锦屏一级左岸高地应力场岩体深部卸荷带的梯度项塑性算法分析

以梯度项塑性理论为基础，对锦屏一级左岸典型深卸荷带地质特征进行了分析。梯度项塑性理论是一新型非局部化理论，认为岩体内部局部卸荷软化参数不在局部范围确定，而是由积分点及其邻域所在影响范围确定，且在应力应变关系中引入了塑性应变的梯度项。锦屏一级左岸地区二维和三维分析结果均揭示了深部屈服现象与现场勘探出现的深部卸荷带裂缝位置具有空间分布上的一致性。数值计算中的梯度项塑性屈服，特别是在具备一定高地应力围压的条件下，即是岩体卸荷破裂，直至应力局部释放，最终趋于形成相对稳定的局部卸荷带。其计算结果较为可靠，分析结果与该地区出现的深部卸荷裂缝特征基本相符。     

高地应力场岩体深部卸荷断裂带的梯度项塑性算法分析

以梯度项塑性理论为基础,对锦屏一级左岸典型深卸荷带地质特征进行了分析。该理论认为岩体内部局部卸荷软化参数不在其局部范围内确定,而是由积分点及其邻域所在影响范围来确定,且在应力应变关系中引入带塑性应变的梯度项。锦屏一级左岸地区二维和三维分析结果均显示了深部屈服现象,其与现场勘探出现的深部卸荷带裂缝位置具有空间分布上的一致性。数值计算中的梯度项塑性屈服,特别是在具备一定高地应力围压的条件下,即是岩体卸荷破裂,直至应力局部释放,最终趋于形成相对稳定的局部卸荷带。其计算结果较为可靠,分析结果与该地区出现的深部卸荷裂缝特征基本相符。     

白龙江某水电站枢纽区顺向河谷岸坡变形特征及其形成机理研究

水库蓄水坝址区边坡变形稳定可对水电工程产生困扰和影响,分析并查明枢纽区岸坡变形破坏的类型、规模、分布差异对水电工程安全设计具有重要意义。文章以白龙江某水电站为研究对象,通过现场调查方法对其枢纽区基本工程地质条件、岸坡结构类型、岸坡不良地质灾害发育特征进行了分析,从地形地貌、岩性特征、岩体结构、岸坡应力场等方面总结出岸坡变形破坏特征及其破坏模式,在此基础上通过数值模拟方法揭示了岸坡结构变形破坏形成机理。研究表明:顺向河谷中,发育有层状同向结构岸坡、层状反向结构岸坡、层状横向结构岸坡及层状斜向结构岸坡４种类型;左岸不良地质灾害分布密度小但发育有大规模滑坡和变形体,右岸不良地质灾害分布密度大但多为小型倾倒体和松动体;枢纽区内岸坡呈现出剪切－滑移型、倾倒弯曲型、拉裂型变形破坏特征;岸坡结构变形破坏受岸坡     

班达水电站中坝址区岸坡卸荷形成机制物理模拟研究

根据对班达水电站中坝址的野外调查资料,并结合河谷演化历史以及相似理论,利用物理模拟实验再现了河谷下切卸荷条件下岩体的变形破坏过程以及力学机制,在试验得出数据基础之上,对岩体的卸荷特征以及岩体内的应力变化和位移变化进行分析。研究结果表明:河谷的下切过程中两岸岸坡浅表部岩体产生了明显的卸荷破裂裂隙,但坡体深部破裂裂隙不明显;监测数据显示,河谷下切使得坡体内压力降低且岩体向着临空面有明显的水平位移。     

锦屏一级水电站左岸深部裂缝岩体灌浆试验研究

锦屏一级水电站左岸坝窟及抗力体的一定范围内发育Ⅲ、Ⅳ级深部裂缝,为改善受Ⅲ、Ⅳ级深部裂缝影响的Ⅳ2级岩体力学性能以满足工程设计要求,对其进行了灌浆试验研究。通过对灌浆前后岩体变形模量、声波波速、透水率等参数的比较．表明灌浆处理后岩体的多项物理力学性能得到显著改善．可作为处理左岸大理岩中深部裂缝岩体的有效措施。     

西南某水电站三维地应力场分布规律研究

地应力对于分析水电工程的地下洞室或厂房稳定性至关重要,为分析西南某大型水电站的三维地应力场分布规律,保证地下厂房洞室群的稳定性,对水电站现场进行了实地地质调查,分析了所获取的大量地应力实测资料和探洞片帮特征,并对探洞片帮进行了数值模拟计算。研究结果表明:该水电站总体上水平向应力大于自重应力,以构造应力为主;右岸岩体地应力大于左岸岩体地应力,左、右岸厂房区及河谷区有应力松弛和应力集中,岸坡区有应力松弛现象;水电站左岸、河谷及右岸地应力方向存在明显差异,左岸厂房区的地应力方向为NW向,右岸厂房区地应力方向为NNE向,河谷为EW向,整个工程区地应力是以构造应力为主的中等量级地应力。研究结果为该水电站地下洞室稳定性分析提供了相关参考和依据。     

锦屏一级水电站坝区左岸高边坡复杂岩石力学问题及工程治理措施研究

锦屏一级水电站地处深山峡谷区,坝址区自然谷坡高陡,地应力水平较高,岩体卸荷强烈,并发育有断层、层间挤压带、深部裂缝等,场地地质条件复杂.本文结合坝区左岸边坡稳定的研究,对复杂的岩石力学问题进行初步分析,并对存在问题所采取的处理措施进行了介绍.     

小湾水电站主要工程地质问题评价

枢纽区地震地质条件复杂,地震基本烈度高,水库蓄水后有可能产生水库诱发地震.坝址区岩体中高岭土化蚀变现象较普遍,在部分地段成带出现,近EW向和SN向陡倾角破裂结构面发育,且分布有岸坡顺坡中缓倾角节理(河床部位近水平)裂隙.工程区地应力值高,坝基开挖后岩体出现了严重的松弛现象,这些主要地质缺陷对坝基(肩)抗滑和变形稳定问题有一定影响.微风化～新鲜岩体中渗透性具各向异性.地下洞室埋藏深度大,围岩以微风化～新鲜岩体为主,岩体完整,强度高,总体稳定条件较好.崩塌作用普遍,部分地段堆积物厚度较大.卸荷作用强烈,主要发育有陡倾角拉张裂隙和顺坡倾斜的剪切裂隙,边坡稳定条件较差.     

左岸深部裂缝的地质特征及成因分析

锦屏一级水电站普斯罗沟坝址左岸发育的深部裂缝,由于其分布深度大,张开破裂形态多样,且超出过去工程经验认识范围。因此,自勘探揭示以来其成因问题一直受到高度重视。在对其空间分布规律、地质特征进行了充分揭示的基础上,对其成因从地震地质、河谷演化、构造学、数值模拟等多方面开展了多次专题研究。认为普斯罗沟坝址左岸深部裂缝是在特定的高边坡地形、地质构造、高地应力环境和岩性组合条件下,伴随河谷的快速下切过程,边坡高应力发生强烈释放、分异、重分布,在原有构造结构面基础上卸荷张裂形成一套边坡深卸荷裂隙体系。     

深切河谷岸坡应力水平分布型式的讨论

驼峰型分布是河谷岸坡地应力水平分布的一种基本形式,但溪洛渡水电站坝区岸坡地应力分布却呈现出不同于驼峰型分布的一种形式,即仅有应力释放区、应力平稳区,而无明显的应力增高区。通过对测试数据及地形地质条件分析认为,这种分布形式是在特定的岸坡结构条件下形成,即岸坡下部或坡脚部位发育有近水平或缓倾坡外的、延伸较长的软弱结构面。对于驼峰型分布,通过对6个工程实例测试数据的统计分析发现,控制应力增高区底界水平深度、最大应力集中程度的主要因素是相对坡高,前者与相对坡高呈正相关,后者与相对坡高呈负相关,进而初步建立了它们之间的经验关系式。针对大型地下厂房布置所涉及的水平深度范围(500~600m以外),提出了岸坡地应力水平分布的三种工程类型:普通驼峰型、单调上升型和上升平稳型。研究所得结论为岸坡地应力分布计算提供参考。     

单组裂隙压水试验的一个非稳定渗流模型

非稳定渗流资料在常规压水试验中往往被忽略,也缺少成熟的分析方法,但可以提供裂隙渗流和变形特征的重要信息。借助于地下水动力学概念,考虑裂隙水流的连续性、应变渗透耦合效应、隙间串流、裂隙水贮存量变化等裂隙行为特征,建立了单组裂隙压水试验的非稳定渗流控制方程。在假设参数恒定的情况下,得到简化模型的解析解,并用于分析某花岗岩压水试验中的流量动态曲线,求出了裂隙导水系数、贮水系数和隙间串流参数。模型解释了常规压水试验中单位吸水量、参考渗透系数和实际渗透系数之间的关系。     

广东省抽水蓄能电站工程勘探技术

通过在广东省抽水蓄能电站工程的勘探实践,论述了"打滑"岩层、裂隙发育破碎地层以及深孔勘探的方法,指出金刚石钻头参数的选择对于提高"打滑"岩层钻进效率的重要性;金刚石喷射式反循环钻进技术能有效提高裂隙发育破碎地层的岩心采取率;合理采用绳索取心钻进等技术能提高复杂地层深孔勘探的经济技术效益。     

综合地球物理测井技术在滇中引水隧洞工程勘察中的应用

为判定滇中引水隧洞工程勘察钻孔内岩体完整性,采用将声波测井与钻孔成像相结合的综合地球物理测井技术对钻孔情况进行综合分析判断。阐述了声波测井与钻孔成像测井的方法原理及特点,根据钻孔ZGZK2和XLZK7的声波测井曲线的波速跳跃剧烈程度和钻孔成像的节理裂隙发育特性(方位、倾角和发育密度等)等信息,给出了钻孔内较为准确可靠的岩体完整情况。针对2种测井方法对判定岩体完整性提供参数的侧重点不同,对比分析了声波测井与钻孔成像测试结果对判定节理裂隙发育程度的差异,通过对比分析有助于提高单一测井方法对钻孔内岩体地质情况判定的全面性和精确性,实践证明综合地球物理测井技术在进行深部岩体勘察具有很好的效果,可为指导工程施工提供依据。     

高陡边坡深部卸荷张拉裂缝的成因机制探讨

在高地应力地区,一些特定的高陡边坡,其内部发育有大量的深部张拉裂缝,水平深度可达200 ~300 m,甚至更深,超出了工程经验中对卸荷改造规律的认识,合理解释这一特殊的工程地质现象成为工程地质学的新课题。通过对前人研究成果的分析和总结,从边坡岩体的赋存环境、岩体结构和地质构造等方面,对深部张拉裂缝的成因机制进行了进一步的探讨。从现阶段的研究结果看,这种深部卸荷张拉裂缝对边坡稳定性只是产生局部的影响,但这些深部裂缝在内动力作用或充水的条件下,裂缝可能会进一步扩大发展,对边坡的稳定性起到控制作用。     

钻孔岩体结构均质区划分方法研究

岩体结构均质区是针对实际工程特点而划定的成果,在实践过程中需要根据具体工程,抓住主要矛盾后,选择最具影响性的要素作为划分依据。针对高放废物深地质处置工程中钻孔岩体渗透性研究,提出了定性和定量相结合的钻孔岩体结构均质区划分方法。研究表明:基于结构面力学成因的定性岩体结构均质区划分方法存在对破碎带和蚀变带等细节考虑不足的问题,而以定量分区为主的岩体结构统计均质区划分方法(Miller法),未考虑影响岩体渗透性的主要因素结构面隙宽。最后得出将定性和定量相结合的方法来确定均质区效果更佳,这样既可以考虑到更多的结构面参数,同时也可以细化分区范围。此均质区划分方法结果能为后续的结构面网络建模及渗流计算提供数据支持。     

大河口水电站坝址岩体力学性质的试验研究

为研究大河口水电站推荐坝址基岩的变形特性和坝基抗滑稳定，在现场进行了岩体变形试验和混凝土与基岩及基岩本身的抗剪强度试验。基岩变形特性主要受到岩体内各结构面的影响，变形（弹性）模量值随厚层灰岩、薄层灰岩和断层破碎带的顺序递减。灰岩本身具有较高的抗剪强度。混凝土与灰岩的抗剪强度主要受混凝土与灰岩的胶结强度控制。因此，在坝基岩体不存在深层控制滑移面的情况下，混凝土与灰岩的接触面是主要的抗滑稳定控制面，最     

某水电站引水隧洞突水数值模拟

 离散元软件 UDEC 可以用来模拟裂隙岩体的开挖以及进行水力全耦合分析。采用 UDEC 来模拟裂隙岩体开挖后在水力耦合作用下渗流流量与其对应水压力的变化过程并预测可能发生的突水灾害。结果表明开挖洞室以后,在围岩渗流与应力耦合作用下,围岩中裂隙隙宽、裂隙中水压及其渗透流量三者相互作用、相互依赖。裂隙隙宽的减小使得结构面水力梯度变大,作用在裂缝上的渗透压力增大,促进导水裂缝扩展,裂隙连通性增加。裂缝隙宽增大,渗透能力增强,渗流量增大,其渗流压力相应降低。在一定条件下,裂隙隙宽的改变可导致局部水力通道的形成,高压水头从局部涌出,从而促进突水灾害的形成。西南某水电站在深部裂隙岩体中开挖引水隧洞,该处地应力高且外水压大,容易引起突水灾害,对其进行了突水数值模拟,提示了一些可能发生突水的位置。     

高温后岩石三轴变形及渗透率演化规律

对于深部采矿工程、核废料贮存、地热资源开发及利用等工程领域来说,岩石的热-力-液耦合研究是极为重要的。为研究高温后岩石变形及渗透率演化规律,对某塔里木地区矿井岩石进行不同温度下的热破裂处理后,进行了三轴应力下的加载试验,从强度、渗透率等方面对岩石力学特性进行了分析。结果表明:①加载初期,围压增大使渗透率降低,加载中期渗透率缓慢增大,加载后期渗透率急剧增大;②岩石渗透率随温度升高增大,且呈正指数增长;③温度低于一定值下岩石的热膨胀性不明显,而较高温度引起的热膨胀会明显破坏岩石结构,使其弹性模量和强度随温度的升高降低,渗透率随着温度的升高增大;④利用热力学理论,推导出温度变化时热应力所引起的岩石裂隙的变化,从而得到了渗透率随温度变化的模型。研究结果对于高温下多场耦合问题的研究有参考价值。     

循环荷载作用下煤岩电荷感应与微震信号变化规律

为进一步提高深部地下工程中煤岩失稳破坏监测预警的针对性和准确性,采用自主研发的多通道电荷感应和微震综合监测系统,监测和分析在不等幅循环荷载作用下煤岩变形破裂过程中电荷感应和微震信号的时、频特性和能量特征,并与单轴压缩实验进行对比。结果表明：循环荷载下煤岩在不同阶段的电荷感应和微震信号各具特点,卸载段会产生较多微破裂和损伤,煤样在发生多裂纹贯穿劈裂破坏前会频繁出现峰值较小的电荷感应信号,需特别注意。对微震信号傅里叶变换进行频谱分析,发现微震信号频谱特征能够很好地反映煤样内部裂隙的扩展状态,并且主频幅值的增高与微震信号的增强具有同步性。采用电荷感应和微震信号共同划定煤岩的受载阶段,可以得到更加准确的失稳预警信息。     

西南某水电站坝区岩体深部差异风化成因及分布规律分析

 在野外调查和室内分析的基础上,对西南某水电站坝区典型深部差异风化成因和分布规律进行了分析,指出其发育分布均位于微风化和新鲜岩体内部,主要受岩性和断裂控制,成因与河谷及岸坡形成演化密切相关。深部差异风化不会直接影响岩体的稳定性,但将促使浅表生改造进一步发展,导致岩体沿软弱结构面发生松动、变形、破坏、失稳,最终导致边坡的变形、破坏。