某水电站坝址区三维初始地应力场反演回归分析

结合某水电站坝区地形地质条件，利用21个测点的实测资料对坝区的地应力场进行三维有限元回归分析，揭示了该地区域内岩体初始地应力场的基本特征和分布规律，并研究了地质构造和左右岸各类结构面对坝址区初始地应力场的影响．     

杨房沟水电站河谷演化模拟及边坡稳定性分析

采用ITASCA公司的UDEC~(V4.0)数值模拟程序,建立杨房沟水电站坝址区典型剖面的二维离散元模型,模拟坝址区河谷发育的过程,基于模拟结果,分析坝址区边坡的应力及塑性区发育规律。结果表明,由于侵蚀切割作用导致边坡岩体的应力重分布,使其应力状态呈现为原岩应力区、应力松弛区、应力集中区及应力过渡区;塑性区水平发育深度在10~30 m之间,左岸较右岸略深,发育特征与实际卸荷带相符;在地应力场模拟结果的基础上,采用强度折减法计算河谷边坡总体安全稳定系数为1.89。     

江坪河水电站坝址区初始地应力场-三维数值反演分析

在对江坪河水电站区域地应力场特征进行实测分析的基础上,通过对三维模型施加不同的边界载荷,对比分析应力拟合点处的计算应力与实测应力,采用三维数值分析方法对水电工程坝址区初始地应力场进行反演分析。结果表明:江坪河水电站坝址区初始地应力场量值较低,最大主应力为2.5 MPa,方向为N45°W;最小主应力为1.5 MPa,方向为N45°E。应力拟合点处应力计算值与实测值较为接近,表明反演得到的坝址区初始地应力场是合理的,符合坝址区地质构造历史背景。     

弹性和弹塑性有限元在溪洛渡水电站坝区地应力反演中的应用

初始地应力是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一。基于有限元理论反演初始地应力的方法很多。根据溪洛渡水电站工程的实测地应力资料,采用神经网络方法分别结合弹性有限元计算和弹塑性有限元计算两种方案对坝区初始地应力场进行了反演分析。比较发现两种方案反演计算结果非常接近,且均能模拟实际地应力场的分布规律。进一步的分析表明：在天然情况下当坝区岩体变形基本上处于弹性范围内时,在中低地应力区反演初始地应力场,进行弹性有限元计算即能满足要求。     

拉西瓦水电站坝址区高地应力场三维数值反演分析

拉西瓦水电工程坝址区为高山峡谷地貌,受地质构造应力、自重、地表剥蚀和河流侵蚀卸荷等多因素影响而赋存有高地应力,河谷区钻孔岩芯饼化与探洞片状剥落现象明显。该区地应力场及其空间分布特征与多期地质构造运动及河谷演化历史等因素有关,要合理确定其三维地应力分布状况与大小难度较大。为此,采用多元回归与逐步回归相结合的方法对工程区域初始地应力场进行了详细反演。在此基础上,深入研究了河谷区地应力场的空间分布特征与规律,并就其形成机理开展了多因素影响效应分析,可供我国高地应力区水电工程建设参考。     

基于ELM的河谷区域初始地应力场反演分析

分析河谷区域地应力场的特殊性,提出基于ELM的河谷区域地应力场反演方法。以某水电站地下厂房项目为工程实例,分析实测地质资料和实测地应力资料,建立大范围区域三维地质体模型。利用ELM和FLAC3D相结合,考虑自重、构造运动和侵蚀下切作用的影响,通过反演计算获取该区域的初始地应力场。对计算结果合理性进行分析,证明了反演方法的工程应用价值。     

锦屏水电站坝区初始地应力场回归反演分析

初始地应力场是影响岩体工程稳定性的重要因素之一,是岩土工程设计所需的基本指标。结合锦屏水电站坝区的工程地质条件以及实测地应力资料,采用三维有限单元法,引入灰色控制系统理论,对坝区的初始应力场进行回归分析,求出最优回归系数;实测点回归值与实测值的对比分析表明两者在量值和方向上接近,表明回归所得的应力场是合理的,从而获得坝区初始地应力场,为坝区高边坡、地下厂房的开挖模拟及长期稳定性提供了合理的三维初始应力场。     

白鹤滩坝址区不对称河谷地应力场演化规律分析

为探讨白鹤滩坝址区河谷地应力场演化规律,利用二维离散元程序（UDEC）,在考虑河谷的不对称发育情况下模拟了地应力场演化过程,初步分析了地应力场的基本规律。分析结果表明：谷底出现高应力包现象,深度约130 m左右,应力集中明显,最大主应力量值约为28~34 MPa;谷坡地应力带状分布明显,分为应力松弛区和原岩应力区,其中左岸应力松弛区水平深度约200 m,右岸则为120 m左右。此外,进一步分析了河谷地应力场不对称发育的演化机制,认为白鹤滩河谷演化发育是地应力场不对称分布的主要影响因素,不对称河谷的演化发育是河谷下切、滑坡体堆积和谷底迁移三个阶段循环往复的过程。     

复杂地质条件下洞室围岩初始地应力场研究

初始地应力场的确定是地下洞室稳定性评价的基础。在对现场实测地应力资料分析的基础上,研究了断层等地质构造对初始地应力场分布的影响机理,指出岩体变形模量比是影响应力的关键因素之一。研究了能反映断层引起应力释放效应的初始地应力场反演分析的变刚度方法。考虑与不考虑断层影响情况下的某工程初始地应力场的计算结果和实测结果对比表明,考虑断层影响的结果与实测结果更接近,从而证明了断层应力释放效应作用及基于岩体变刚度的初始地应力反分析方法的合理性。     

双江口水电站坝址区地应力场形成机理及其特征分析

根据双江口水电站坝址区前期研究得到的地应力数据及相关地勘资料,运用工程地质分析原理和简易推断法对坝址区地应力场的形成机理及总体特征进行了分析与研究,认为研究区地应力场的形成是构造应力场和自重应力场受内、外综合因素影响的有机复杂动态耦合的结果。     

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。     

考虑非饱和渗流的谷幅变形对高拱坝影响分析

蓄水初期谷幅变形对拱坝当前工作性态和长期安全状况的影响是坝工界和学术界面临的新课题。针对我国锦屏一级拱坝蓄水期间出现的谷幅收缩问题,基于非饱和渗流分析理论,采用非线性有限元数值分析方法,通过对裂隙岩体吸湿曲线进行敏感性分析,研究了非饱和渗流过程中的谷幅变形规律,并分析了谷幅变形对大坝位移和应力的影响。结果表明:在非饱和渗流场作用下,两岸边坡向河谷中心变形,且上游比下游的谷幅变形值大。随着水位的升高,谷幅变形值不断增大,当渗流场达到饱和时谷幅收缩值最大。在非饱和渗流过程中坝体位移和应力的分布规律基本保持不变,但随水位的升高坝体最大顺河向位移和最大主压应力略有减小,最大主拉应力略有增加。谷幅收缩对坝体产生挤压作用,导致坝体最大顺河向位移减小,最大主拉应力由坝踵向坝肩上游侧转移,下游面高压应力区向拱冠梁中部扩展,且饱和渗流场对拱坝位移和应力的影响比非饱和渗流场明显,但渗流场作用的谷幅变形对坝体位移和应力的改变有限,不会影响坝体的整体稳定性。     

特高拱坝施工期谷幅变形演化规律

跟踪分析高坝施工期谷幅变形,对确保高边坡稳定与大坝安全具有重要意义。基于某特高拱坝工程环境与地质结构,跟踪分析坝区两岸岩体变形监测数据,采用有限差分法,模拟分析谷幅变形演化规律,探讨了坝区施工期的谷幅变形演化规律与驱动因素。研究表明,坝后水垫塘谷幅变形规律表现为不同高程谷幅变化规律相似,收缩变形量与高程具有很好的正相关性,高程高的部位变形量相对较大;两岸均朝向河谷变形,与高程呈现正相关性,左岸变形速率略大于右岸;变形数值仿真结果与现场实测变形量值较接近。研究结果可为大坝后期正常蓄水提供参考依据。     

盖下坝水电站混凝土椭圆双曲拱坝设计

盖下坝水电站工程拱坝属于典型的窄谷拱坝.在设计过程中,充分考虑窄谷山高、坡陡、河床下切的特点,根据实际地质地形条件,左坝肩采取洞挖形式,最大程度减少对坝顶以上边坡的扰动.采用厚高比为0.106的椭圆双曲拱坝体形,减小了拱坝中心角,实现了既扁又尽可能薄的扁平化拱坝设计,改善拱端应力条件,减少拱坝混凝土工程量.     

河谷坡度对高面板堆石坝应力变形特征的影响

以玛尔挡水电站面板坝工程为例,建立了不同河谷坡度方案下的面板坝三维有限元模型,研究不同河谷坡度下高面板堆石坝坝体的静动位移和应力分布情况,分析了河谷坡度对坝体应力变形特征的影响,探讨了地震工况下河谷坡度对坝体结构稳定性的影响。结果表明:河谷坡度为50°时堆石体内部将会出现较明显的应力拱效应现象,河谷边坡陡缓临界值近似为50°;坝体沉降与坡度变化之间呈负相关关系;地震作用未对拱效应存在下的坝体产生显著的不利影响。     

分叉型库盘变形及对特高拱坝变形性态的影响

由弹性理论推导了特高拱坝在库水压力作用下引起的库岸边坡表面横河向水平位移计算公式;利用有限元数值仿真方法模拟了分叉河道的库盘库型,开展了库型因子对库盘基岩和大坝变形的敏感性分析。理论分析和数值计算结果表明:库水位和岸坡坡角是谷幅收缩的主要影响因素,河道分叉处到坝前距离和库水位是影响库盘变形和坝体变形的显著因素;随着高程增加,库水面以下横河向岸坡变形先向两岸方向增大,然后一直减小,直至转向河谷方向,而库水面以上岸坡一直向河谷方向变形。     

基于强度折减法的土石坝边坡稳定分析与探讨

在传统的土石坝边坡稳定分析中,通常采用简化毕肖普法或瑞典圆弧法,分别计算上、下游边坡的滑动安全系数,然后根据规范评判边坡的稳定性.本文应用有效应力原理,以初始应力方式将渗流场导入到位移应力分析中,基于强度折减法对坝体整体进行弹塑性分析;分别采用塑性区贯通和位移突变失稳判据,得到坝坡的最小安全系数,并将其与简化毕肖普法计算结果相比较.研究表明:采用强度折减法进行土石坝边坡稳定分析虽然是可行的,但仍存在一些问题.最后,对强度折减法在土石坝边坡稳定分析中存在的两个问题进行了初步的探讨.     

杨房沟水电站枢纽布置设计及主要工程技术

杨房沟水电站坝址河谷狭窄,两岸边坡高达500～600 m,危岩体众多,近坝区分布有大型崩坡积体和泥石流沟。杨房沟水电站枢纽布置十分紧凑,建筑物包括混凝土双曲拱坝及坝身表、中孔和坝后水垫塘及二道坝,引水发电系统布置在河道左岸山体内。通过积极开展动态设计和科技创新,工程建设进展顺利。在危岩体分类及处理、地下洞室和边坡支护动态设计、拱坝体形和泄洪消能优化、崩坡积治理等方面取得了较为丰富的经验。相关经验可供其他水电站枢纽优化设计参考。     

河谷形状对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响

将河谷形状与堆石材料的力学特性联系起来,定义了河谷宽度系数、河谷边坡陡缓系数和河谷非对称系数等3个动态参数来描述河谷形状。利用新定义的河谷形状参数研究其对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响,结果表明:河谷宽度直接影响沥青混凝土心墙底部应力拱效应的强弱,河谷宽度系数越小,狭窄河谷地形导致的应力拱效应越明显,从而可能诱发心墙水力劈裂;河谷边坡的陡缓影响沥青混凝土心墙两侧拉应力的分布规律和量值大小,河谷边坡陡缓系数增大,沥青混凝土心墙左右两侧的拉应力区范围变小但量值增大;沥青混凝土心墙两侧的沉降差随河谷非对称系数的增大而明显增加,据此初步给出了区分河谷对称性的界限值;河谷形状对沥青混凝土心墙坝的三向位移均会产生一定约束作用,河谷宽度对坝体位移的影响最为显著。