柱状节理开挖模拟洞数值原位试验

在西南水电大开发中,柱状节理岩体的工程力学性质逐渐受到水利工程的重视。白鹤滩水电站坝基揭露的柱状节理玄武岩体,RQD值普遍较低,完整性较差,其变形模量等力学指标相对较低,表现出显著的各向异性特征,对拱坝变形、坝肩稳定、边坡稳定、地下洞室群围岩稳定有重要影响,已成为该水电工程的关键技术问题之一。针对国内外对柱状节理岩体的研究及相关工程的经验甚少,白鹤滩水电站拟开展的大尺度柱状节理玄武岩试验洞,目的是获得反映柱状节理玄武岩力学特性的第一手观测资料。介绍了白鹤滩柱状节理的地质成因和工程特性及柱状节理试验洞的设计布置,探讨了原位试验和数值试验结合的分析方法,并采用各向异性本构模拟了试验洞开挖和原位试验,对不同位置试验点的代表性进行了评价。     

各向异性岩应力-渗流耦合问题的反分析

在岩土工程实践中对于诸如各向异性岩体的应力-渗流耦合分析等复杂问题,建立用于同时确定多类参数的反分析方法具有重要意义。以位移量测信息为基础信息,对基于复变量微分法的优化算法（Levenberg-Marquit法）引入异步长因子矩阵 ,建立同时反演确定初始地应力、围岩性态参数和渗透系数的协同优化变步长反演算法。对不同的参数借助搜索迭代过程,确定不同的步长因子系数。异步长因子矩阵可使在峰值附近不收敛的参数重新选择搜索方向,使其收敛至精确值。算例表明,异步长因子矩阵可成功地用于协调各类参数敏感性之间的差异,从而有效改进多参数耦合反演的收敛性和收敛速度,使算法具有更好的适应性和有效性,为岩土工程的复杂问题的求解提供一种方法。     

蒲石河抽水蓄能电站上水库裂隙岩体渗透张量的确定

本文提出了一种既能反映裂隙岩体的渗透特性,又相对准确的确定裂隙岩体渗透张量的方法。首先通过裂隙在空间展布状况的测量,用统计学方法初步确定裂隙岩体的渗透张量,获得渗透主值及主方向,然后根据野外压水试验得到的岩体透水率,利用巴布什金公式计算各试段岩体的渗透系数,求出修正系数,从而得到研究区裂隙岩体的修正渗透张量。并运用上述方法对蒲石河抽水蓄能电站上水库坝址区裂隙岩体的渗透张量进行了计算。结果表明,该方法能较好地刻画裂隙岩体渗透性的各向异性特征,可为岩体渗透性分区及防渗帷幕的优化提供科学依据。     

棚洞结构洞形优化计算分析

随着国民经济的发展和社会的进步,公路隧道环保型建设技术日益受到重视。以南京-淮安高速公路南京江北段老山公路隧道为依托,提出了一种环保型结构--新型棚洞。采用大型通用有限元软件ANSYS对5种不同棚洞结构型式进行了优化。从弯矩、轴力、剪力3个方面综合计算分析表明,全拱式棚洞是最优方案。     

抽水蓄能电站锚索无损检测试验研究

为了评价弹性波反射法应用于锚索无损检测对锚固质量的影响,在新疆阜康抽水蓄能电站库岸边坡进行了锚索无损检测试验。基于弹性波反射法的基本理论以及预埋锚索传感器,对锚索无损检测的数据采集、信号激发部位、锚固体波速等方面进行系统地研究。研究结果表明:接收传感器位置固定,激发部位为安装接收传感器的钢绞线时,接收信号振幅最大;激发部位为锚索托盘时,接收信号振幅其次,但干扰信号较大;锚索锚固体波速随着注浆龄期和张拉荷载的增加呈降低趋势。基于弹性波反射法可以对锚索长度进行检测并定量分析,但目前弹性波反射法对锚索锚固体的注浆密实度只能进行定性评价,未达到定量评价的精度,试验结果对研究锚索无损检测技术的同行有一定参考和指导作用。      

山东文登抽水蓄能电站尾水洞段地下水连通性的环境同位素和水化学研究

基于对分布于山东省文登地区黑豹泉地下水子系统（Ⅰ2）及其相邻的六度寺沟地下水子系统（Ⅰ1）和苇夼沟地下水系统（Ⅱ）内的11个水样品的3H（D,氘）、2H（T,氚）、18O同位素和水化学成分的分析结果,对文登抽水蓄能电站尾水洞段地下水的连同性进行了研究。研究结果表明,黑豹泉地下水子系统（Ⅰ2）及其相邻的六度寺沟地下水子系统（Ⅰ1）和苇夼沟地下水系统（Ⅱ）内的地下水特征在环境同位素和化学成分方面都具有明显的差异,具有各自的补、径、排条件。尤其是在黑豹泉地下水子系统（Ⅰ2）内,以F12断层为边界,其南部和北部两个区域的地下水的特征,不具有相似性,故二者之间的水力联系不密切,表明F12断层为阻水断层。同时,利用数值方法和泉域水均衡方法结果表明探洞的开挖对该区的地下水位变化的影响不太大。但是由于该区是一个四周由隔水边界组成的相对封闭体系,除大气降水外无其他固定的汇水源头。因此,在长时间内,不采取任何措施的情况下,水位将会继续下降。     

十三陵抽水蓄能电站上池西外坡岩体稳定分析

上池西外坡岩体稳定是十三陵抽水蓄能电站主要的地质工程问题之一,由于受到倾向池外的数条缓倾角断层以及不良的岩体结构控制,存在着滑动位移、变形失稳的可能性,电站的安全运行受到潜在的威胁。因此对西外坡岩体进行稳定分析,并进行补强处理是必要的。     

基于遗传算法的巷道位移反分析研究

将遗传算法应用到位移反分析研究中,采用遗传算法与FLAC数值软件相结合的手段,研制了弹塑性巷道位移反分析程序。对该程序测试的结果表明,用遗传算法这一模拟生物进化的方法,进行巷道位移反分析,可以同时反演E,μ,C,ф,σx,σy,τxy7个参数,反演精度较高。     

基于钻孔抽水试验和示踪试验的岩溶地区含水层结构研究

岩溶含水层具有强异质性和各向异性特征,其空间结构的调查和认识是地下水流动和污染物迁移研究的重要基础。然而,岩溶含水层特殊的地质结构导致岩溶区水文地质调查非常困难。为了更好地掌握研究区岩溶含水层结构特征,本文在进行抽水试验的同时开展多示踪剂（荧光素钠、罗丹明、荧光增白剂）示踪试验。利用Theis标准曲线对比法分析抽水试验数据,计算试验场地渗透张量,根据示踪试验结果分析含水层结构性质。计算出研究区渗透张量主方向的导水系数分别为:0.297 m2·h-1和0.028 m2·h-1,给水度为1.19E-04,优势方向为东偏南18.47°。抽水条件下示踪试验获得3种示踪剂的回收率分别为:荧光素钠97.98%,罗丹明B47.34%,荧光增白剂39.54%;平均流速分别为:0.378 m·h-1、0.3 m·h-1和0.14 m·h-1,反映研究区岩溶孔隙、裂隙较小,示踪剂运移慢、时间长。荧光素钠和荧光增白剂的BTC曲线表现为单峰型,罗丹明B的BTC曲线表现为多峰型,表明研究区既发育优势流裂隙,又发育相对均匀裂隙。同时,示踪剂最大回收率方向与抽水实验所得渗透张量主方向相符。研究结果为岩溶含水层精细结构的刻画,水文模型物理参数的确定提供了方法和依据。      

基于粒子群优化的岩土工程反分析研究

岩土工程优化反分析本质上看是一个典型的复杂非线性函数优化问题,采用全局优化算法是解决这个问题的理想途径,但由于优化反分析中多次调用正分析的特点使得整个算法的计算效率很低。为了提高优化反分析的计算效率,把一种计算效率更高的新型仿生算法--粒子群优化引入岩土工程反分析领域,提高反分析的计算效率。在此基础上,结合有限元数值分析技术,提出了一种新的岩土工程优化反分析算法--粒子群优化反分析。并通过一个简单算例验证了该法的有效性。     

两种地应力测量方法在某抽水蓄能电站中的应用

简述了深孔套芯解除法三维地应力测量和水压致裂法测量地应力的试验方法及其在某抽水蓄能电站中的测试结果,并结合地下厂房和高压岔管区时地应力测试结果进行了分析。     

宜兴抽水蓄能电站上库主坝高挡墙土压力分析

宜兴抽水蓄能电站上库主坝为混凝土面板堆石混合坝,下游设高混凝土挡墙,承受上游侧堆石体的土压力,以减小工程量,土压力大小对挡墙稳定至关重要,对高挡墙土压力计算值与实际测量值作比较并进行分析。     

高压压水试验在某抽水蓄能电站中的应用

简述了高压压水试验方法及其在某抽水蓄能电站中的应用结果,并结合该孔中的水压致裂法地应力试验测试结果进行了分析,高压压水试验的成果与该孔水压致裂法地应力测试结果得到了相互验证。     

山西西龙池抽水蓄能电站地下厂房围岩位移应力特性及原因分析

西龙池抽水蓄能电站位于山西省五台县境内,总装机容量为1 200 MW,额定发电水头640 m。地下厂房开挖尺寸（长×宽×高）为149.3 m×23.5 m×49.0 m。厂区岩性为泥质鲕状灰岩、薄层条带状灰岩、薄层石英粉砂岩,近水平产状;厂房轴线与主要断层、裂隙成大角度相交。地下厂房围岩位移、锚杆应力呈明显各向异性特点,且边墙围岩位移平均值为 3.0 mm、锚杆应力平均值为45 MPa,均较小,构成了近水平薄层灰岩、粉砂岩互层岩体内地下厂房围岩位移、应力特点。     

Rock mass characterization for the underground cavern design of Khiritharn pumped storage scheme

A general approach to rock engineering designing aspects adopted at the Khiritharn Pumped Storage Scheme is described. The scheme involves excavation of three large caverns and tunnels in jointed sandstone within a suture zone in Southeast Thailand. Geological condition and engineering properties of the sandstone were investigated. Strength and modulus properties of the intact rock were determined from laboratory tests and properties of rock mass were empirically estimated for the design analysis in the de.nite study stage on the basis of three rock mass classi.cation systems namely the Rock Mass Rating (RMR), Geological Strength Index (GSI) and a Japanese system (EPDC). While the GSI gives strength and modulus of deformation values slightly higher than the RMR classi.cation, the EPDC gives a lower value of modulus of deformation but comparable rock mass strength value for the level of con.ning pressures at the depth of the cavern excavation. The results of stress analysis and loosening wedge analysis for the cavern excavations suggest favorable excavation condition.     

大岗山水电站地下厂房区三维地应力场反演分析

初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据,通常工程区实测地应力点较少,必须在有限的地应力资料基础上,采用反演分析方法获得整个工程区地应力场。结合大岗山水电站地形地貌条件和地质结构特征,基于地下厂房区地应力实测资料,研究了地下厂房区地应力场分布特征;在此基础上,采用有限元数学模型多元回归方法,进行了大岗山水电站地下厂房地应力场三维反演分析研究,获得了地下厂房区域地应力分布规律和影响因素的认识。结果表明,大岗山工程区地应力场分布受构造应力、地质构造和地形地貌的综合影响,岩性对地应力影响较小,岩脉与断层影响显著;在地下厂房区最大水平主应力 、最小水平主应力 、铅直向应力 关系为 ,地应力量值中等,侧压力系数垂直厂房轴线方向为0.5～0.6,轴线方向为1.1～1.3     

Preliminary design of an underground reservoir for pumped storage

The current interest in the potential utilization of subsurface space for the storage of a wide variety of materials is responsive to the increasing pressures of environmental concerns, particularly as it applies to the development of urban or suburban space. These pressures, in conjunction with the continuing development of underground excavation technology, combine to provide a situation within which the concept of subsurface space utilization is becoming increasingly attractive relative to more conventional surface developments. Underground pumped storage is currently an economically viable alternative to the conventional above ground type of facility, and is made increasingly attractive by consideration of the reduced environmental impact, which the underground concept make possible. This paper is intended to provide an introduction to the engineering challenges of underground pumped storage, with particular reference to a limestone mine located some 671m below the ground surface and having a volume of 9.6 million m³. To this end, the paper presents the numerical modeling and analyses to establish a powerhouse setting that would provide both a structurally stable excavation under the loading conditions imposed by the high-pressure brine, and eliminate the possibility of significant brine inflow to the excavated caverns.     

广东省某水电站上坝公路、进厂房公路地质灾害影响评估

通过对广东省某水电站公路两侧存在的地质灾害-滑坡进行稳定性分析,并结合区域地质情况对该电站上坝公路、进厂房公路两侧存在的地质灾害现状进行了评估;最后,对评估区进行了分区,同时针对不同分区提出不同的治理方案.