各向异性非线性卸荷岩体力学在岩坡工程中的应用

本文提出岩土工程中的一个新概念－－各向异性非线性卸荷岩体力学，并对其主要内容进行了讨论。研究结果表明，卸荷岩体力学与加载岩体力学之间存在本质区别。对于工程完工后加载力学条件下的岩基工程，适用加载岩体力学理论；对于开挖后卸荷力学条件下的岩坡工程，则适用卸荷岩体力学理论。通过对卸荷条件下天然岩坡和人工开挖岩坡实例分析，我们发现采用这种新的卸荷理论进行研究，结果与岩坡的实际观测数据十分吻合。     

岩坡关键块体稳定的概率分析

本文结合某工程船闸边坡开挖方案及实际地质资料,在考虑结构面倾角、倾向二维正态分布特性条件下,通过将块体理论与力学的、概率的分析手段结合起来,提出了一种计算某类块体成为关键块体及其稳定性满足特定要求的概率大小的方法。利用这种方法对岩体中一组结构面进行了具体分析。计算结果表明,该方法可以作为一种从概率角度评价开挖面上块体稳定性的新途径。     

深溪沟电站泄洪冲沙洞进口高边坡稳定性分析

深溪沟水电站泄洪冲沙洞进水口自然边坡高陡,场地狭窄,岩体卸荷强烈,致使进口闸室段结构布置困难。边坡开挖对后坡卸荷岩体形成切脚作用,施工开挖爆破问题突出。通过对边坡地质条件进行调查研究,分析其工程地质特征,定量计算其稳定性系数,评价其稳定性,最后对进口闸室结构进行优化,不仅达到了减少投资、缩短工期的目的,而且降低了安全风险。     

某高拱坝坝基开挖卸荷松弛时空效应

水利水电工程中坝基开挖造成的岩体卸荷松弛是影响工程质量和安全的重要问题,查明岩体卸荷松弛的时间规律和空间特征,为加固工程设计方案提供数据依据具有重要意义。在某高拱坝坝基开挖过程中利用声波测井技术对建基面岩体进行大面积长期观测,对声波数据进行统计分析,并结合现场卸荷松弛现象,总结出岩体开挖所引起的岩体在一定时间和空间上的卸荷效应及发育特征。结果表明:岩体的卸荷松弛主要发生在开挖后的前8个月,10~12个月后基本结束;卸荷松弛的速率先快后慢;原岩的岩体结构越完整,卸荷效应越低,反之则越高;松弛带厚度与坡比之间存在一个最优坡比值;岩体的卸荷松弛是由浅入深渐进发展的,浅层岩体卸荷松弛程度明显高于深部岩体,且持续时间更长;结构面和软弱夹层是卸荷松弛的重要部位,影响大型岩块的稳定     

岩体质量多因素综合评分方法效果分析

岩体质量是评价岩体稳定性的关键。简述了水利水电围岩工程地质分类法、岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法等岩体质量多因素评分方法,并以某水电站右岸坝基某一开挖面为例,在综合考虑岩体强度、地下水、地应力、结构面参数、工程地质性状、风化卸荷,以及钻孔资料等的基础上,探讨了不同岩体质量多因素综合评分方法在岩体质量分级中的一致性和精确性。结果表明:以花岗岩为主的坝基开挖面,岩体质量分级采用岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法较准确,且具有良好相关性。     

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.     

水利水电工程高边坡卸荷裂隙探讨

卸荷裂隙是自然地质作用和人工开挖使岸坡岩体应力释放和调整而形成的一种与岸坡倾向相似的裂隙,在水利水电工程高边坡中经常遇到。卸荷裂隙对高边坡的稳定性、坝肩渗漏、坝肩抗滑稳定及压缩变形产生重要影响,也因此成为坝肩岩体评价的一个重点和难点。     

大岗山水电站右岸边坡安全监测设计

大岗山水电站右岸坝肩开挖高边坡区地质条件复杂,岩体风化卸荷较强烈,浅表部风化卸荷强烈,呈碎裂-块裂结构,岩体质量较差,坡体深部发育有中缓倾坡外的XL316和XL9-15两个长大裂隙密集带。在右岸边坡监测设计中,遵循边坡地质条件、开挖支护设计及边坡稳定计算,并根据施工地质进行动态调整和优化,为右岸边坡稳定性分析提供资料。     

开挖卸荷理论在隧道工程中的应用

介绍了卸荷岩体稳定分析的基本方法,描述了卸荷岩体的自然力学状况,指出岩体在开挖过程中的受力过程是应力的卸荷过程.结合某隧道工程岩体开挖卸荷实际,应用开挖卸荷岩体理论与方法对其初始工况、开挖工况及卸荷工况进行分析.表明考虑开挖卸荷后,岩体的应力场与位移场均发生了变化.     

开挖卸荷速率变化对岩质边坡应力应变影响作用研究

基于卸荷岩体力学理论及方法,应用FLAC3D有限差分计算软件,在数值分析中模拟不同速率的边坡开挖。并在不同开挖速率下,对考虑及不考虑边坡岩体卸荷变化条件下开挖边坡的应力应变特征进行了对比分析。结果表明:在考虑岩体开挖卸荷作用的前提下,开挖速率越慢,开挖过程中边坡模型的应力应变越小,塑性区范围也越小;而在不考虑岩体动态开挖卸荷作用时,开挖速率对边坡最终的应力应变以及塑性区大小并无直接影响。因此,在实际施工中应充分考虑动态卸荷作用以及开挖速率的影响,注意控制开挖进度,开挖后应对开挖边坡及时进行加固。     

建基岩体开挖前后的声波曲线特性及其成因分析

自然斜坡在形成演化过程中,受区域构造、河谷下切、地壳隆升以及外部营力(如风化卸荷)作用,加之岩体物理力学特性等多种地质环境因素影响,可在岸坡浅表层(由表及里)形成应力释放区、应力调整区和原始地应力稳定区;但在岸坡(建基)岩体人工开挖过程中,由于爆破扰动及岩体瞬间卸荷等影响,以上应力分区将重新波动调整。声波VP作为评价岩体质量优劣的一个重要指标,因具备简便、快速、准确、可靠等特点得到了广泛应用与发展。现就此以前期勘探平硐声波测试及开挖坝面岩体质量单孔声波检测结果为基础,讨论建基岩体开挖前后波速曲线的形态特征以及应力分区分布范围,并分析导致曲线形态的地质原因,以期为坝基开挖及后续声波监测工作等提供一定的科学依据。     

某开挖边坡的三维强度折减和点安全度评价

FLAC3D简洁而高效的fish语言能方便地模拟施工开挖卸荷过程,其编制的强度折减程序免去了手动折减参数的烦扰,大大提高了操作效率。某边坡开挖和卸荷工况的有限元计算成果对比表明,卸荷作用下岩体质量劣化,应力状态重新调整,坡体表面位移明显增大。边坡剖面位移矢量图表明,开挖面附近边坡的位移主要向临空面发展,开挖面内侧高程为370 m处位移明显,应重点加固;将岩体假设成理想弹塑性体,采用本构模型Mohr-Cou lomb准则,经强度折减法计算,结果表明边坡开挖后整体是稳定的。     

长河坝水电站进水口边坡破碎岩体发育特征

通过地质调查和勘探平硐揭示,长河坝水电站进水口边坡岩体地质构造主要表现为裂隙发育、组数多且延伸长大,次级小断层小挤压带发育,卸荷强烈,岩体破碎,多呈块裂结构。通过对开挖揭示地质条件与锚固钻孔情况的分析,发现局部边坡受卸荷及地质构造影响,坡体产生滑移拉裂破坏,表部形成直径0.5~5.0 m大小不等的空腔,浅表部岩体具架空结构,松动岩带厚5.0~10.0 m等特征。坡面岩体总体松弛破碎,增加了支护施工难度。通过对边坡特征的总结,旨在为类似工程提供借鉴。     

顺层中倾角对岩质边坡稳定性影响及开挖方案研究

金波石料场顺层中倾角结构面发育,前期方案试算整体工程边坡开挖后稳定性差,根据刚体极限平衡法得出金波石料场滑面倾角α和临界等效岩层厚度h的关系以及坡面倾角β和临界坡高H的关系。并通过对比2种避让方案,确定最终的拟定方案。结果显示,方案一通过转角来调整开挖坡面与不利结构面的空间交切关系来提高边坡的稳定性,但其需要重新削坡揭顶,供料时间与大坝浇筑时间冲突;方案二采用中间留岩柱的方式,但设计底高程开采时间与蓄水时间冲突。最终采用上游侧保留中低高程岩体,并拓展下游侧开挖面,较好地避免了更多顺坡中倾角结构面的揭露。     

岩体开挖卸荷过程力学特性研究

基于岩体开挖卸荷过程中力学参数变化理论,建立卸荷岩体有限元分析模型,运用ADINA有限元分析软件对岩体进行三维卸荷数值仿真研究.结果表明,岩体在开挖卸荷过程中,岩体的弹性模量、粘聚力和内摩擦角等力学参数随开挖卸荷量的增大而减小,但不是从初始值一直减小到零,而是随岩体的裂隙、结构面张开扩展到一定程度后,保持一定的量级不再减小.     

作龙寺矿山岩质边坡崩塌形成机理研究

崩塌是一种普遍直观的地质灾害现象,尤其岩质边坡的崩塌对工程具有较大影响。针对河南焦作龙寺矿山崩塌,研究其破坏特征和影响因素。通过实际调研对破坏体结构及崩塌形成机理进行分析,认为崩塌破坏模式主要为卸荷-拉裂(剪切)-滑移式崩塌、卸荷-拉裂-倾倒式崩塌/错断式崩塌、卸荷-拉裂-坠落式崩塌。卸荷-拉裂(剪切)-滑移式崩塌形成机理为人工开挖导致应力场变化,边坡上部岩体形成危岩体,危岩体一面临空且下部有与临空面倾向一致的软弱结构面时,在降雨、自重影响下可能形成崩塌;卸荷-拉裂-倾倒式崩塌/错断式崩塌形成机理为长柱状的危岩体在静水压力、重力、地震力影响下可能形成崩塌;卸荷-拉裂-坠落式崩塌形成机理为人工开挖上部形成危岩体,在自重及外力影响下主控结构面逐渐扩展,最终导致危岩体失稳坠落形成崩塌。     

边坡岩体风化卸荷特征研究及在姚家坪水利工程中的应用

姚家坪水利枢纽工程两岸边坡稳定性研究内容包括边坡卸荷带划分和卸荷岩体质量评价2部分。通过采用小排列折射波法,有效消除了试验平洞开挖后形成的岩体松动区对边坡卸荷带划分的影响,获得了边坡内部与风化卸荷有直接关联的未扰动层原岩波速;根据平洞地质素描和波速测试资料分析高边坡岩体卸荷带的风化卸荷特征;按照国家工程岩体分级标准,根据平洞波速和室内岩石力学试验求取卸荷区岩体的BQ值及其分布规律,最终达到了充分了解和掌握该工程边坡岩体稳定条件的目的。     

功果桥水电站主要工程地质问题及对策

功果桥水电站工程枢纽区地质条件较为复杂,地层呈单斜构造,横河展布,岩层陡倾上游偏右岸;岩体风化、卸荷作用强烈,陡倾角结构面发育,缓倾结构面轻度发育;地下洞室深埋于微风化～新鲜岩体中,围岩为陡倾层状岩体。针对工程开挖中存在的主要工程地质问题,提出相应的处理措施,为工程的顺利进行奠定了坚实的基础。     

基于组合赋权-云模型层状岩质开挖边坡稳定性预测研究

选取边坡岩体结构类型、岩石强度、岩体特征、单次降雨量、岩层倾向与坡面夹角、软弱夹层、岩层组合、地下水条件、原始与开挖坡度差、坡体雨水下渗特征、开挖扰动特征等11个因素作为开挖边坡稳定性评价的评价指标,使用组合赋权的方法获取各评价指标权重;使用云模型获取各指标的云模型参数,建立组合赋权—云模型评价方法,对5个边坡稳定性进行评价预测,获取稳定性情况,与现场实际情况相符合。研究表明:该方法对开挖层状岩质边坡稳定性评价较为合理,具有一定的客观性,可用于指导工程实践。     

基于SIGMA的边坡开挖变形特征研究

在分析边坡岩土体结构的基础上,利用二维有限元数值模拟软件GEO-Studio中SIGMA/W模块对边坡开挖进行了模拟分析,结果认为边坡开挖后变形受岩体卸荷以及结构面组合控制作用明显,在开挖面部位产生较大变形,在坡体内部软弱结构面部位易贯通形成滑面,从而影响边坡稳定性。因此,对边坡开挖而言,应当及时进行支护,并同时做好边坡变形监测以及坡表排水工作。