钻孔岩体结构均质区划分方法研究

岩体结构均质区是针对实际工程特点而划定的成果,在实践过程中需要根据具体工程,抓住主要矛盾后,选择最具影响性的要素作为划分依据。针对高放废物深地质处置工程中钻孔岩体渗透性研究,提出了定性和定量相结合的钻孔岩体结构均质区划分方法。研究表明:基于结构面力学成因的定性岩体结构均质区划分方法存在对破碎带和蚀变带等细节考虑不足的问题,而以定量分区为主的岩体结构统计均质区划分方法(Miller法),未考虑影响岩体渗透性的主要因素结构面隙宽。最后得出将定性和定量相结合的方法来确定均质区效果更佳,这样既可以考虑到更多的结构面参数,同时也可以细化分区范围。此均质区划分方法结果能为后续的结构面网络建模及渗流计算提供数据支持。     

坝基岩体质量分级影响因素及分级标准

对于150 m以上级别的高坝、超高坝,坝基岩体质量分级以及大坝建基面选择对坝基工程处理、大坝体型设计以及坝型坝线比较等,均有决定性的控制作用。就水利水电工程项目而言,目前国内外采用的坝基岩体质量分级方法,主要有RMR分级系统、GSI分级、《工程岩体分级标准》(GB50218—2014)和《水利水电工程地质勘察规范(GB 50487—2008)》的相关标准。大量工程实践表明,影响坝基岩体质量的因素主要是岩石强度、岩体结构和赋存条件。结合新疆某工程坝基岩体质量分级研究,得出影响和制约该工程坝基岩体质量的主要因素为:岩石饱和抗压强度、岩体结构类型以及结构面性状特征(结构面组数、间距及结合程度)、风化与卸荷程度、声波波速、地震波波速、完整性系数、钻孔RQD和地下水状态等;据此,采用定性与定量相结合的方法,制定了坝基岩体质量分级标准。     

“工程岩体分级”国家标准在高坝洲工程的应用

采用国家标准《工程岩体分级标准》（送审稿１９９１年）,对高坝洲坝基岩体划分的各基本地质单元,抓住其岩石坚硬程度和岩体完整程度这两大复合分级因素,平行地进行定性分级。在着重考虑其质量和稳定性的基础上,给出了各级岩体的物理力学参数范围值,这些参数值含有岩体综合物理力学特征,这更有利于从整体上反映工程岩体的质量和稳定性能。     

锦屏一级水电站特高边坡施工的安全控制

2005年锦屏一级水电站开始坝肩高边坡的开挖施工,为确保工程施工安全,对工程边坡开挖施工进行了研究：① 研究工程区的地形地质条件,根据地质环境特征,进行工程岩体稳定性分区;② 研究自然坡体稳定性评价方法,评价工程边坡外围区岩体稳定程度,划分危险岩体分布,研究工程边坡的岩体稳定程度及开挖过程中会出现的变化,提出潜在不稳定岩体的结构面组合与块体分区;③ 研究并提出开口线以外危险岩体的处理方案,研究工程区的潜在不稳定岩体的处理方案;④ 认真实施岩体加固处理措施,施工程序要符合有利于坡体稳定和施工过程安全原则,依据开挖过程揭露的地质条件,开展潜在不稳定岩体的搜寻分析,搜集原位监测资料,调整支护加固方案,确保施工安全。     

某水电站泄洪洞围岩质量分级综合评判模型研究

在综合考虑多因素岩体质量分级方法的基础上,结合某水电站泄洪洞特定围岩地质条件的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水及结构面产状等多个影响因素,采用模糊综合评判的方法,计算各影响因素的隶属度,按照最大隶属度原则判定围岩类别,并将其应用于电站泄洪洞围岩岩体质量评价。评判结果显示,使用综合评判的评价结果与现场定性判断结果基本一致。     

公路隧道岩体分级的模糊综合评判法

建立了公路隧道岩体分级的模糊综合评判法.对<公路隧道岩体分级标准>数据进行了分析和整理,确定了适宜的分级指标和分级标准;对评价论域进行了模糊处理,以适应评价指标交叉的要求;建立了各定量和定性指标对不同论域等级隶属度的计算方法;确定了权重选取标准;给出了模糊综合评判的计算步骤;针对韩家岭公路隧道现场实践,进行了现场隧道围岩分级的模糊综合评判,对评判结果进行了分析.     

岩体原位试验新技术在水工复杂岩体工程中的应用综述

为解决复杂岩石力学问题,研发了复杂应力路径岩体高压真三轴原位试验技术及流变试验技术、岩体原位大尺度模型试验技术以及岩体破裂扩展精细探测技术等岩体原位试验新技术,并将其应用于白鹤滩柱状节理玄武岩修建高拱坝适宜性、锦屏二级引水隧洞高应力条件下深埋岩体力学特性、乌江构皮滩垂直升船机软岩地基长期变形预测等水工复杂岩体工程关键技术问题的研究。主要研究成果为:①针对高地应力岩体和地下洞室开挖复杂应力路径岩体的变形破坏问题,获得了柱状节理玄武岩、深埋大理岩考虑中间主应力影响的非线性强度准则的强度参数;②针对高应力、复杂应力路径条件下复杂结构岩体的流变特性问题,获得了深埋大理岩流变参数;③针对柱状节理玄武岩松弛特性及预应力锚固防松弛措施,实现了柱状节理玄武岩开挖松弛过程以及岩体真三轴试验破坏过程声发射精细探测;④针对构皮滩超高垂直升船机桩-软岩复合地基长期变形问题,获得了桩-软岩复合地基流变参数。该成果提升了岩体原位试验技术水平,发展了岩石力学基础理论,对解决水工复杂条件下的岩石力学新问题提供了技术支撑。     

地下水封洞库岩体质量分级体系研究

由于地下水封洞库多为大跨度、高边墙、不衬砌或少衬砌的地下洞室,因此建库岩体多为质量较好的花岗岩、花岗片麻岩等,但现有岩体质量分级体系不能很好地针对此类工程进行岩体分级。在确定了影响地下水封洞库工程岩体质量分级因素的基础上,考虑RQD值、结构面空间分布、粗糙度、地下水、地应力和储存压力等因素,提出了适用于地下水封洞库岩体质量分级体系(UWCQ),并应用该分级体系进行黄岛地下水封洞库工程的岩体质量评价。证明UWCQ体系对评价地下水封洞库岩体质量是可行的,能满足工程需求。这对地下水封洞库的开挖方式选择、支护方案确定和安全性评价具有重要工程意义。     

基于变权重区间模糊评判法的岩体质量评价

针对现有岩体质量分类方法存在的不足,提出一种岩体质量的变权重区间模糊评判法。该方法精细地构建了RMR分类体系中岩石单轴抗压强度、RQD、节理间距、节理条件和地下水条件5个指标的隶属函数,并通过采用归一化的贴近度替代隶属度,克服了现有方法中当部分指标值区间模糊分布时存在的误差;为使评价结果更符合实际需求,采用变权法突出劣态指标在岩体质量分级决策中的重要性。工程实例验证结果表明,提出的新方法相比RMR法有更强的适用性。     

高坝坝基岩体工程研究

本专题结合二滩和李家峡工程,研究高坝坝基岩体的稳定性评价和可利用岩体的质量标准。内容包括岩体工程条件的调研;岩体结构定量化研究;坝基岩体地应力场、渗透介质场的建立及对岩体工程条件的影响和评价;岩体工程质量分级体系的建立和应用;岩体的力学特性、破坏机理及参数的预测和选取;基础加固灌浆试验和应用;高坝坝基工程岩体稳定性的综合分析和评价;坝基可利用岩体研究和建基面优选的程序、方法和准则;基础岩体监测设计等。     

含原生隐性节理工程岩体分级方法

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩体内原生微裂隙发育,分布有宏观肉眼不易辨认的隐性节理,节理面较平整,多呈闭合状,为断续镶嵌结构,但岩石强度大,纵波波速高,岩体本身质量及其实际结构特征与测试得到的物理力学性质不相匹配。以白鹤滩水电站坝基柱状节理玄武岩作为含原生隐性节理的代表性岩体,基于其特殊性状,开展现场钻孔取芯、声波测试与点荷载试验,采用目前较为常用的几种工程岩体分级方法对其开展分级研究,对比分析岩体分级的结果与工程实际情况是否具有一致性;并以BQ分级方法为基础,在特定条件下引入RQD来修正岩体完整性系数K_v值,建立了一种适用含有原生隐性节理的工程岩体分级方法;将该方法用于白鹤滩柱状节理玄武岩的工程分级,分级结果与工程实际具有较好的一致性;最后,通过现场原位岩体变形试验对改进的分级方法进行验证可知,测试得到的柱状节理玄武岩变形参数与改进后BQ法的分级结果具有较好的匹配性。     

水电工程隧洞围岩分类专家系统的开发与应用

对水电行业常用的围岩分类方法进行总结分析，运用专家智能分析判断的原理，开发了水电工程隧洞围岩分类系统程序。以天生桥二级水电站右岸1#引水隧洞围岩分类为例，采用开发的水电工程隧洞围岩分类系统，对4种围岩分类方法进行对比分析，发现分类结果具有良好的可对比性。通过该系统的开发及运用，实现隧洞围岩分类的快速定量化，大大提高了工作效率。     

基于开挖卸荷劣化的边坡岩体质量评价体系研究

采用3类常规评价体系对卸荷岩体质量进行分析评价,并求解原态和卸荷态岩体力学参数,分析常规评价体系在评价卸荷岩体质量中存在的不足。有针对性地提出了适用于卸荷岩体的质量评价体系USMR法。该法不仅考虑了岩块条件、结构面条件和间距、地下水等RMR法包含的岩体基本性质,还考虑了坡面倾角与结构面倾角、坡面倾向与结构面倾向的关系,另外对开挖方法、卸荷损伤、边坡形态等使岩体质量劣化的因子进行了分析评价。基于USMR法所得的cm值小于常规方法,符合实际情况。所得结论对高边坡开挖工程中岩体稳定分析有一定指导意义。      

水利工程中的柱状节理岩体分类及质量评价

柱状节理岩体广泛地分布于中国西南水电开发区域，其力学特性对水电工程的安全建设与运行意义重大。在前人关于柱状节理岩体的研究成果基础上，总结了国内外涉及柱状节理岩体工程问题的水利水电工程，结合白鹤滩水电站工程的不规则柱状节理岩体现场勘测和测试结果，对柱状节理岩体的分类方法进行了探讨，提出了柱状镶嵌块状结构和柱状镶嵌碎裂结构的分类方法，利用岩体质量评价的RMR法和GSI法对白鹤滩水电站两类柱状节理岩体进行了分析，对比了美国汉佛德柱状节理岩体工程案例，计算表明，RMR法和GSI法能较好的反映白鹤滩柱状节理岩体的工程力学特性，适用于类似工程的岩体质量评价。     

《工程岩体分级标准》中基本质量指标BQ的简化图解法

针对目前国内外岩体分级体系的多样性,依据评价岩体稳定性的基本方法归纳总结了工程应用中典型的岩体分级方法。根据我国岩体分级的最新规范《工程岩体分级标准》(GB/T 50218—2014),整理了规范中岩体分级的逻辑结构图,提出了岩体基本质量指标BQ的简化计算方法。利用数形结合的思想,将定量指标BQ用简化图解法来表示,通过不同行业内岩土工程的具体实例进一步验证该方法的可行性,所得成果可为岩土工程的稳定性研究提供参考。     

基于结构面特征的合掌岩石窟稳定性分析评价

合掌岩石窟属于浅埋洞室,其开挖和雕刻过程中的失稳情况主要是洞壁局部块体掉落。为分析评价洞壁的块体稳定性,进行了工程地质调查、工程钻探、声波测试、以及室内试验等工作,得到结构面的产状以及岩体的物理力学性质。采用BQ法对围岩等级进行划分,并采用基于结构面特征的赤平投影对洞室稳定性进行定性评价,运用块体理论进行定量评价。计算结果表明,洞壁及洞顶块体不稳定需进行加固。     

二滩水电站工程勘察综述

对二滩水电站的地质勘察工作进行了总结。比较全面、完整地介绍了坝址的选择、坝基岩体的力学特性和参数取值方法、坝轴线的优选、岩体质量分级、蚀变玄武岩破碎软弱带的工程特性、地应力和坝基岩体工程关系,以及建基面的优化等一系列科研成果。     

考虑高地温及其梯度影响的围岩分级方法初探

工程岩体分级是岩石力学及其工程应用研究的最基本内容之一,当前岩体分级体系中尚无考虑高地温及高温度梯度等复杂地质环境下的围岩分级方法。依托南疆某水电站高温洞段引水隧洞工程建设,基于现场地质描绘、现场钻孔测试及室内岩石力学试验成果,采用RMR、GSI、BQ和HC等不同分级体系对高温洞段开展岩体质量评价;最后根据实际围岩级别与定性和定量分级结果对比分析,提出了高地热下围岩类别影响因子及阈值指标,给出了高地热赋存环境状态对围岩分级的修正方法,在此基础上提出适用于高地温梯度环境下的隧洞围岩质量分级与评价方法。研究表明,考虑了温度修正后,各类围岩的岩体质量评价结果相对传统方法减小1/4~1/2级,与实际定级结果更为接近,提高了分级的准确率。研究结果对于存在高地温的隧洞围岩分级有参考价值。