悬吊锚筋桩应用于隧洞进出口围岩加固的研究

 首先对悬吊锚筋桩数值模拟方法及力学参数取值问题进行分析,然后通过对一简单悬吊锚筋桩算例进行参数敏感性分析,分析结果表明：是否考虑灌浆环的摩擦作用对计算结果的影响很大,因此在悬吊锚筋桩的数值模拟过程中合理地模拟灌浆环非常重要。最后,对糯扎渡水电站1#导流隧洞进口0+015 m剖面不同条件下隧洞的开挖支护进行数值模拟,重点分析围岩和加固措施之间的相互作用及悬吊锚筋桩对顶拱围岩变形的影响。计算结果表明：悬吊锚筋桩能够有效地控制隧洞进口段顶拱的沉降变形。     

基于3DEC的节理岩体边坡地震影响下的 楔体稳定性分析

 首先，对于地震影响下节理岩体边坡的楔体滑动破坏，给出不同情况下楔体滑动安全系数的计算公式；然后，分析滑面上法向力作用点位置变化的距离 和楔体的安全系数与剪切力和水平面的夹角 ，水平地震力系数 和竖向地震力系数和水平地震力系数的比值l之间的关系。分析结果表明， 随着 和 的增大而增大，但随着l的增大而减小；楔体的安全系数随着 和 的增大而减小，但在同样大小的水平地震力系数下，随着l的增大而增大。最后，分析考虑地震影响下楔体安全系数计算在3DEC中的实现过程，并且给出计算过程中的2个重要步骤：确定空间三角形的面积和四面体的体积以及确定两节理面的交线矢量。最后，通过实例分析，说明该理论分析的正确性及合理性。     

南天大厦土方及人工挖孔灌注桩施工

1．工程概况南天大厦系三化建公司三化高层商住楼，设计主楼28层，裙楼5层，主楼地下室1层，建筑面积2．26万平方米，总高度93．80米。主楼基础设计用68根φ1200毫米砼灌注桩，桩顶标高-6.00米，桩尖标高一24.70～26．70米，桩尖嵌入微风化细砂岩岩层内500毫米。主楼桩承台底标     

基于围压柔性加载的土石混合体大型三轴试验离散元模拟研究

综合运用计算机三维扫描与随机模拟技术,建立了不同块石含量和空间分布的土石混合体三维随机细观结构模型和离散元模型,考虑围压柔性加载,基于柔性黏结颗粒膜方法,采用颗粒流程序对不同土石混合体试样进行了不同围压下的大型离散元三轴试验模拟,研究了块石含量和空间分布对土石混合体力学特性和变形破坏规律的影响。数值模拟结果表明:土石混合体的强度和抵抗变形的能力随含量和围压的增大而增强,且在相同含石量下,受内部块石空间分布的影响,试样的内摩擦角和黏聚力虽会表现出一定的离散性,但总体上,内摩擦角随着含石量增加基本呈线性增加,而黏聚力却随着含石量增加逐渐减小;在围压柔性加载下,土石混合体试样表现为鼓胀变形破坏,破坏后形成的剪切带为一个曲折条带,形态上呈非对称的X形分布,厚度约为试样高度的1/3～1/2倍,且试样的破坏形态及内部剪切带大小和分布形态不仅受块石含量和空间分布影响,而且也取决于围压大小;土石混合体试样在破坏过程中内部剪切带的形成是伴随局部颗粒的转动开始的,在应变到达峰值应变时,局部发生转动的颗粒相互连接贯通,此时剪切带已基本形成,此后随着应变继续增加,受峰后鼓胀变形的影响,试样内部颗粒的转动仍会发生一定的变化,同时伴随着剪切带大小和分布形态也发生相应的变化。     

水泥–化学复合灌浆在断层补强中的应用效果评价

锦屏I级水电站f2断层及两侧挤压错动带内岩体破碎、力学性能较差、抗渗指标低,对坝基的承载能力影响较大,工程实践过程中采用水泥–化学复合灌浆对其进行加固处理。通过现场声波、孔内变形模量测试及室内物理力学试验,对灌后岩石的孔隙率、抗压强度及抗剪强度等主要指标进行研究。结合扫描电镜(SEM)手段,分析灌后岩石的细部结构特征及化学浆液充填情况,综合试验检测数据对水泥–化学复合灌浆对断层处理的效果进行评价。研究结果表明：灌后f2断层岩体声波波速、抗剪强度提高较为明显,达到设计要求。化学浆液在微裂隙中填充饱满,最小可灌入0.01 mm的裂隙。水泥–化学复合灌浆技术可使断层破碎岩体的完整性及力学性能得以改善,是处理岩体软弱结构面一种有效方法。     

复杂应力路径下裂隙泥岩渗透演化规律试验研究

油气主要储集在岩石孔隙和缝洞内,深部复杂应力环境下储层岩石裂隙渗透演化直接影响油气的运移规律,是油气勘探开发的重要研究对象。为了解复杂应力路径下含裂隙岩石的渗透演化特性,利用高精度渗流?应力耦合三轴实验设备,对含随机分布裂隙泥岩开展了单试样?复杂应力路径加卸载过程中的渗透性演化试验研究,试验方案依次为:(i) 围压递增条件下渗透性测试;(ii) 渗透压力递增条件下渗透性测试;(iii) 偏应力循环加卸载条件下渗透性测试;(iv) 围压、偏应力同步增长条件下渗透性测试。结果表明裂隙泥岩中的渗流可视为低渗流速度的层流;裂隙发育丰富岩样（R2）渗透率及应力敏感性明显较高。渗透率随渗透压力、围压分别呈正、负的指数函数变化。偏应力加载导致渗透率降低,卸载引起渗透率上升,但整体呈不可逆降低;围压、偏应力同步增长引起渗透率呈下降趋势,并逐步趋于稳定;围压10.3 MPa作用下,渗透率基本保持恒定。由此,基于裂隙双重介质模型,考虑泥岩变形过程中裂隙系统和基质系统的相互作用以及外部应力作用下的裂隙膨胀变形,构建了裂隙泥岩渗透率演化力学模型;模型模拟结果与试验结果具有较好的一致性。相关成果可为裂隙泥岩渗透性演化预测和油气高效开采提供重要的理论依据。      

泥沙补给突变下的山洪灾害研究构想和成果展望

全球山地面积占陆地面积的30%,每年有超过5 000人死于山洪灾害。中国山洪灾害防治区面积占陆地面积的48%,居住人口占全国人口的44.2%。2000年以来,中国每年约1 000人因山洪灾害死亡,山洪灾害死亡人数占洪涝灾害死亡人数的70%左右。山地区域地形险峻,地表破碎,表层风化层厚,局地暴雨频发,洪水陡涨猛落,沟床冲淤调整剧烈,山洪水沙运动耦合致灾突出。山洪灾害防治已成为中国工农业、能源、交通、国防安全等国家重大工程基础建设、区域社会经济发展和人民生命财产安全面临的突出难题,暴雨山洪灾害研究仍是中国当前防洪减灾工作的重点和难点。面对严峻的山洪水沙灾害风险形势,传统忽略泥沙运动影响的防灾理论与技术难以解决山洪水沙耦合致灾问题,无法满足目前重大山洪水沙灾害防治的实际需求,突出表现为泥沙补给突变对重大山洪灾害的成灾效应认识不够、山洪水沙运动耦合成灾区识别不清、山洪水沙灾害防治技术针对性不强、山洪水沙运动防灾减灾的区域联动性考虑不全等。因此,急需通过系统梳理暴雨山洪水沙运动规律,实现山洪水沙耦合成灾理论创新,提出重大山洪水沙灾害的源头治理和区域全面防范的有效措施,显著提高中国山洪水沙灾害防治技术水平,为保障国家重大工程安全和人民生命财产安全提供理论基础和技术支撑。长期以来的暴雨山洪灾害预报预警理论及防治技术研究多以降雨–径流–水位分析为主,以临界降雨/水位阈值条件为判据,较少涉及泥沙补给突变引发的沟床剧烈调整致灾机制,而大量的暴雨山洪灾害现场表明泥沙补给与洪水的耦合作用是重大山洪灾害的关键源动力。"泥沙补给突变下的山洪灾害研究"项目以山区暴雨山洪灾害现场调查与灾害试验反演模拟为基础,采用水文学、土力学、水力学及河流动力学等理论方法和水沙运动数值模拟技术,突出研究山区小流域暴雨洪水、坡地破坏产沙、宽级配卵砾石输沙以及沟床来沙超量补给的水沙运动耦合致灾过程。通过系统研究山地区域暴雨洪水及其产沙特征、复杂沟床输沙动力,以及超量泥沙补给下的水沙运动及其沟床响应规律,以揭示山地区域暴雨山洪过程与泥沙补给突变的沟床响应致灾机理,为山地区域山洪灾害预警及灾害防治提供依据,并及时丰富和完善暴雨山洪灾害所涉及的水沙运动规律与沟床响应致灾防治技术。     

小波包分析在节理岩体动力计算中的应用研究

节理岩体边坡的变形与破坏,一般具有大变形的特征,且节理面对响应大小起控制作用。传统的振动响应对网格、阻尼有诸多要求,并可能导致震动响应的高频部分不合理。考虑到振动信号频谱虽然很丰富,但一般存在一个或几个优势频率段。在这个频率段内,能量相当集中、振幅相对较大,对节理岩体的位移响应起决定作用。结合小波包频带分析,先对振动输入波采用小波包分析,然后根据各频段的重构波形采用时程分析法计算节理岩体的位移响应。研究成果表明:小波包比传统的傅里叶变换更具有优势,小波分频带分析不仅可以看到时域特征,而且可以精细刻化其频域特征,降低模型网格的要求和计算工作量,对于节理动力分析是一个很好的选择。     

加固措施对富水断层破碎带隧洞围岩稳定的影响研究

若遭遇节理裂隙发育、孔隙水压力较高、溶蚀破碎带等不良地质条件,现有的加固措施能发挥 多少作用,值得进一步研究。选取处于强透水岩体且夹杂断层破碎带的引水隧洞断面,应用大型商用有 限元程序ＡＢＡＱＵＳ对围岩稳定性进行分析,探究混凝土衬砌和注浆圈两种加固措施的支护效果。分析 表明,衬砌能够显著减小围岩的应力和变形,替围岩承担较大的应力;而注浆圈不仅能够约束围岩、提高 围岩的整体性和自稳能力,而且能够降低衬砌的应力,起到了保护衬砌的重要作用;加固之后围岩应力 和变形的改变与渗流场的变化息息相关。     

复杂岩溶地区引水隧洞衬砌外水压力研究

衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分析,以确定合适的设计参数。研究结果表明:衬砌全封堵时外水压力基本可认为等效于该点处的静水压力,一般不能考虑水头折减;增大衬砌渗透系数是降低衬砌外水压力极为有效的措施,但同时对渗流场产生较大影响;减小注浆圈渗透系数或增大其厚度在降低衬砌外水压力的同时可有效减小渗流场扰动,极大缓解排水减压和环境保护之间的矛盾。通过分析不同因素对衬砌外水压力的影响,所得结果可为复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。