三峡永久船闸高边坡开挖中的岩石力学问题

三峡永久船闸是深切山体建造的 ,开挖形成了双向岩石高陡边坡 ,其规模巨大 ,由此带来的边坡稳定问题引起世人普遍关注。回顾高边坡施工开挖 6年中发生的边坡成型困难、岩体开裂和塌方等情况 ,及研究采取对策、解决问题的过程 ,对岩体开裂和塌方等问题的原因进行了岩石力学分析 ,提出了几点经验 ,可供其它类似工程参考。     

中厚层～厚层状灰岩区高陡顺向边坡施工技术

猴子岩水电站导流洞进口土石方开挖总量约54万m3,边坡开挖规模大,高约200 m,岩石边坡设6级马道,进口边坡岩体为顺坡向,岩体倾角为55°～70°,设计岩石开挖坡比为1:0.3,倾角73°,为典型的顺向边坡.边坡施工中出现了边坡变形、小规模表层垮塌等一系列工程问题.施工中通过采用小梯段微差爆破、分层开挖、分层支护、边坡预裂爆破、加密监测、及时支护等一系列工程措施,实现了高陡顺层向边坡如期安全施工,其施工关键技术可供同类工程参考.     

岩体力学试验新技术在三峡工程中的应用

结合三峡工程岩体本构模型、拉剪应力状态下岩体强度性质、裂隙岩体开裂机理、边坡岩体卸荷带范围划分以及长期变形稳定分析等复杂岩体力学问题的研究,总结了岩石应力应变关系全过程测试、岩体"拉剪"试验、岩石断裂韧度测试、岩体声波测试及现场岩体蠕变等试验新技术在三峡工程中的应用。     

二滩水电站泄洪洞进口边坡支护

二滩水电站右岸泄洪洞口开挖的高边坡，通过优化设计，以及对边坡的支护形式和参数的修改完善，能适应岩体的地质条件和受力条件。对于因各种原因引起的塌方，通过对塌方形成机理和岩体稳定条件的分析，采用技术可行、经济合理和工期有利的措施进行加固，稳定了塌方周围的岩体，保证了高达１３０ｍ的泄洪洞进口边坡在施工过程中和水库蓄水运行后的长期稳定。     

长河坝水电站高边坡开挖扰动及支护效应研究

通过对开挖、支护等施工过程的详尽数值模拟,深入分析了长河坝水电站左坝肩边坡的开挖扰动特征及支护效应,得出该岩石高边坡岩体变形、应力及塑性屈服区的开挖扰动及支护效应,并和监测成果相对比,进一步验证所得结论的合理性。采用分步开挖并逐级锚固支护的方案对边坡的加固作用明显。锚固支护除了可以约束岩体的变形,还可以降低边坡岩体的卸荷强度。对类似的西南岩质高边坡开挖支护提出了若干建议。     

溪洛渡拱肩槽边坡开挖与锚固有限元分析

基于加锚节理岩体等效力学模型，应用三维弹粘塑性有限元法模拟了溪洛渡拱肩槽岩石高边坡的开挖过程和锚固措施，分析比较开挖不锚固与开挖锚固两种方案下边坡岩体的位移、应力和点安全系数等分布规律。结果表明两种方案下边坡稳定性均较好。     

锦屏水电站缆机平台高陡边坡开挖支护数值模拟

以锦屏水电站缆机平台高陡边坡为例,采用有限元法对其分级开挖支护过程进行数值模拟计算,分析不同的单级开挖高度、岩体强度参数和支护时间对高陡边坡变形和稳定性的影响。结果表明边坡的变形、安全系数受岩体强度参数影响较大;较好岩体条件下,单级开挖高度和支护时间对边坡的变形、安全系数影响很小,较差岩体条件下,单级开挖高度和支护时间对边坡的变形、安全系数影响显著,且单级开挖高度越大,支护的作用效果越明显。研究成果可为实际高陡岩石边坡工程开挖支护方案优化和施工提供参考。     

缅甸水电站引水遂洞进水口开挖支护施工技术

缅甸水电站引水隧洞进水口开挖由进水口边坡土方开挖、石方开挖、进水口边坡截、排水沟组成。开挖过程中,进水口渐变段发生冒顶、塌方,根据塌方和边坡变形情况及确定的开挖施工方案,塌方区段施工作了相应技术调整,确保了工程顺利完工。     

精细爆破技术在水利水电工程高边坡开挖中的应用

该文以工程实例为背景,介绍了精细爆破的概念以及在水利水电工程岩石边坡爆破开挖中的应用,重点介绍了基于对保留岩体保护的精细爆破参数的设计方法。边坡岩体开挖满足质量标准、保留边坡岩体完整稳定、预裂爆破残留炮孔痕迹保存率85%以上,取得了良好的施工效果。     

锚杆支护对层状岩石力学性质的影响研究

层状岩体在地下隧洞开挖过程中比较常见,在爆破及渗流作用下容易引发开裂、变形甚至塌方,对工程施工及长期稳定极为不利。锚杆支护是隧洞施工中最为常见的支护系统,但其支护作用一直处于探讨之中,文章对无锚杆、螺纹锚杆以及碳钢钢管三种支护情况下层状岩石力学行为的影响进行了研究,以期能为隧洞开挖支护设计提供依据。     

地质力学模型试验在高边坡研究中的应用

应用地质力学模型试验技术研究岩体边坡的稳定问题,尚属需要进一步开拓的领域。三峡双线5级船闸开挖后,两侧均形成高边坡。边坡岩体为花岗岩;岩体中存在有断层和裂隙,并受高达5MPa以上的地应力作用。 国家“七五”科技攻关要求用地质力学模型试验技术研究其边坡的稳定。首先进行一个平面地质力学模型试验。并且结合平面模型进行平面弹塑性有限元分析,最后进行三维地质力学模型试验。试验成果分析认为:三方面的成果具有较好的可比性;三维模型相似模拟较全面;用逐级释放反荷载的方法模拟逐步开挖的地应力释放过程,通过实验验证是可行的。     

大型水电工程建设岩石力学工程实践

中国三峡工程以及金沙江下游4座梯级水电站工程规模巨大,地质条件复杂,在建设过程中遇到了诸多岩石力学难题。结合这5座大型水电工程建设的岩石力学工程实践经验,对高边坡与滑坡岩体工程问题、坝基坝肩岩体工程问题、地下洞室群岩体工程问题、高地应力与高地震烈度问题的处理措施进行了回顾,介绍了三峡船闸高边坡、溪洛渡高边坡以及乌东德高位自然边坡的稳定技术,三峡大坝和溪洛渡拱坝建基岩体抗滑稳定技术,三峡枢纽地下厂房和向家坝水电站地下厂房的围岩稳定技术以及巨型滑坡综合治理等关键技术。在此基础上提出了大型水电工程岩石力学研究工作的通用技术路线:重视勘探与工程地质力学模型分析,合理界定岩体的介质模型及等效连续参数,并以地应力作为初始分析条件,采用适宜的连续或非连续介质力学分析方法进行岩体稳定分析,从而确定岩体加固方案,实施监测并实现反馈设计。     

离心模型技术在三峡工程高边坡研究中的应用

本文论述了利用离心模型研究岩石开挖边坡的相似理论、模型材料及试验技术,列举了对三峡船闸深挖高边坡的应力、变形和稳定性的研究成果以及边坡不连续面构造部位破坏机理的试验成果,展望了近期可能应用离心模型研究岩石力学和边坡工程的一些课题。     

三峡永久船闸直立坡岩体变形监测与变形分析

众多不同类的监测仪器设备和长时间的观测资料,较全面地揭示了三峡永久船闸直立坡岩体的变形规律,在分析了大地测量点、滑动变形计、钻孔测斜仪和多点位移计的观测资料后,认为直立坡岩体整体稳定性良好.实测直立坡顶最大水平位移为32.72 mm;直立坡深层岩体的水平和竖向位移分布符合一般变形规律;统计模型分析表明,中隔墩侧直立坡岩体时效变形远小于边坡侧直立坡岩体;微新岩体上测点的时效变形小于强风化岩体上的测点.此外,北坡三闸首的观测成果说明,在槽挖结束后的第5个月开始浇筑混凝土是合理的.     

基于关键块体理论的岩体稳定性分析方法及其在三峡工程中的应用

针对三峡工程船闸边坡、地下厂房等岩石工程建设中面临的复杂岩体结构块体稳定性问题,阐述了引进岩体关键块体理论解决工程实际问题的关键技术及过程。以关键块体理论为基础,提出任意形状块体的体积计算、凹形块体几何构型以及考虑一般水压模式条件下的块体水载荷计算等一系列方法,实现了复杂岩体地质结构面切割条件下的关键块体识别及多种载荷组合下的关键块体稳定性评价,并应用于三峡船闸边坡及三峡地下厂房等多个工程部位岩体稳定性分析与支护评价。三峡船闸边坡施工期数百个块体几何构型及稳定性分析结果表明关键块体稳定性分析结论与现场实际块体出露特征和稳定状态总体相符。所提出的基于关键块体理论的岩体稳定性分析方法具有较好的针对性和实用性,可为其他工程岩体稳定性分析提供理论依据。     

三峡船闸高边坡设计实践中几个问题的再认识

根据前期设计论证,三峡船闸上部边坡开挖达到基本自稳,辅以排水及锚固,下部为直立坡与薄混凝土衬砌闸墙相结合.在施工过程中,遇到如何控制边坡开挖形态与闸室结构型式,中隔墩岩体保留与利用,坡面块体,排水隧洞的完整性,锚索的结构型式及钢绞线的强度利用系数等一系列问题.这些问题在施工过程中进行了分析.并通过动态设计方法,得到了较好的解决.     

三峡船闸地面工程施工关键技术问题

三峡船闸设计原则先进，其施工难度已超过当今世界水平．一系列极具开创性和挑战性的技术难题的研究和解决，完善和发展了世界船闸的设计理论和工程施工技术．重点介绍了船闸施工的特点和难点，船闸成形开挖与爆破控制、高边坡岩体快速加固、船闸大型薄衬砌结构施工、特大型人字门安装等施工技术上取得的突破性的新进展，对类似船闸工程建设具有较广阔的应用、推广价值．     

三峡工程三斗坪坝址岩石力学研究

本文扼要地介绍了三峡工程三斗坪坝址的地质条件,概括了有关的岩石工程问题,即:岩体(石)的物理力学性质,岩体概化模型的研究,岩体天然应力状态和地下水的研究,风化岩体和多裂隙岩体的利用和加固研究,坝基和岩石高边坡的稳定问题,以及库岸滑坡问题。文中简要介绍了30多年来长江科学院为研究解决这些问题进行的试验研究工作,并提出了今后科研工作的建议。     

三峡工程中高边坡测斜仪的施工埋设与监测

介绍了三峡工程升船机及临时船闸高边坡岩体内部水平位移的测点布置，叙述了测斜仪的施工埋设步骤及观测方法，对三峡工程升船机及临时船闸高边坡测斜仪的观测结果进行初步定性分析。测斜仪观测结果表明，三峡工程升船机及临时船闸高边坡的变形较小，整体稳定性态是正常安全的，个别测孔的测值偏大，说明高边坡中局部可能存在薄弱环节，今后需加强观测，注意局部岩体内部水平位移的发展动向及变化规律。说明采用测斜仪进行岩体内部水平位移观测是可行的。通过现场施工，对测斜仪的施工埋设也积累了经验，为进一步提高边坡安全监测技术奠定基础。