多结构面三维块体极限稳定分析新方法

根据刚体分块极限平衡原理,推导并阐述多结构面复杂三维块体分块稳定分析新方法,编制具有广泛适用性的多结构面三维块体极限稳定分析程序,并在龙滩水电站右岸高边坡等工程稳定性研究中取得成功应用。     

乌江银盘水电站左岸高边坡稳定性研究

乌江银盘水电站坝址左岸开挖边坡最高达约160 m,高边坡稳定为坝址的主要工程地质问题.左岸边坡划分为左坝肩上游顺向坡、左坝肩斜交顺向坡、下游斜交坡及厂房尾水渠边坡.边坡岩体以页岩、砂岩为主,发育多个层间剪切带,与裂隙组合边坡可能发生不同规模的块体滑移失稳.在二维刚体极限平衡分析的基础上,采用全空间赤平投影分析,得到不同坡段的可移动块体及其运动模式,在三维效应明显时进行三维补充分析计算.二、三维极限平衡分析表明:部分边坡开挖后的稳定系数小于1.0,边坡将局部失稳.通过采用联合加固措施,可保证边坡安全系数达到设计要求.在边坡实际开挖施工过程中,总体上表明局部不稳定块体通过处理后,边坡整体稳定是有保证的.     

块体单元法安全系数取值标准研究

边坡稳定性问题涉及矿山工程、水利工程等诸多工程领域，对边坡稳定性进行分析的方法主要有极限平衡法（LEM）、有限单元法（FEM）、块体单元法（BEM）、离散单元法（DEM）、边界单元法（BEM）、界面元法（ISEM）、不连续变形分析方法（DDA）等等。选取刚体极限平衡法、有限单元法和块体单元法，对单面滑动、双面滑动的算例进行了安全系数计算和对比分析，进而建议在滑动破坏模式一致的情况下，块体单元法的安全系数取值可参照刚体极限平衡法或有限单元法的标准选取，结果偏于安全。     

乌东德水电站右岸引水洞进口边坡稳定性研究

以工程地质条件详细调查为基础,采用宏观地质分析与极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段,分层次对乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。结果表明:乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定性较好,三维离散元数值模拟结果显示,人工边坡变形以少量回弹变形为主,变形特征不突出。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式,从块体稳定性影响因素分析入手,建立块体稳定性工程地质评价标准,对块体稳定性进行了宏观地质分析,并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析,得到块体开挖后的稳定系数。结果表明,人工边坡可能出现的块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果,提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工可提供重要依据,并对类似工程提供可以借鉴的经验。     

乌东德水电站右岸引水洞进口边坡稳定性研究

水电站高边坡稳定性问题是目前我国水电工程建设中的研究重点。本文提出以工程地质条件详细调查为基础，宏观地质分析与极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段，分层次对乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。研究表明：乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定性较好，三维离散元数值模拟结果显示，人工边坡变形以少量回弹变形为主，变形特征不突出。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上，提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式，以块体稳定性影响因素入手，建立块体稳定性工程地质评价标准，对块体稳定性进行了宏观地质分析，并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析，得到块体开挖后的稳定系数，结果表明，人工边坡可能出现块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果，提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工提供了重要依据，并对类似工程提供了可以借鉴的经验。     

某水电站地下厂房块体稳定性分析

围岩稳定是地下岩体工程中的核心问题。当结构面产状比较复杂时,这些结构面与临空面组合,会形成一些可能失稳的关键块体,对这些块体的稳定性分析及加固设计尤为重要。采用空间拓扑理论及刚体极限平衡法,搜索出了潜在失稳块体,并对其稳定性安全系数进行了计算。算例表明,地下洞室块体稳定性分析对施工及运行期间的安全很有必要。     

地下厂房洞室块体识别与稳定分析

块体失稳在岩土工程中是一种常见的破坏形式,直接影响到地下结构的安全。在关键块体理论基础上,引入单元重构与聚合建模方法,自编程序实现关键块体的识别与定位,采用刚体极限平衡法计算块体安全系数评价块体稳定性。某水电工程地下厂房在无支护条件与系统支护条件下的块体分布及安全稳定性分析结果表明,厂区存在较多不稳定块体,对工程安全有一定危害;采用系统锚固支护措施后,关键块体的安全系数均有所提高。     

锦屏一级水电站雾化区左岸Ⅳ-Ⅵ号山梁稳定性分析及加固措施研究

锦屏一级水电站雾化区左岸Ⅳ～Ⅵ号山梁自然边坡陡峻,地质条件复杂。天然条件下,边坡现状稳定,但稳定安全度不高。同时,由于枢纽泄洪流量大,水头高,泄洪雾化问题十分突出,泄洪雨雾对边坡稳定性影响较大。采用二维刚体极限平衡法和三维离散元法,对左岸Ⅳ～Ⅵ号山梁各种工况下的稳定性进行了分析,并通过对影响边坡稳定的各种因素的研究,提出了有针对性的边坡加固处理方案。     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

基于ANSYS的三维块体数值模拟

在大型地下开挖工程中,经常会出现块体的失稳破坏,这对建筑的安全是一个重大的隐患.传统的方法是利用刚体极限平衡法得出块体整体稳定性系数.而用有限单元法可以模拟静力平衡状态下结构面上的应力分布,以三峡大坝右岸地下厂房中的不稳定块体为例,得出结构面上稳定性系数分布图,并且对锚索支护的效果进行有效的评价.     

随机块体统计分析及其工程支护意义

随机块体统计分析对于深入认识随机块体发育特征,定量分析块体系统支护参数具有重要意义。在随机块体几何搜索分析结果的基础上,对随机块体大小及平均大小等的统计分布规律进行研究。结果表明：块体大小满足负指数分布规律,块体平均大小及覆盖率满足分布。在随机块体统计分析结果基础上,提出了确定块体系统支护设计参数的分析思路,例如根据块体埋深的分布规律,通过可靠度思想,可以确定锚杆长度。研究成果揭示了随机块体的统计分布规律,并为随机结构面切割下的块体支护分析探索了一个新的方法。     

Windows环境下块体理论工程分析软件的初步开发

 简要分析了国内外块体理论研究与工程计算分析程序的发展状况,采用Visual Basic语言、OpenGL与API技术,进行了Windows软件开发,并增加了最新研究成果。初步开发的工程分析软件具有赤平投影、包括凹形块体在内的块体形态分析、块体稳定性分析与锚固支护建议、洞室内最大块体形态分析、随机块体分析等工程应用中必备的功能。软件通过人机交互界面或文件形式进行数据输入、计算结果图形化显示、并与AutoCAD或PostScript等通用图形软件接口,可方便地实现软件的操作使用。目前的软件已在一些工程中得到应用。     

基于块体加与块体减算法的岩石块体几何形态分析

本文提出以块体加与块体减算法进行复杂岩体的形态分析。块体加是在一个凹形或凸形块体的基础上，加上一个或多个体，使之成为更复杂的形体；块体减的含义则相反。采用提出的块体加与块体减的基本运算规则，面面相减与面面相加的算法，将运算后的面与顶点统一编号，并通过块体体积与各面面积的计算，实现了块体加与块体减算法。算例分析表明，该方法可以构造出复杂的块体形态，并可在实际工程分析中得到应用。     

某水电站地下洞室块体稳定性研究

影响地下洞室安全的因素很多,不稳定块体是重要因素之一,因此在地下洞室开挖前,根据勘探平硐的资料,搜索出地下洞室围岩的不稳定块体,对于保证施工安全和完工后地下洞室的安全运行是非常必要的。本文以某水电站地下洞室为例,基于岩体应力变化,运用块体理论分析了围岩块体的稳定性。     

阶谱块体单元法及其在配筋结构中的研究与应用

提出了在配筋砌块结构中使用的阶谱块体单元法。首先,给出形函数矩阵,讨论位移模式、几何方程和本构方程的具体形式;然后,根据虚功原理导出平衡方程并给出刚度矩阵的表达式;最后,有配筋情况下,实现配筋刚度矩阵与整体刚度矩阵的集合。运用所提方法分析了一个算例,从而验证了其正确性和有效性。所提方法具有前处理简单、计算精度高等特点,具有广阔的应用前景。     

岩石块体理论中三维随机块体几何搜索

运用地质统计学与计算机技术随机模拟生成三维结构面网络,并在对前人关于结构面地质统计分析、结构面网络模拟、砍树、寻找封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域等研究的基础上,运用交点组合法,通过交点旋转方向及空间位置的判断等过程,形成搜索三维随机块体的方法。运用该方法对边坡交棱处、洞室顶拱进行随机块体的搜索,并对块体的形态、大小及空间分布特征进行统计分析,从而实现了边坡和洞室工程的随机块体分析。算例表明,该方法可以在工程分析中得到较好的应用。     

地震作用下不定位块体动安全系数计算与评价方法的探讨

用块体理论分析方法中的矢量分析方法计算块体动安全系数,具体的研究思路是：首先输入构成不定位块体所需的结构面和临空面信息,然后根据有限性定理和可动性定理判断块体的有限性和可动性,在块体可动的基础上,再找出块体在自重和地震荷载共同作用下的滑动模式（脱离、单面滑动或双面滑动）,并求出块体在该滑动模式下的安全系数,通过循环所有的地震时刻,得到了动安全系数时程曲线。考虑到不同区间安全系数的权值,提出了一种新的动安全系数评价方法,对动安全系数的评价指标做了探索工作。     

对推力轴瓦油膜特性分析

三峡水电站右岸电站18号机安装过程中,在推力头与转子联接后盘车测量其摆度时,发现无法进行正常盘车,经分析其主要原因在于推力瓦面与镜板之间未形成整体油膜,即在推力瓦小油室周围（瓦靠近大轴的一侧）没有形成油膜,盘车时该区域处于干摩擦状态。为确保该机组正常盘车并稳定运行,首先必须解决轴瓦油膜问题。了解推力瓦油膜的相关特性对分析解决推力轴承的故障有很大帮助。     

串联厌氧生物滤池处理城市污水的试验研究

对常温下采用弹性立体填料的厌氧生物滤池和采用砾石填料的厌氧生物滤池串联处理生活污水的适用性、设计运行参数及环境因素的影响进行了研究.结果表明,用污水处理厂二沉池回流污泥对厌氧生物滤池进行接种后,利用污水处理厂钟式沉砂池作为原水,厌氧生物滤池可以在常温(18℃~25℃)条件下成功启动,有效地去除有机物,并且能承受水质水量波动引起的负荷冲击.处理出水除氮磷等指标外,其余指标均能达到污水综合排放一级标准.     

节理岩质边坡随机块体搜索的一种简便方法

节理岩质边坡存在有大量由结构面和开挖坡面组合而成的随机块体。根据结构面和坡面的组合关系,将随机块体分为坡肩双面滑动、坡面双面滑动及坡面单面滑动3种类型,并运用“野外定性判断+赤平投影法”的方法综合确定边坡随机块体的类型。在详细的野外结构面采样的基础上,运用地质统计学与计算机技术随机生成三维结构面网络图。在前人关于生成结构面迹线图、搜寻封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域、交点组合的基础上,提出通过对坡面迹线三角形进行随机块体类型匹配的方法,找出符合随机块体类型要求的迹线三角形,快速搜索出坡面随机块体。工程实例模拟结果亦证实了该方法的合理性,研究成果可为节理岩质边坡随机块体的形态描述、快速搜索提供一条新的思路与方法。