白鹤滩水电站柱状节理玄武岩卸荷损伤数值试验研究

白鹤滩水电站坝基的柱状节理玄武岩具有明显的卸荷损伤特性。为研究这类特殊岩体的卸荷损伤规律,通过变形试验和强度试验获取卸荷过程中柱状节理刚度和强度的定量表达式,并结合离散元方法提出了一种考虑岩体卸荷损伤的数值算法。在此基础上,建立了柱状节理玄武岩的离散元数值模型,开展开挖卸荷过程中柱状节理玄武岩力学特性的损伤规律研究。数值结果表明:岩体卸荷参量从6.0 MPa卸载到1.0 MPa的过程中,柱状节理玄武岩竖直向和水平向的弹性模量分别降低64.8%和86.3%;黏聚力分别降低18.3%和46.1%;内摩擦角分别降低8.4%和64.7%;柱状节理玄武岩具有显著的卸荷损伤特性,在开挖卸荷过程中变形参数和强度参数均有较大幅度的降低,且水平方向的降低程度大于竖直方向。研究成果可为工程开挖方式和支护形式的选取提供有益参考。     

白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理开挖松弛特性试验研究

白鹤滩水电站左岸坝基边坡柱状节理玄武岩出露且易松弛,对边坡安全稳定影响较大。为了解坝基柱状节理玄武岩在爆破开挖后松弛深度的变化规律及发展趋势,以坝基650~660 m高程边坡柱状节理试验区为研究对象,利用声波孔检测不同区域、不同支护条件下岩体松弛深度。通过分析检测成果得出如下结论:地质条件对柱状节理玄武岩的松弛深度有影响;预应力锚杆在一定时间内能压密松弛岩体,其防松弛作用好于砂浆锚杆。     

白鹤滩水电站右岸坝基柱状节理玄武岩开挖施工技术

白鹤滩水电站右岸坝基高程590.00m以下为P_2β_3~3层柱状节理玄武岩,岩体内微裂隙发育,整体性差。为控制坝基柱状节理玄武岩开挖后卸荷松弛,采用双保护层方式开挖,预留保护层厚度5m,保护层顶面参照建基面要求实施预裂爆破技术开挖,然后利用保护层作为岩石盖重进行坝基固结灌浆及锚筋桩预锚等基础处理,以增加坝基柱状节理玄武岩的力学性能及岩体完整性。根据坝基开挖体型特点,预留保护层上部陡坡段采用常规预裂爆破技术开挖,下部缓坡段和水平段采用复合消能爆破技术开挖,既保证了建基面开挖质量,也加快了施工进度,实现了大坝混凝土如期顺利开浇。     

浅析水电站左岸坝基柱状节理玄武岩保护层开挖精细爆破技术

白鹤滩水电站拱坝基础分布第一类柱状节理玄武岩,第一类柱状节理玄武岩微裂隙发育、层内发育多条缓倾层内错动带,开挖后岩体易松弛。开展柱状节理玄武岩开挖爆破生产性试验,总结并推荐柱状节理玄武岩开挖爆破参数,施工中动态优化保护层开挖爆破参数、施工工序精细控制和精细爆破技术,确保白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理玄武岩保护层开挖施工质量满足设计要求。     

白鹤滩水电站坝基岩体盖重固结灌浆研究

白鹤滩水电站是国内外首个利用柱状节理玄武岩作为基础的特高拱坝。为解决坝基柱状节理玄武岩开挖松弛问题,满足特高拱坝稳定、安全条件,研究提出了河床坝段岩体盖重固结灌浆方案。在左岸坝基高程650～630 m开展生产性试验,灌浆后采用声波测试和压水试验,同时探索了保护层小梯段预裂爆破对已灌浆岩体的影响。试验结果表明,该方案对白鹤滩坝基复杂地质条件的处理是可行的,可用于下一步固结灌浆施工。     

柱状节理玄武岩爆破开挖现场试验研究——以白鹤滩水电站为例

为了确定适合柱状节理玄武岩开挖的爆破参数,研究爆破开挖对柱状节理岩体区域造成的损伤,选择与工程条件相近的梯段,进行了较大开挖规模的坝基柱状节理玄武岩光面爆破与预裂爆破对比试验。结果表明,在相同的爆破参数下,柱状节理岩体在爆破前后损伤深度一般大于非柱状节理;对于柱状节理,光面爆破较预裂爆破的振动大,爆前爆后损伤深度也较大;通过爆破参数的调整,可以减小爆破开挖对柱状节理岩体区域造成的损伤深度。试验研究结果可为柱状节理岩体爆破开挖的优化施工提供依据。     

白鹤滩水电站导流洞柱状节理玄武岩变形特性分析

在白鹤滩导流洞柱状节理玄武岩已开挖施工的洞段,出现多处局部岩体松弛破裂和垮塌现象。经深入研究玄武岩柱状节理变形特性,根据对开挖、支护阶段围岩变形、锚杆应力、松弛深度检测的成果,对比分析开挖阶段围岩变形差异,提出了支护方式与时机选择,为导流洞的开挖与支护提供了技术支撑。     

考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖特性研究

通过建立柱状节理岩体径向应力比与力学劣化系数的数学关系,获取柱状节理岩体卸荷损伤效应的定量表达式。结合FLAC~(3D)提出一种考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖分析方法,实现岩体单元的力学参数在开挖过程中随实际应力状态得到动态调整。在此基础上开展柱状节理岩体试验洞的开挖特性分析。结果表明,考虑卸荷损伤的计算数据与实测数据基本吻合,试验洞围岩的位移、体积应变增量和塑性区均随开挖断面的逐步增加而增大,且呈边墙最大,底板次之,拱顶最小的分布规律。最后采用体积应变增量大于0.10%和塑性区作为岩体松弛的综合判别指标,其分析结果与钻孔声波测试数据相一致。     

白鹤滩拱坝左岸坝基变形特征及机理分析

白鹤滩水电站左岸拱坝坝基边坡地质条件复杂,坝基边坡内发育的缓倾坡外的层内错动带、反倾坡内的断层和柱状节理玄武岩是开挖边坡变形响应的重要影响因素。在分析现场监测数据基础上,对白鹤滩左岸拱坝坝基630 m高程以上的剪切变形特征及机理进行了分析研究,采用离散元程序UDEC再现了层内错动带LS_(3319)的剪切变形特征,并对左岸拱坝坝基630 m高程以下的开挖响应特征进行了预测。结果表明:630 m高程以上坝基开挖过程中顺坡向缓倾层内错动带LS_(3319)在开挖面坡脚部位出露前后,对坡脚局部应力场产生较明显的影响,其上下盘岩体表现出不同的变形特征,错动带上盘部分岩体首先出现应力增大或集中现象,随着开挖面下移直至错动带出露,出现开挖卸荷引起的岩体松弛;630 m高程以下受层内错动带LS_(331)影响产生剪切变形,上盘浅层岩体出现卸荷松弛。错动带剪切变形主要发生在错动带的坝基面开挖揭露过程中,变形量值主要受赋存地应力条件、结构面参数和产状等因素控制。     

小湾水电站坝基岩体全过程变形监测成果分析

小湾水电站拱坝坝基岩体地应力高,节理裂隙发育,通过对坝肩开挖前的坝基超前变形、开挖后的卸荷回弹变形和大坝混凝土浇筑后的压缩变形的全过程监测,分析卸荷裂隙分布和张开位移量,定量分析了坝基卸荷岩体变形发展规律,为评价坝基岩体质量和调整坝基岩体力学设计参数以及坝基开挖设计和施工提供了科学依据,对类似工程有参考价值.     

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。     

坝基岩体开挖卸荷松弛特征分析及加固措施——以锦屏一级拱坝为例

结合高地应力环境下锦屏一级坝基岩体开挖卸荷松弛特征,分析了坝基岩体开挖不同锚固措施的加固效果,并根据工程现场坝基岩体开挖锚固措施的试验成果,对高地应力环境下坝基岩体不同开挖加固方案进行了对比分析,提出了锦屏一级坝基岩体的开挖实施方案,有效地降低了开挖卸荷松弛对坝基岩体质量的二次损伤。建议在河床高地应力部位实行先锚后挖的施工程序,保护层开挖滞后时间为2~3个月。     

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩固结灌浆试验成果分析与建议

白鹤滩水电站大坝建基面扩大基础范围内广泛发育柱状节理玄武岩,岩体微裂隙发育,完整性较差。爆破开挖前柱状节理基本上呈闭合状态,可灌性较差,基础处理难度大。为研究提高柱状节理玄武岩坝基岩体承载力、强度和整体性的解决方案,探索相关灌浆方案、灌浆材料、浆液配合比及施工工艺等,在柱状节理玄武岩区域进行"有盖重灌浆"和"无盖重结合0~5 m有盖重灌浆"固结灌浆试验。试验成果和物探测试成果为确定白鹤滩水电站大坝坝基固结灌浆施工方法和质量检查标准提供依据,同时也为类似地质条件工程提供参考。     

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     

大岗山水电站坝基岩体表层卸荷松弛带特征分析

大岗山水电站拱坝坝基开挖后,表层岩体卸荷松弛强烈,岩体声波测试时波速明显降低,形成低波速带。本文讨论了建基岩体开挖后岩体卸荷变形破坏形式,分析了表层卸荷松弛带的划分、空间分布特征及其成因,并提出了相应工程处理措施。     

白鹤滩水电站导流洞柱状节理玄武岩开挖施工浅析

白鹤滩水电站导流洞工程规模大、地质条件复杂,尤其深埋段柱状节理发育,给工程施工增加了难度。柱状节理玄武岩存在易变型、易松弛等特点。根据工程施工特点及对柱状节理玄武岩的研究成果,对柱状节理玄武岩开挖施工的成功经验进行阐述,通过介绍柱状节理段爆破参数及支护参数、围岩变形监测点布设,分析了收敛变形监测成果。研究成果可供类似围岩开挖施工借鉴。     

三峡工程左岸开挖卸荷对3号机组坝段坝基岩体的影响

基于卸荷岩体力学理论 ,研究了开挖卸荷对三峡工程 3号机组坝段坝基—边坡组合体整体位移的影响 ,对坝基节理裂隙岩体的劣化作用 ,同时研究了加固效果。结果表明 ,边坡整体位移量值同实测结果较吻合。文中提出的加固措施效果明显 ,但开挖卸荷对节理裂隙的影响范围和程度需作进一步的研究     

大断面高边墙导流隧洞柱状节理段施工综合应对措施

白鹤滩水电站玄武岩岩流层产状总体为N42°~45°E,SE∠15°~20°,在P2β32层、P2β33层、P2β41层均发育柱状节理玄武岩。柱状节理玄武岩开挖后易张开、松弛,导致开挖面逐层剥落,进而影响建筑物结构安全。通过对白鹤滩水电站导流洞柱状节理段施工、支护参数优化等进行总结,可为类似大型断面柱状节理发育隧洞施工提供参考。     

三峡工程左岸开挖卸荷对3号机组 坝段坝基岩体的影响

基于卸荷岩体力学理论，研究了开挖卸荷对三峡工程3号机组坝段坝基—边坡组合体整体位移的影响，对坝基节理裂隙岩体的劣化作用，同时研究了加固效果。结果表明，边坡整体位移量值同实测结果较吻合。文中提出的加固措施效果明显，但开挖卸荷对节理裂隙的影响范围和程度需作进一步的研究。     

大岗山水电站坝基长观孔测试分析研究

大渡河大岗山水电站坝址地处中等地应力为主的局部高应力区域,坝基岩体在开挖过程中受地应力的影响,会发生不同程度的卸荷松弛。为能深入了解坝基岩体的松弛变化规律,对大岗山水电站坝基范围内的长观孔声波测试数据进行了分析研究,从声波纵波速度Vp随时间的衰减情况,分析坝基岩体的松弛变化过程,并利用钻孔全景图像测试,观察岩体内结构面的发展情况,获得了可靠的地质勘察成果。研究结果表明,岩体波速总体随开挖面暴露时间的增加而降低,卸荷深度也逐渐增大,至一定程度后趋于稳定。