不同水-岩作用下岸坡岩石力学特性劣化试验研究

库水位升降会使不同高度、不同水位线下岸坡岩石的水赋存环境不同,受到的水-岩作用类型亦不同,为此开展了不同水-岩作用下岸坡岩石力学特性劣化试验。结果表明,岩样的抗压、抗拉强度均随试验周期的增加而减小,呈先快后慢的劣化趋势;随着水-岩作用周期的推进,岩样在抗压和抗拉试验中,剪切破坏特征愈发明显;岩样微观结构由致密逐渐向疏松多孔、多裂纹的结构过渡;不同水-岩作用下,岩样的力学特性和微细观结构劣化程度表现为热湿循环作用>干湿循环作用>长期浸泡作用。结果对基于水-岩作用分区的岸坡长期稳定性分析提供了新思路。     

库水位往复升降引起的软岩干湿循环损伤特性试验研究

鉴于水敏性较强的软岩岸坡在库水长期浸泡及水位往复升降引发的干湿循环作用下更易发生失稳现象,以云南省某水利工程为例,采用室内压缩、SEM试验及理论分析方法探讨了干湿循环效应下的软岩强度及损伤机制。结果表明,多次干湿循环后岩体微观结构完整性遭到严重破坏,结构疏松;岩体力学强度与循环次数呈凹二次函数下降关系;干湿循环造成了岩体内部损伤的逐步积累,衰减趋势显示初次循环时岩体劣化最为显著,且粘聚力相比于内摩擦角受到的影响更为严重;循环多次后岩体损伤变量值逐渐趋近极限,随着围压的逐步增大,岩样结构遭到破坏。     

干热河谷岩质岸坡节理面剪切特性劣化规律研究

干热河谷库区岸坡岩体在库水位升降过程中，特别是表层岩体需考虑本身所处干热河谷的干热条件，即热湿循环作用。基于此，开展了热湿循环作用下节理岩样的重复剪切试验。结果表明，随试验周期的推进，剪切应力—剪切位移曲线整体下移，节理面剪切强度劣化明显；对剪切强度修正后，仅由重复剪切导致的剪切强度劣化效应在初始状态下尤为显著；仅由热湿循环导致的剪切强度劣化效应主要集中在前5个周期；修正后仅在热湿循环作用下，节理面剪切强度、粘聚力和内摩擦角均呈“先快后慢”的劣化趋势，与试验结果规律一致。研究结果对热河谷库岸消落带岩体的劣化及岸坡稳定性分析具有指导意义。     

红层河谷区泥岩水化损伤特性试验及本构模型研究

红层地区河谷附近的深基坑开挖后在降雨和地下水作用下极易发生坍塌或局部滑塌,为了研究水对红层泥岩力学特性的影响,采用基坑内部钻芯取得的原状岩体,制备不同含水率的试样,通过开展室内扫描电镜及三轴压缩力学试验,对岩体的细观结构及力学参数随含水率的变化规律进行分析。研究结果表明,富水条件下泥岩微观结构疏松,裂缝发育明显。随着含水率的增大,泥岩内摩擦角小幅降低,而粘聚力大幅下降,且含水率与抗压强度及弹性模量均呈负相关。含水率较高条件下,岩样的应力-应变曲线表现为压密阶段区间增大,屈服阶段更为明显。基于微观特性及宏观力学试验结果,提出了考虑红层泥岩水-岩劣化效应的分段式损伤本构模型,并对该模型进行了验证。研究结论可为红层区受水-岩作用影响明显的岩土工程设计提供支撑。     

长期浸泡与干湿循环作用下砂岩损伤特性研究

为探究库岸边坡岩体的损伤特性,以常见的中风化砂岩为例,通过室内长期浸泡、干湿循环条件下的力学试验,分析了砂岩的物理参数、应力—应变曲线及劣化特征。结果表明,长期浸泡对岩样的损伤作用分为前期的饱和作用和后期的水解作用;干湿循环的每个周期都会造成岩样小颗粒脱落或胶结物溶解。长期浸泡、干湿循环两种状态对岩样的损伤都很大,且首次损伤程度较大,占整体损伤的一半以上。研究结果为库岸边坡的稳定性研究提供了理论依据。     

库水位下降条件下码头岸坡稳定性分析

以重庆市纳溪沟改扩建工程岸坡为依托,对接岸结构与码头结构无直接相互作用的情况,采用PLAXIS有限元分析软件分析了库区水位下降条件下码头岸坡稳定性影响因素、重力式挡墙受力变形规律及潜在滑坡失稳破坏机理。结果表明,码头岸坡安全系数随库水位下降呈先减小后增大的变化趋势,不同库水位下降速率会引起不同的码头岸坡最不利水位;岸坡内潜水位下降速率的滞后将产生指向坡外的渗透水压力,码头岸坡安全系数随库水位下降速率的增大而不断减小;库水位下降时重力式挡土墙可能发生绕基座底部朝向岸坡临空面方向的失稳倾覆,墙后回填岩土层可能发生拉裂解体,并沿危险滑面滑移失稳。     

三峡水库水位升降对土质岸坡塌岸力学影响机制研究

三峡库区土质岸坡因水动力条件改变产生大量塌岸,而库水位升降是其重要破坏因子。对此,通过物理模型试验探究了土质岸坡在水位反复升降条件下的塌岸破坏特征、演化过程及力学机制。结果表明,在水位反复升降条件下,土质岸坡发生渐进式变形破坏。随着水位升降次数增加,其变形演化过程为微裂缝出现→微裂隙扩展→裂隙贯穿→滑面形成→部分滑移→裂隙再次出现并扩展→滑面再次形成→再次滑移,岸坡经过多次滑移后坡度趋缓并最终趋于稳定。水位升降造成塌岸的力学机制为浸泡软化、浮托力及渗流力三种力学效应共同作用,但在库水上升和下降的不同阶段三种力学效应对岸坡的作用效果却明显不同,因此岸坡变形破坏特征和程度也有很大差异。在三种力学效应共同作用下,随库水位反复升降岸坡变形破坏表现为表面拉裂及内部压剪破坏并逐渐积累扩展。     

干湿循环条件下两种砂岩强度及破坏特征比较试验研究

以侏罗系地层中的长英质细砂岩和弱蚀变泥质砂岩为例,分析了两种砂岩的不同矿物成分和细观 结构特征,探讨了干湿循环作用下两种砂岩强度及破坏形式变化情况。试验结果表明,由于两种砂岩矿 物成分的不同,长英质细砂岩遇水后,强度发生大幅度劣化,在之后的干湿循环过程中劣化趋于平稳, 破坏形式几乎由单一断面剪切滑移而破坏,多次干湿循环后,岩样的破坏形式无显著变化,但在断口处 出现粉化现象;弱蚀变泥质砂岩经多次干湿循环后,强度并未发生显著劣化,由于岩样的脆性较强,破 坏形式大多沿轴向存在相当多的劈裂面,但有一个贯穿整个岩样的剪切破坏面,断口处未出现粉化现象 。     

干湿循环条件下重塑黄土强度与持水特性的试验研究

库水位升降使得库岸边坡经受反复干湿循环的影响,土的强度与持水特性会随之产生不可逆转的变化。为此,通过对重塑黄土进行反复干湿循环下的直剪、离心和核磁试验,综合分析了土样强度特性、持水特性及孔隙特性的相互影响规律。结果表明,经过3次循环土样抗剪强度具有稳定趋势,粘聚力幂函数趋势减小,内摩擦角线性减小。干湿循环会增大持水曲线的初始饱和含水率与失水速率。第1次循环时基质吸力增大明显,2次循环后持水曲线相对稳定。核磁试验测得土中孔隙含量先快后慢增长,且第2次干湿循环峰谱达到最高。最后对比分析了孔隙—水力—强度的相互影响机制,指出孔隙变化是持水特性和强度参数劣化的内在原因。     

干湿循环对面板混凝土抗冻耐久性的影响

针对我国北方面板混凝土服役过程中遭受的干湿与冻融循环共同作用导致的混凝土性能劣化问题,以浸烘循环和冻融循环模拟实际情况并同时考虑先后次序问题,通过对试件进行0、20、40、60次的浸烘循环预处理,开展了混凝土冻融循环试验,探究了干湿循环对混凝土抗冻耐久性的影响。试验结果表明,干湿循环在一定程度上会加剧冻融循环带来的损伤,随着浸烘循环预处理次数的增加,混凝土在冻融过程中的质量、动弹性模量、超声波波速大幅降低,渗透系数大幅增加;微观上,浸烘循环预处理造成混凝土微观层面上的初始损伤并产生初始微裂纹,使水分更易侵入混凝土,导致在冻融循环中更易产生新的微裂纹及初始微裂纹的发育,从而降低混凝土抗冻耐久性。     

水位变化对非均质库岸边坡稳定性的影响

在假定坡体内孔隙水水位为水平线且不考虑渗透作用影响的基础上,利用极限平衡法基于简化计算模型考察了库水位上升及下降的快慢对非均质库岸边坡稳定性的影响。对比计算表明:在库水位骤降或陡升的情况下,相同库水位对应的边坡安全系数基本上均小于水位缓慢变化情况下的安全系数。故工程实际中无论是排水还是蓄水,都应尽量保持库水位缓慢变化,这样才能尽量使库岸边坡处于相对较安全的状态。     

广西沿海硫酸盐反复侵蚀地聚物混凝土力学试验与损伤特性研究

广西沿海地区海水浪溅及频繁降雨均会导致混凝土构件受到干湿交替作用的影响。通过室内试验探究了干湿交替作用下地聚物混凝土的应力-应变关系、抗压强度与耐侵蚀系数等力学性能。试验结果表明,地聚物混凝土的应力-应变曲线可分为线性增长、减速增长、缓慢下降三个阶段,分别对应试件的弹性变形、弹塑性变形及破坏阶段。不同干湿交替次数条件下,试件的应力-应变关系曲线整体趋势比较相似,而随着干湿交替次数的增加,试件的峰值应力、残余应力均逐渐降低,即地聚物混凝土的抗压强度逐渐降低,反映出硫酸盐侵蚀会导致地聚物混凝土的强度损失。由此,分析了干湿交替作用对地聚物混凝土的损伤机理、研究了地聚物混凝土的本构模型,并基于损伤力学理论,定义了损伤变量,分析了损伤变量与模型参数的相关性,建立了考虑硫酸盐干湿交替损伤效应的本构模型,验证了模型的正确性。     

基于层次分析法和模糊数学理论的库岸稳定性评价

由于影响近坝库岸稳定性的因素很多,部分影响因素难以量化,且各因素之间的关系往往为非线性,很难用数学、力学方法进行准确地描述和求解。以某水电站近坝库岸为例,将层次分析法和二级模糊评判相结合用于评价库岸的稳定性。结果表明,该水库近坝1.79km不稳定岸坡主要集中于左岸,且上下游段岸坡较不稳定,中部段岸坡较稳定,稳定性好、较好、较差区域分别占总区域的50%、30.76%、19.24%,评价结果与实际情况较接近。     

某水电站库岸边坡变形监测工作基点稳定性分析

某水电站库坝边坡变形监测工作基点历次校测成果差异较大,必须查清工作基点的点位差异是由点位位移引起还是观测误差引起,以便及时改正工作基点坐标。在总结各种工作基点稳定性分析方法的基础上,分别采用限差法、误差椭圆法及实测数据分析研究了某水电站库岸边坡变形监测工作基点的稳定性。结果表明,该电站库坝边坡工作基点在水库蓄水期有显著变形,蓄水期结束后趋于稳定,相关分析方法及思路可为类似工程提供借鉴。     

十里铺水电站库岸边坡稳定性分析

针对水库蓄水前后和库水位骤降等均会影响库岸边坡稳定性的问题,以十里铺水电站为例,根据地质资料,选取近库的、规模较大的水草坪滑坡体建立了计算模型,分析了水库蓄水前后和库水位骤降情况下该滑坡体的稳定性。结果表明,水库蓄水前水草坪滑坡体整体基本稳定,坡体上部局部失稳的可能性较大,水库蓄水后滑坡体稳定性下降,库水位骤降时将产生坡脚塌岸现象,并引发坡体上部失稳。