性有限元中，通过对某水电站大型地下洞室群进行计算分析，表明该概念可以正确定量地评价围岩的稳定性程度，描述非塑性区、塑性区的位置和范围，并能描述围岩稳定性状态随开挖过程的演化规律，以预估未来开挖扰动对岩体稳定性的影响。可见破坏接近度对工程稳定性评价，施工中开挖方式、开挖进尺的设计以及支护时机的控制等具有重要的意义。     

开滦某矿深部12煤层开采上覆岩层运移规律研究

针对开滦某矿深部12水平煤层开采时出现的顶板压力大、冒顶风险高等问题,结合深部1021-2工作面采场实际情况,使用FLAC3D数值模拟软件对该地质条件进行建模并开挖,结合顶板来压现场实测结果 ,得到了深部12煤层开采上覆岩层运移破坏变形状况及移动变形规律,为实际开采提供技术支持。     

大岗山水电站引水隧洞渐变段三维有限元分析

引水隧洞渐变段位于隧洞进口段,埋深较浅,地质条件较差,其安全稳定问题是工程中的重要课题。针对大岗山水电站引水隧洞进口渐变段,采用三维有限元方法,计算分析施工期围岩开挖稳定问题,以及施工期、运行期、检修期和高水击作用等工况下衬砌的应力分布情况,并针对外水折减系数和围岩力学参数进行敏感性分析。计算结果表明,在开挖过程中洞室围岩能够保持稳定;在高水击作用工况下,衬砌受到最大的拉应力作用,是控制性工况;外水折减系数对衬砌应力分布影响较大。     

含复杂结构面RCC高拱坝坝肩抗滑稳定研究

复杂地质条件对坝体抗滑稳定极为不利,尤其是存在结构面相互切割成岩块,削弱岩体完整性,对坝肩抗滑稳定影响较大。某RCC高拱坝最大坝高132m,坝址区地质条件复杂,断层和长大裂隙密集带纵横交错,层间剪切带横切山谷,坝肩抗滑稳定问题突出。为了探讨复杂地质条件下结构面对坝肩稳定和变形的影响,采用三维地质力学模型超载法破坏试验并结合有限元计算,对各结构面变位进行分析,揭示了影响左坝肩稳定的结构面是f5、f4、Lp285、L2、fj2、fj3、fj4,影响右坝肩稳定的结构面是f4及Lp4-x、fj3、fj4;模型试验求得坝肩整体稳定非线性变形超载安全系数K_2=3.4~4.3,有限元计算K_2=3.0~4.0,坝肩整体稳定满足要求;在此基础上,基于块体理论,根据坝肩结构面产状及组合,开展了典型滑移块体的失稳研究,并总结滑裂面失稳判定区间,分析得出两岸坝肩3种典型块体中"关键块体"位于左岸,试验得到"关键块体"安全系数为2.4~3.0,说明复杂结构面削弱坝肩稳定,需进一步进行处理,以提高坝肩抗滑稳定性。     

块体理论在拱坝坝肩边坡抗滑稳定性分析中的应用

在水电站坝肩边坡的施工过程和运行过程中,由于岩体天然状态遭受到破坏,伴随着边坡开挖及大坝运行,相应的产生整体或部分块体移动,出现不稳甚至破坏效应,给施工和大坝的正常运行带来严重威胁.以万家口子水电站拱坝坝肩边坡为例,通过对坝肩边坡发育的结构面空间组合形式进行分析,找到可能存在的关键块体,采用三维极限平衡分析方法,计算各关键块体在施工期和运行期正常工况、降雨工况、地震工况下的稳定性安全系数,根据拱坝坝肩边坡的设计标准,评价各关键块体的稳定性,并针对坝肩存在的不稳定块体,给出了锚索加固的建议方案.     

锦屏一级水电站左岸边坡蓄水变形响应研究

锦屏一级水电站左岸大型人工开挖边坡的变形和稳定性直接关系到水电站蓄水期和运行期的正常运行。而为了研究左岸边坡蓄水后的变形响应特征,通过对左岸边坡前期丰富的地质资料的分析将其分为3个不同的变形区域,再结合库水位历时曲线对各区域监测点的变形数据进行整理和分析。研究结果表明左岸边坡的持续变形与库水位有着较强的相关性,但是不同变形区域有着各自的特征。高位倾倒变形区主要是以沉降变形和横河向的位移为主倾倒变形受坡体自身的岩体组成、岩体结构和表生构造所控制。蓄水以后下部岩体和结构面的劣化导致变形保持稳定增长。断层f5、f8残留变形区主要受2条断层和岩体开挖卸荷作用的影响。蓄水以后受库水浮托力和水平推力的影响较大,蓄水水位1 880 m附近的点受蓄水影响出现小幅度的上抬。拱肩槽上游开挖边坡变形区主要受岩体开挖卸荷作用以及F42-9断层、煌斑岩脉所控制,在蓄水以后低高程的点和二区监测点一样受库水浮托力和水平推力的影响较大,其余更高高程的点仍然以沉降为主,总位移的方向指向上游,并且库水位历时曲线与变形曲线呈现出峰—谷对应的特征。目前各区域监测点的变形虽然速率不大但仍未收敛,需要持续的监测与关注以及进一步的研究。     

瓦屋山引水隧洞围岩流变特性数值分析

以瓦屋山水电站砂岩地层引水隧洞作为研究对象,针对砂岩的流变特性,采用Burgers模型反映其流变变形规律,基于现场位移监测资料,通过遗传算法优化的BP神经网络对模型中的力学参数进行反演,利用参数化程序设计语言编写Burgers流变方程并接入通用有限元软件ANSYS模拟隧洞岩体充水运行条件下的流变力学行为。通过对模拟结果的分析,该模型能够适应隧洞蓄水时围岩应力状态的改变并对围岩流变变形做出准确预测,研究成果可为引水隧洞运行期的稳定性分析提供参考。     

佩虎水电站新浇混凝土边墙裂缝成因及处理

新浇混凝土表面出现裂缝是施工过程中经常出现的现象。针对巴基斯坦佩虎水电站主厂房上游侧边墙混凝土裂缝问题,分析了新浇混凝土表面裂缝的成因,认为混凝土温度变化、环境温度低及温差过大是导致边墙新浇混凝土出现裂缝的主要原因,并提出了裂缝的处理措施。     

堰塞体形成全过程的连续离散耦合数值模拟

地震是触发边坡失稳、滑动形成堰塞湖的重要因素,以云南鲁甸"8·03"地震引发红石岩滑坡为例,应用连续-离散耦合分析方法(FDEM),模拟了三维滑坡体从变形破坏至堆积形成堰塞体的全过程。采用双轴压缩数值试验率定各岩土层的FDEM模拟参数,以对应实际岩土体物理力学参数。建立了滑坡体和河谷的三维有限元模型,滑坡体部分采用较小的网格密度,并在实体有限单元之间插入无厚度界面单元模拟。随着滑坡体的失稳和滑动,失效界面单元不断增加,导致滑坡体由连续体向非连续体转换,并最终形成松散的堆积体。三维FDEM数值模拟表明,地震引发边坡岩体内部损伤和变形累积,结构面贯通,滑坡体高速下滑并伴随破坏、解体、撞击对岸、堆积河道、不断密实,形成堰塞体。最终形成的堆积体形态与现场情况比较接近。     

泥岩岩质边坡破坏过程的模型试验研究

为揭示泥岩岩质边坡在环境荷载以及由于边坡倾角改变引起的失稳过程,采用二维边坡模型,对不同坡脚、结构面填充条件下的岩质边坡破坏过程进行了详细的试验研究。通过模拟人工降雨条件下的岩质边坡破坏揭示了干湿循环的渐进性物理风化过程;对有无干湿循环、填充物以及不同结构面倾向的泥岩岩质边坡的破坏进行对比研究,揭示泥岩边坡破坏的影响因素。利用工业相机采用非接触手段采集边坡破坏的发生、发展过程,对破坏形态进行归纳总结。结果表明:泥岩岩质边坡破坏与边坡倾角、坡脚、结构面填充物及外部环境有密切关系;反倾边坡破坏易从坡顶关健体破坏并迅速扩展,从而导致整体垮塌;泥岩岩质边坡坡面处应力集中最严重,破坏从坡面开始并迅速往坡内发展,导致边坡的整体失稳。最后结合实验结果,给出了具体的工程建议。     

岩质高边坡开挖及支护条件下稳定性数值模拟

岩质边坡在开挖过程中,由于层面、裂隙、节理等复杂结构面类型的存在,严重影响其稳定性。以某水电站岩质边坡工程为例,综合考虑岩体风化卸荷作用、断层岩脉发育、开挖边坡高陡的特点,采用有限元法,对边坡开挖、支护进行数值模拟,得出了工程边坡的应力状态、变形破坏区以及松弛范围,在此基础上分析了边坡开挖支护条件下的稳定性,论证了支护方案设计的合理性,并以此来指导施工,为同类型边坡的稳定性评价提供参考。     

引汉济渭秦岭隧洞1号勘探洞突涌水及软岩大变形问题研究

介绍了引汉济渭工程秦岭隧洞的1号勘探试验洞的工程地质条件,其特点是地层属于古老变质岩,岩性坚硬,节理及断层发育。隧洞施工过程中表现的工程地质问题为裂隙密集带突涌水、断层带拱顶塌方和破碎带围岩大变形。隧洞突涌水主要发生在断层带、节理裂隙发育带及岩性接触带附近,建议以排为主,在限量排放的基础上进行注浆封堵、加固。塌方段主要发生在断层破碎带,受构造控制,围岩自稳能力差,提出采用超前小导管棚架超前支护、加密拱架支护、台阶法施工穿过破碎带的处理方案。围岩大变形主要发生在断层影响地带等软岩地段,建议加强拱架支护加固围岩。以上的建议处理方案均得到施工应用,效果良好。1号勘探试验洞不良地质现象成因的分析和处理措施的效果对附近正洞的设计和施工具有重要的参考价值。     

高水头水工隧洞钢筋混凝土衬砌承载特性分析

针对高压水工隧洞普遍采用的透水衬砌设计原则,总结了钢筋混凝土衬砌不同阶段的承载行为和损伤演化,模型能够描述损伤开裂后钢筋与混凝土之间的黏结滑移行为,通过耦合计算的方式分析了内水压力增加过程中水工隧洞衬砌的损伤演化过程及渗流场和围岩破坏区的分布形式。结果表明,考虑损伤开裂后部分内水压力由衬砌转为围岩承担,导致围岩破坏范围增大;考虑黏结滑移的刚化效应,开裂后的衬砌更不容易产生新的裂缝,符合水工隧洞的实际规律。     

溪洛渡左岸拱肩槽边坡稳定性分析

溪洛渡坝区属中等地应力区,为确保左岸拱肩槽边坡的安全,采用三维弹粘塑性有限单元法分别对自重应力场与构造应力场下溪洛渡左岸拱肩槽边坡开挖全过程进行了系统仿真模拟,研究了开挖过程边坡岩体的位移、应力及安全系数分布规律,对两种初始地应力场下的边坡稳定性进行了分析与评价。分析结果表明左岸拱肩槽人工开挖边坡稳定性良好。最后还结合分析成果对工程的设计与施工提出了相关建议。     

溪洛渡左岸拱肩槽边坡稳定性分析与评价

溪洛渡坝区属中等地应力区,为确保左岸拱肩槽边坡的安全,采用三维弹粘塑性有限单元法分别对自重应力场与构造应力场下溪洛渡左岸拱肩槽边坡开挖全过程进行了系统仿真模拟,研究了开挖过程边坡岩体的位移、应力及安全系数分布规律,对两种初始地应力场下的边坡稳定性进行了分析与评价.分析结果表明左岸拱肩槽人工开挖边坡稳定性良好.最后还结合分析成果对工程的设计与施工提出了相关建议.     

锦屏一级水电站左岸坝肩边坡岩体稳定性分析

据工程地质调查分析,锦屏一级水电站左岸坝肩边坡岩体的整体稳定性主要由深部裂缝SL44-1、断层f42-9、煌斑岩脉X切割组合的变形体控制。采用三维离散元程序(3DEC)建立了锦屏一级左岸边坡局部三维和真实三维模型,同时考虑了预应力锚索的加固效应,对左岸坝肩变形体施工期的稳定性进行了分析。结果表明,在开挖至高程1 780m之前,坝肩岩体的变形随着开挖逐渐增大;开挖至高程1 780m时,断层f42-9与深部裂缝SL44-1的交线被揭露,阻滑岩体完全被挖除,横河向位移较上一开挖步显著增大。为验证数值模型的合理性,将数值模拟结果与监测资料进行了对比分析,测点横河向位移的计算值与监测值相近,边坡开挖支护后,各测点的位移逐渐收敛,安全状态符合要求。     

某水电站大坝基坑及围堰二维渗流及围堰背水面边坡稳定研究

某水电站大坝坝基需要开挖,这会影响围堰边坡的稳定性。根据地质资料建立了计算模型,设计了4种基坑挖深渗流计算方案,4种防渗墙、覆盖层、基岩渗透性倍增计算方案,3种复合土工膜局部失效计算方案,目的是了解基坑开挖、防渗措施失效和地层渗漏对渗流场和围堰边坡稳定及基坑渗流稳定的影响。根据不同工况渗流场对比发现:流网和流速等值线在防渗墙部位密集,该部位渗透比降也最大;复合土工膜局部失效时基坑坡脚渗透比降最大,可能会发生管涌或者流土破坏,同时存在堰坡失稳的可能。     

南水北调中线大型预应力渡槽有限元分析

针对南水北调中线总干渠渡槽的大流童、大跨度、大荷载、过水断面大等特性,提出了钢绞线的两种布束方案和模拟技术,为确保工程的安全和结构的优化,采用三维有限元方法,研究分析了两种布束方案下各工况底梁、底肋、边墙等控制断面的应力、应变分布规律,结果表明:采用方案一的钢绞线布束方案较为合理,且槽身满足抗裂和挠度要求.     

施工过程的边坡变形监测

西部地区地形地质条件复杂,大型的路堤、路堑边坡较为常见,由此引发的边坡失稳破坏等地质灾害比较普遍。针对这一问题,国内外研究学者通过研究得到了一些很好的解决办法,但是大多学者的研究主要集中于对处在运营期的边坡变形的监测上,对边坡施工期间如何有效精确的进行安全监测的研究比较少,因此针对当前对边坡施工过程监测的不足之处,文章借助GPS技术,利用动态监测方法对边坡施工过程进行实时监测,明确施工期间每步工序边坡所处的状态,随之调整施工方案并采用动态施工方案,确保边坡施工及运营期的安全。