古贤水利枢纽剪切带直剪试验对比研究

坝基岩体中的剪切带特别是软弱夹层会影响岩体抗滑稳定性,通过古贤水利枢纽工程剪切带室内外直剪试验对比,分析了剪切带剪切破坏机理.现场直剪强度受起伏差控制,室内中型直剪主要由预留剪切缝岩土体本身强度决定;在剪切带较厚处,现场沿强度最弱面破坏更能准确反映实际情况;对于同一性状剪切面,圆柱体取样和方块体取样方法对强度影响不大.给出了古贤水利枢纽工程不同剪切带类型的强度参数.     

成层岩体中软弱层带的工程特性

本文叙述了葛洲坝工程成层岩体中,层间剪切带和软岩夹层的地质结构特征、物理性质以及试验室和原位直剪试验研究成果。 对剪切带和各类软岩夹层的剪应力与剪切位移关系及其破坏形式的研究表明,软岩夹层的剪切强度和变形特性,取决于软岩与上复岩层胶结力很弱的交界面(层理面)的软岩壁面强度和粗糙度,其抗剪强度远低于软岩本身的强度。而剪切带则取决于其中粘土颗粒、粒团呈定向排列的光滑擦痕面的物理力学性质;由于岩层层理平坦、起伏度小,抗剪强度尺寸效应不太明显。 对剪切带和软岩夹层的剪应力与剪切位移关系进行了数学模拟,从中可获得各种变形参数,它们与强度参数具有良好的相关性,且变形参数对软弱层带力学性能的反应,比强度参数更为敏感。     

共面断续岩桥直剪试验破坏过程研究

岩桥对岩质边坡稳定性起控制性作用,而非贯通性节理岩体是广泛存在于岩质边坡中的一种岩桥载体形式。研究共面断续岩桥连通率对岩石抗剪性能的影响,可为岩质高边坡稳定性评价提供理论依据。以直剪试验的形式,通过石英砂、水泥、石膏和水制备直剪试验试样, 并预留相同长度的3条共面断续节理,对共面断续岩桥进行剪切模拟,分析其破坏模式、破坏过程演化机制和力学参数。结果表明:直剪试样呈现张拉破坏、拉剪破坏和剪切破坏3种破坏模式,以剪切破坏为主,节理所在面为控制性结构面;试样破坏过程依次呈现为裂纹稳定、裂纹破坏和残余变形阶段;随连通率增大,抗剪强度降低,黏聚力减小,内摩擦角小幅变动;共面断续岩桥连通率越大,岩石抗剪性能越差,岩质边坡稳定性越低。     

御临河生态调节坝岩质边坡稳定性评价

御临河生态调节坝工程在导流明渠施工过程中,右侧边坡在连续降雨天气下,岩土体发生沿顺坡向结构面塌滑,使边坡贴坡挡墙发生变形破坏。根据对失稳边坡的定性和定量分析,结果表明,岩质边坡岩体中的结构面的产状、组合关系和结构面的抗剪强度,对岩质边坡稳定性起控制性作用。     

结构面原位剪切试验在宗格鲁水电站中的应用

宗格鲁水电站在平洞及坝基岩体开挖中揭露到缓倾角结构面,部分为软弱夹层,性状差。为满足RCC重力坝抗滑稳定计算需要,分别对坝基岩体刚性及软弱结构面进行原位剪切试验,获取结构面抗剪强度参数,结合结构面连通率及可能发生的剪切破坏型式,提出合理的抗剪强度参数,供设计专业计算使用。     

页岩结构面原位剪切特性及裂缝扩展试验研究

针对次生断裂构造挤压形成倾角差异的外倾单斜页岩,通过原位直接剪切试验,研究页岩结构面抗剪强度特性与裂缝扩展模式。试验结果表明:页岩结构面剪切应力与剪切位移曲线具有明显的阶段性,当结构面倾角处于24°～30°时,岩体存在峰值强度与残余强度阶段,当结构面倾角处于30°～38°时,岩体处于无残余强度阶段;页岩压剪裂缝扩展形态主要有4种,即沿单一层面开启的单裂缝、沿多个层面开启的裂缝网、贯穿基质体的转向裂缝,以及沿天然裂缝尖端开启的裂缝;胶结较弱的结构面易形成裂缝,岩层薄弱处易发生裂缝方向转向并形成贯穿多个层面的"台阶状"裂缝网,在主裂缝周边会产生定向排列的"雁列式"裂缝,进一步扩展与结构面贯通,使得岩体形成多条贯通性裂缝;页岩结构面压剪试验裂缝贯通模式为结构面剪切贯通裂缝、基质体张拉贯通裂缝、天然裂缝处张拉贯通裂缝、拉剪复合型贯通裂缝。研究成果有利于进一步认识倾斜岩层层面剪切力学特性,为顺层岩质边坡稳定性评价提供参数。     

现场直剪试验在顺层岩质边坡勘察中的应用

岩体结构面是控制岩质边坡稳定性的重要因素。在对顺层岩质边坡结构面做现场直剪试验的基础上,对试验结果进行了对比分析,得出结构面抗剪强度参数,提出了边坡支护方案。     

蟒河口水库坝址岩体结构面直剪试验研究

岩体结构面的原位试验及其结果研究分析为设计部门提供更为可靠的资料.同时也为水利枢虹的设计,施工提供依据.本文在对蟒河口水库埂址岩体结构面进行直剪试验的基础上,分析岩体沿结构面的破坏机理,统计分析得到了抗剪断强度、残余抗剪强度.为水库大坝设计提供了可靠资料.     

基于微风化安山岩岩体抗剪切性能研究

岩体抗剪强度参数是分析抽水蓄能电站坝基安全和稳定的关键参数之一，其参数的确定是岩土工程勘察的重点。本文以垣曲抽水蓄能电站微风化安山岩为研究对象，在坝体平洞内开展岩体原位直剪试验，得到相应岩性的抗剪强度参数建议值。试验表明，各组剪切破坏规律性较好，试验成果可为后续坝基稳定性分析提供计算参数，为类似工程建设提供参考。     

广东清远抽水蓄能电站 地下厂房岩体结构面直剪试验

广东清远抽水蓄能电站地下厂房规模大,围岩稳定性分析需要获得岩体结构面的抗剪强度参数.采用同一试件施加不同法向应力的单点直剪试验方法对各组结构面进行了直剪试验,试验表明:该工程地下厂房岩体结构面具有较高的抗剪强度,对围岩稳定有利.试验为工程设计提供了依据,为今后同类工程的岩体结构面直剪试验积累了经验,具有借鉴价值.     

层状岩体抗剪强度产状效应的数值试验研究

层状岩体力学特性呈现出明显的各向异性特点,其强度和变形参数不但与作用力和岩体结构面之间的夹角有关,同时还与岩体结构面的走向密切相关。为研究岩体结构面产状对层状岩体抗剪强度参数的取值影响,首先对某工程现场直剪试验进行模型辨识研究,然后采用数值试验方法对层状岩体抗剪断试验进行拓展性数值研究,进而对岩体的抗剪断强度各向异性进行了深入研究,分析了层状岩体抗剪断强度特性与结构面产状之间的变化规律。研究结果表明：层状岩体的抗剪强度参数呈现明显的非正交各向异性特点;随着结构面倾角的增大,抗剪断强度参数与结构面产状之间关系可采用空间椭圆面来描述。      

小浪底水库风雨沟西侧边坡岩体节理抗剪强度研究

根据简易纵剖面仪野外现场绘制的大量节理表面轮廓曲线的修正直边法测量结果,综合评价边坡岩体3个结构区12组节理沿走向方向和沿倾向方向的粗糙度系数,并在此基础上,运用JRC—JCS模型估算了各组节理沿走向和倾向的抗剪强度参数。通过对比统计估算和试验结果,确定节理抗剪强度取值标准,作为边坡岩体稳定性研究的计算力学参数。     

三峡工程基础岩体泥化结构面力学性能研究

岩石力学试验参数的工程应用,必须充分考虑岩石的不均匀性和试件的代表性。为此,作者在三峡工程基岩泥化面力学性能的测试过程中,采取了两个措施。首先,对结构面充填物做了颗粒分析和矿物分析,将泥化面分成夹泥和夹绿帘石两种类型,分别进行成果整理。其次,据不同糙度情况,采用不同强度取值准则,并通过单点法和多点法相结合途径,使用了单点抗剪断强度参数计算方法。试验获得了如下成果:1、夹泥和夹绿帘石结构面的力学性能,包括抗剪强度上、下限值,残余强度下限值,切向和法向刚度;2、泥化面考虑糙度效应的本构方程。     

剪切作用下锚固结构面应力分布特征分析

为了揭示岩体锚固结构面的剪切力学行为及其破坏机制,采用室内相似模拟直剪试验,分别改变锚固结构面的锚杆倾角和夹层力学性质,利用应变片测试获得了锚固结构面的应力分布特征,并研究了在不同法向荷载作用下锚固结构面应力分布的变化规律。结果表明:(1)在相同的法向荷载条件下,硬性结构面刚度比含夹层结构面刚度大;(2)结构面在锚固位置产生应力集中现象并主要发生拉剪破坏,导致其应力分布不均匀;(3)随着剪切位移的增大,硬性结构面和含夹层结构面均存在应变突变点,但含夹层结构面突变点对应的剪切位移较硬性结构面大;(4)由于锚固作用,沿剪切方向结构面呈现从滑动剪切到挤压剪切的应力演化过程。研究成果对于水利工程中的坝基及库岸边坡加固具有一定的参考意义。     

高陡边坡灌浆岩体变形模量测试及评价

现场原位变形试验能准确获取岩体的变形模量,是评价岩体灌浆加固效果的有效方法。我国西南山区山高谷深、地形险要,复杂的地形和气候条件使得在边坡表面开展原位变形试验极为困难。为此提出了高陡边坡原位变形试验与测量方法,分析了应力传递深度对变形试验结果的影响和温度变化引起的变形测量误差的计算公式。以某水电站高边坡为例,选择含平行结构面的不同质量岩体,对其灌浆前、灌浆后及强化灌浆后的变形模量进行测试,得到结论如下:①固结灌浆对高质量岩体变形模量的提高效果不明显,而低质量岩体在灌浆后、强化灌浆后变形模量可分别提高22%和38%;②结构面充填胶结后,会对两侧岩块变形起到约束作用,类似增加中间主应力提高岩体变形模量的效果,沿结构面走向方向的岩体变形模量也会明显提升。     

基于离散元技术的软硬互层斜坡动力响应及失稳机理研究

为研究不同岩层倾角陡倾顺层软硬互层斜坡在地震作用下的动力响应及失稳机理,以汶川地震中干磨坊滑坡和水磨沟滑坡为原型,结合三维离散元技术开展两种软硬互层斜坡对比分析。动力响应分析结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾软硬互层60°斜坡模型的PGA(峰值地面加速度)放大系数随着高程的增加表现出非线性增长,在坡顶动力响应最为强烈;陡倾软硬互层80°斜坡模型PGA放大系数随着高程的增加表现出先增大后减小再增大的节律性变化,在坡高1/3处和坡肩部位动力响应最为强烈。失稳机理分析结果显示,在地震荷载作用下:陡倾软硬互层60°斜坡模型发生滑移-弯曲式溃滑,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①裂缝扩展-层间错动阶段、②坡脚岩体弯曲隆起阶段、③上部岩体横向滑移阶段、④弯曲剪断-整体失稳阶段;陡倾软硬互层80°斜坡模型发生滑移-下部弯曲-上部倾倒式破坏,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①微裂隙扩展阶段、②层间错动-局部裂隙贯通阶段、③下部岩体弯曲阶段、④上部岩体倾倒破坏阶段。     

杨房沟水电站地下洞室关键岩石力学问题及工程对策研究

杨房沟水电站地下洞室群规模宏大、地质条件复杂,施工期围岩稳定问题突出。为解决洞室开挖过程中普遍揭露的脆性岩体高应力破坏、缓倾结构面导致的顶拱变形破坏、喷层开裂脱落等岩石力学问题,结合施工地质、监测成果和数值模拟开展动态反馈分析,对洞群围岩稳定性进行了系统地分析和预测。结果表明,在洞室群开挖过程中,上游侧拱肩位置存在应力集中,是导致脆性硬岩发生片帮破坏的主要原因,而及时、有效的系统支护对抑制围岩应力型破坏至关重要;缓倾结构面对顶拱围岩变形与稳定起着控制性作用,主要表现为断层下盘岩体坍塌破坏和深层变形问题;在中高地应力条件下,受不利地质构造和施工质量等因素控制,洞室顶拱混凝土喷层容易发生开裂、脱落问题。通过开展施工期围岩监测反馈分析,不仅能够解释围岩变形破坏机制,而且能够为支护设计优化和信息化施工提供科学依据。     

镶嵌-碎裂结构建基接触面抗剪强度试验研究

金沙江某水电站第23、24坝段,在开挖至建基面时,仍存在一定深度、一定范围质量较差的Ⅲ-Ⅳ类镶嵌-碎裂结构岩体,由于此类岩体影响着大坝的抗滑稳定性,因此,在现场通过原位大剪试验,对原位镶嵌-碎裂结构岩体与混凝土接触面抗剪（断）强度进行了试验,并运用优定斜率法确定了接触面的抗剪（断）强度的标准值。试验表明：镶嵌-碎裂结构岩体在原位状态下仍具有一定的力学性能;原位镶嵌-碎裂结构岩体与混凝土接触面具有较高的凝聚力C和摩擦阻力f,且都达到了Ⅲ类岩体的标准;接触面的抗剪断强度仍然是大坝抗滑稳定的控制边界。