地下洞群主厂房边墙裂缝带监测与研究

在我国,许多已建或在建的水电站地下洞群工程中经常发现洞室高边墙有陡倾角脆性劈裂带或大裂缝。为了探究大型地下厂房边墙裂缝带的分布情况、发育程度和形成原因,作者以瀑布沟工程地下厂房群为研究对象,在4号母线洞两侧的岩柱打了四个贯穿于主厂房与主变室的观测钻孔,采用钻孔电视成像仪和数字式全景钻孔摄像系统进行观测,得到主厂房下游边墙的裂缝分布状况。观测结果表明,大角度裂隙带的较密集部位,主要出现在距主厂房下游边墙约10m-15m和30m-35m范围之间的岩柱内,且随着时间的推移裂缝条数逐渐在增多。     

真三轴荷载条件下大型地质力学模型试验系统的研制及其应用

 为研究深埋、高地应力条件下地下洞群围岩稳定性,新研制大型真三轴加载地质力学模型试验系统,该系统主要由三维钢结构台架装置和液压加载控制系统组成,可实现全三轴应力状态下在侧向施加梯级荷载。在各加载面上研制和布设组合型滚珠式滑动墙,实现新型超低减摩技术。用该系统开展洞群开挖支护的模型试验,在试验技术和模型制作工艺上有了创新和重大改进：采用预制模块堆砌黏结成型的工艺方法制作模型,提高全模型在力学性能上的一致性;采用数字照相变形量测技术、基于光纤Bragg光栅的棒式位移传感器和新研制的高精度光栅尺型微型多点位移计进行围岩内变形量测;新研发施作注浆锚杆和预应力锚索的独到工艺技术;还开展大埋深条件下的超载试验,观察到围岩破坏的发展过程,试验结果还与数值分析进行对比。研究的方法技术及结果将对类似工程研究有一定的指导和借鉴意义。     

水电站洞群模型试验中位移量测方法的研究

本文以双江口水电站洞群的大型三维模型试验为研究对象,为解决洞周围岩和边墙关键点微小位移的量测问题,在试验开挖过程中采用了数字照相变形量测技术和基于光纤布拉格光栅(FBG)的特殊棒式位移传感器,并研制了以高精度光栅尺为传感器的微型多点位移计监测做记录。经计算分析后,可获得洞室在加载与开挖过程中的洞室围岩和边墙关键点位移的变化过程与规律曲线。研究表明,本文提出的多种在洞周围岩和边墙关键点位移量测方法取得了良好的效果。     

水电站洞群模型试验中位移量测方法的应用研究

岩土工程物理模型试验是一种重要的工程稳定研究的模拟方法，与数值分析方法相比，除了能较好地模拟施工过程和对洞群稳定性的影响之外，更重要的是能够模拟出围岩破裂的形态和过程。但是许多制约因素使得这类试验难以达到预期效果，其中包括试验过程中物理量的量测问题。本文以双江口水电站洞群大型三维模型试验为研究对象，为解决洞周围岩和边墙关键点微小位移的量测问题，在试验开挖过程中采用了数字照相变形量测技术和基于光纤布拉格光栅(FBG)的特殊棒式位移传感器，并研制了以高精度光栅尺为传感器的微型多点位移计监测做记录。经计算分析后，可获得洞室在加载与开挖过程中的洞室围岩和边墙关键点位移的变化过程与规律曲线。研究结果表明：多种量测方法在洞周围岩和边墙关键点位移量测方面的应用和研究取得了令人满意的效果。     

逆断层活动引起湿砂沉积层破坏特征的模型试验研究

通过地质力学模型试验研究了逆断层活动在沉积层中的传播模式、以及引起沉积层变形和破裂的特征。试验中采用数字散斑相关方法计算沉积层表面变形的位移场,并采用高精度数码摄像系统捕捉和记录活动断层在沉积层中的破裂扩展过程。逆断层在沉积层中向上扩展时形成了一个剪切带,且断层倾角越小,沉积层中的剪切带就越宽;而基岩断层的抬升位移和滑...     

灾后重建专刊-非连续逆断层引起地表破裂和桥梁破坏的模型试验

通过地质力学模型试验研究了共线型和阶梯型两种非连续逆断层的运动引起上覆松散沉积层的破裂特征、沉积层与断层基岩之间的相瓦关系,并以汶川地震中受损的高原大桥为背景,通过改变桥梁与以上两种断层之间的布置关系研究了断层运动引起桥梁破坏的原因.引进数字散斑相关方法和高速摄像系统进行观测和记录试验过程.试验结果表明,非连续逆断层的破坏过程可分为4个不同的阶段,依次为弹性变形阶段、贯通阶段、滑移阶段和破坏阶段;结合观测系统解释说明了上述变化过程;分析了断层倾角和运动速度对断层基岩破坏形态和地表破裂带的影响;统计了地表破裂带宽度、断层基岩和沉积层抬升高度的关系,对比结果发现:共线型断层在破坏前聚集的能量较大、其地表破裂带宽度和抬升高度均大于阶梯型断层的;沉积层的抬升高度小于基岩的抬升高度;当桥梁模型垂直断层走向布置时均发生破坏,而平行断层走向布置时并没有破坏.     

地下开挖模型试验的光纤监测

为了克服传统监测技术难以测量小型地质力学模型内部位移场的缺点,开发了基于光纤光栅(FBG)技术的新型棒式光纤位移传感器.将成串的光纤光栅对称黏贴于胶棒上,进行了一系列室内标定试验.在模拟双江口水电站地下开挖工程的三维模型中,采用先灌浆后埋入的方法在预制孔中成功安装了3根光纤位移传感器.标定试验和模型试验结果表明,该位移传感器可根据光纤光栅的应变读数准确测算出位移沿棒长的分布;在地下洞群开挖的整个过程中,主厂房和尾水调压室周边的水平位移保持在较小范围内,开挖活动对整体稳定性未造成不利影响.     

冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究

采用分离式霍布金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验系统对灰岩,白云岩和砂岩3类岩石进行动态冲击试验,得到岩石的动强度因子,耗散能密度及破碎尺寸与应变率的变化关系。在此基础上结合晶体离散元方法,采用高分辨率扫描和图像处理技术建立了晶体尺度试样模型,研究岩石材料高应变率力学特性和损伤特征。通过与室内SHPB试验对比,验证数值模拟的准确性。结果表明:岩石材料的动态屈服强度具有明显的率相关性,但弹性模量没有随应变率的增加而显著增加;在高应变率下,材料的动强度因子与应变率更符合Ханукаев公式;随着应变率的增加,岩石的破坏形态出现完整型→劈裂破坏→粉碎性破坏转化,这是由细观裂纹的激活数目以及裂纹间的相互作用关系所决定的。裂纹密度的变化和扩展路径的选择是材料动断裂机制,其宏观表现为材料的率效应和破碎成形。