基于三维激光扫描技术的岩体RQD获取方法与程序

在西南地区岩质边坡高陡的特殊地形条件下,常规的地面地质调查方法难以开展。引入三维激光扫描技术获取边坡体出露的结构面各项几何参数(产状、间距、迹长),然后以这些地质资料为基础,结合结构面网络模拟技术生成不同走向网络图,通过在网络图上布置人工虚拟钻孔来计算得到岩体质量指标(RQD)。结果表明:提出的方法适用性较强,方便可靠,不仅解决了常规地质调查方法在高陡边坡地段难以开展的问题,而且还克服了以往钻孔岩芯获取岩体RQD指标数据少、误差大的缺点,获得岩体RQD指标经过修正后能满足工程实际需求。     

基于三维激光扫描技术的高边坡岩体结构调查

三维激光扫描技术作为一种新型的测绘技术,运用于岩体结构调查时突破了传统的单点测量法,更易宏观把握结构面的产状。在对三维激光扫描原理和基本工作步骤介绍的基础上,以西南某水电站右岸坝肩高边坡的为例,通过对设站位置的布设、坐标转换误差的校核、结构面产状的提取、结构面的分组和裂隙网格的生成等几个方面的介绍,阐述了激光扫描技术在水电站高边坡岩体结构调查中的应用,最后提出了该技术在高边坡岩体结构调查中的优缺点和发展前景。     

基于机载LiDAR及无人机影像的高位危岩体调查和成因分析

在水利水电工程中，危岩体常发育在高陡边坡的危险隐蔽地带，传统勘察测量方法存在精度低、勘察难度高等缺点，快速、便捷地识别高陡边坡危岩体具有重要的工程意义。以黄登水电站重要建筑物边坡开口线外危岩体隐患排查结果为研究基础，利用无人机倾斜摄影构建1∶500的三维实景模型，结合机载激光雷达(LiDAR)遥感测量技术获取研究区内高精度的LiDAR点云数据及光学影像数据等成果，搭载三维可视化遥感解译平台，建立危岩体解译标志，获取危岩体的结构面产状特征并开展野外详细调查及解译成果复核工作，复核工作证明前期遥感测量技术准确率强，解译成果可信度高。同时根据地理空间数据分析方法研究危岩体的发育分布规律及成因机制，得出研究区内危岩体主要发育在1 609～1 963 m高程，多数危岩体所在的边坡坡度为40°～70°,危岩体发育以正南向为主，并且河流水系与人类工程活动对危岩灾害的发生也具有一定影响。研究结果对水电库区高位危岩体的隐患识别及成因分析有重要参考价值。     

无人机微变摄影测量技术在边坡高位危岩体监测中的应用

针对传统边坡高位危岩体监测手段的局限性,结合硬梁包水电站厂区边坡高位灾害变形监测要求,引入了无人机微变摄影测量技术,利用无人机采集边坡高位危岩体数据,分辨率可达亚毫米级,并构建三维实景模型,可以生成三维模型、DOM、DEM、数字点云等测绘产品。工程实践表明:微变摄影测量技术获取的三维模型具有真实、纹理清晰、精度高等优势,为边坡高位危岩体调查、监测及巡检提供了一种新的方法。     

软弱基座型边坡破坏机制的离散元分析

我国西南地区某省某软弱基座型边坡地质条件、坡体结构复杂,边坡临空面陡峭,为边坡变形破坏提供了有利空间。某边坡曾出现失稳破坏现象,经过对边坡工程地质条件以及边坡岩体结构特征调查分析,认为边坡变形破坏主要由下伏软弱层的塑流挤压变形以及上下层的差异风化引起,并在坡肩产生拉裂缝,边坡整体表现为受下伏软弱层控制的倾倒变形失稳破坏模式。采用三维离散元(3DEC)数值模拟软件,模拟边坡变形破坏机制、特征,模拟过程和结果表明,上部岩体拉裂缝的产生和发展受下部软弱岩体的变形导致上部拉应力集中所致,加之上部岩体自身的裂隙发育,由此可能产生整体失稳破坏。     

三维岩体随机结构面切割方法

三维岩体随机结构面切割及块体分析是块体理论的新发展,成为边坡工程和地下洞室围岩稳定分析的有效手段。通过生成三维岩体随机结构面网络,将结构面相互切割,生成新的面,运用面的回路方法形成块体,然后确定岩体开挖面上的可动块体并找出关键块体。经多次模拟,可以获得岩体开挖面形成的关键块体几何形状和尺度规模等统计特征,为工程系统支护方案提供较可靠的设计依据。     

基于赤平投影方法的周宁抽蓄电站边坡块体破坏模式识别

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的结构面控制。采用赤平投影法开展岩质边坡破坏模式分析,可以方便地确定结构面之间的组合关系,实现对典型块体破坏风险模式的识别。以周宁抽蓄电站下库坝址区边坡地质与工程条件为背景,开展基于赤平投影法的边坡随机块体破坏风险模式预测分析。结果表明,边坡具有形成块体破坏的结构面条件,且平面滑移和楔形体失稳是施工期可能面临的主要破坏模式;赤平投影法对边坡破坏模式预测的合理性和适用性通过施工期岩体现实破坏表现得到实践验证。     

赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的结构面控制。采用赤平投影方法对岩质边坡的稳定性进行分析,可以方便地确定边坡岩体中结构面的相互组合关系,以及结构面组合切割体可能失稳滑移的方向,从而能定性评价边坡的稳定状态。采用赤平投影方法分析岩质边坡的稳定性时,基于"结构面组合交线的倾向和倾角"2个因素,总结设计了赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板。借助赤平投影图解模板进行边坡的稳定性分析,使问题变得更加直观、明朗,分析工作更加简化、快捷。通过工程实例的应用,进一步验证了图解模板用来分析岩质边坡稳定性的有效性、实用性和便捷性。     

驮英水库导流泄洪隧洞出口边坡三维极限平衡分析

驮英水库导流泄洪隧洞出口边坡岩体结构面相对较发育,边坡上游侧存在层间软弱夹层,下游侧近顺向坡,具有潜在失稳威胁。以该边坡为研究对象,构建三维模型,考虑边坡控制性结构面及可能组合的滑动形式,切割潜在滑坡体,经三维极限平衡分析表明,部分潜在滑坡体的安全系数低于规范标准。通过适宜的支护措施,可保证边坡稳定性。     

基于通用椭圆盘模型的三维离散结构面网络模拟及其在边坡中的应用

构建三维离散结构面网络(DFN)是国内外公认的定量表征岩体结构最有效的手段。目前基本将结构面假定为圆盘模型，然而针对形状各异的天然结构面，圆盘模型适用性不强。最近具有广泛适用性的通用椭圆盘(UED)模型已建立。基于UED模型，开展岩体三维离散结构面网络模拟研究。首先概述了UED模型的几何参数，具体包括中心点位置、产状、长轴长、长短轴之比、长轴旋转角、三维密度；然后，针对结构面在岩体露头的两种出露方式，分别介绍了UED模型几何参数的确定方法；最后，以某岩质边坡为例，详细介绍了基于蒙特卡洛模拟生成了该边坡岩体三维UED DFN网络的过程。此外，对比了UED模型与现有的圆盘模型和相似椭圆盘模型的表征精度，结果表明，UED模型的表征精度分别比圆盘模型和相似椭圆盘模型的高16%和22%。     

利用赤平投影分析评价大坝基础边坡稳定性——以富强水库为例

通过对坝址区岩体结构面的大量调查统计,筛选出具有代表性的结构面产状,并结合设计开挖坡面,以赤平投影图解法为基础,定性分析了坝基肩自然边坡和开挖边坡稳定性。     

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3DE平台的危岩体结构面识别及块体分析——以房县抽水蓄能电站为例

为解决高陡危岩体稳定性评价难度大的问题，以湖北省十堰市房县抽水蓄能电站下水库危岩体边坡为研究对象，将三维激光扫描技术、倾斜摄影技术及工程地质分析相结合，对危岩体稳定性进行分析评价。结果表明：将危岩体三维激光扫描点云及倾斜摄影模型导入达索3DExperience(3DE)平台，采用自主创建的结构面模板准确识别结构面信息，进而利用结构面空间模型互相切割形成定位三维块体，可确定块体的空间位置及规模，并进行块体形态分析、块体体积测量与计算等应用。该危岩体结构面识别及块体分析方法可为其他工程危岩体分析提供参考。     

基于有限元分析的岩质块体稳定性评价方法

岩质边坡的稳定性主要由其结构面控制。基于有限元分析的岩质块体稳定性评价,具有可充分考虑岩体结构面间的相互作用,同时可以反映边坡失稳以及塑性区的发展过程,能较好的反映岩体失稳的机理。分析结果表明,采用有限元法能有效地分析岩体的稳定性,并可为岩质边坡块体的设计和支护提供一定的理论依据。     

某特大桥西侧桥头边坡稳定性分析与评价

某特大桥西侧桥头边坡为顺层岩坡,受桥墩加载及下游某水库蓄水影响,岸坡存在安全隐患.在工程地质调查的基础上.查明了岸坡赋存的水文、工程地质条件,建立了地质模型,明确了岸坡稳定性控制因素;针对控制性结构面及岩体,开展细致研究,获取了合理的物理力学计算参数.采用三维连续介质和离散介质数值模拟方法对岸坡的潜在变形破坏模式进行分析,并选取典型块体开展二维和三维极限平衡计算.结果表明,岸坡整体稳定性较好,但是表层存在向临空面的潜在滑移趋势.建议对岸坡底部的水渠进行封堵,消除临空面,以增加岸坡稳定.     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

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。     

三峡水库消落带斜坡岩体劣化过程地质强度指标研究

三峡库区消落带岩体劣化研究多针对室内岩样,难以应用到现场岸坡稳定性分析评价中。本文开展了水库实际运行状态下原位跨孔声波测试和井下电视,获取了不同深度下岩体物理力学参数,改进了GSI系统对岸坡劣化带岩体的描述,拓展了广义Hoek-Brown(H-B)准则在劣化带岩体强度动态评价中的应用,得出主要结论如下:广义H-B准则可以评估、描述原位岸坡岩体强度,结合水位循环消落原位跨孔声波测速,改进并构建了GSI量化取值方法;GSI结合广义H-B准则得到的特征深度强度包线表明,三轴受压应力状态可以提高岩体强度,且可明显抑制岩体劣化;脆-延转换线σ1=4σ3计算的H-B准则适用范围表明GSI系统对岩体劣化评价有宽泛的适用性,且随着GSI下降适用范围下降;通过指数回归构建了考虑劣化过程的GSI(t)、Erm(t)时效曲线,并基于GSI(t)解得不同深度结构面处二、三维强度劣化包线。强度劣化包线显示表层结构面的劣化敏感性高于深层,且表层受劣化影响H-B准则适用范围下降最明显;结合多层面GSI(t)曲线可得三维结构面GSI(t,h)时空函数。这种基于消落带原位跨孔声波的GSI(t)时效函数以及二、三维结构面强度劣化包线分析方法为岸坡岩体劣化评估、稳定性分析和工程治理提供了更加科学合理的新途径。     

新疆石门水利枢纽F_(17)断层上盘山体稳定性研究

本文根据F17断层的空间几何分布形态,在边坡岩体结构面网络模拟的基础上,对节理岩体连通率进行分析计算,确定节理岩体的综合抗剪强度参数,运用基于塑性力学上限原理的二维和三维岩质边坡稳定分析法(EMU、EMU-3D法),分析计算出F17断层上盘边坡岩体的抗滑稳定性,为枢纽布置和大坝设计提供科学依据。     

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。 