锦屏一级水电站坝区左岸高边坡复杂岩石力学问题及工程治理措施研究

锦屏一级水电站地处深山峡谷区,坝址区自然谷坡高陡,地应力水平较高,岩体卸荷强烈,并发育有断层、层间挤压带、深部裂缝等,场地地质条件复杂.本文结合坝区左岸边坡稳定的研究,对复杂的岩石力学问题进行初步分析,并对存在问题所采取的处理措施进行了介绍.     

基于RFPA3D不同加载方法的边坡渐进破坏分析

以锦屏一级左岸边坡为例,建立简化、含软弱结构面的三维地质模型,采用RFPA3D基于离心加载法（Centrifuge）和强度折减法（SRM）模拟边坡渐进破坏过程,通过再现边坡渐进破坏过程,探讨RFPA3D不同加载方法在边坡稳定性分析中的适用性。模拟结果显示:与FLAC、离散元等有限元数值计算方法相比,RFPA3D模拟的边坡渐进破坏过程更加简单直观高效;渐进破坏过程分析表明,在自然工况下左岸煌斑岩脉X、断层F5、F8、F2是控制边坡整体破坏模式的关键因素,在进行边坡开挖时应予以重点关注。稳定性分析表明,采用Centrifuge法计算得到的边坡安全系数为1.75,比采用SRM法计算得到的安全系数1.52高,且Centrifuge法模拟得到的边坡破坏模式与实际工程勘察结果更为一致;因此,分析边坡破坏模式时,推荐采用RFPA-Centrifuge法。     

水工导流隧洞模型试验中糙率不相似问题的研究

文中对水工导流隧洞模型试验中模型与原型糙率不相似问题（缩尺效应）进行了探讨。采用了模拟变态模型试验和根据雷诺数与沿程阻力系数关系（Rem-λm）两种方法，分别对溪洛渡水电站导流隧洞模型试验的过渡能力进行了修正，从而提高了模型试验成果的精度和可靠性。两种修正方法结果比较表明：模拟变态模型试验修正法因同时考虑了沿程和局部水头损失误差，其修正结果较为合理。研究成果对此类问题的处理，提供了有效途径。     

锦屏一级水电站复杂地质条件下坝肩高陡边坡稳定性分析及其加固设计

 锦屏一级水电站是我国在建的世界最高拱坝,坝肩工程边坡高度达500 m,规模巨大。电站枢纽区地处深山峡谷地区,自然谷坡高陡,地应力水平较高,谷坡岩体卸荷强烈,并发育有断层、层间挤压带、深部裂缝等不良地质现象。在地质条件详细调查基础上,分析左岸缆机平台以上的顺坡向倾倒变形体、左岸1 800 m高程以上的楔形双滑变形拉裂体等坡体结构及其破坏模式,并进行边坡稳定性分区和计算分析。根据坡体结构特点,确定少开挖、弱爆破、强支护、分区分层支护、控制整体、以面覆点的开挖施工和加固设计原则,实施以预应力锚索和抗剪洞为主、辅以锚杆、混凝土框格梁等措施的局部和整体、浅表和深层的全方位、多层次边坡加固控制体系。精细设计并严格控制施工时序、爆破技术和工艺,保证建基面岩体质量,通过动态设计和完善的管理机制确保边坡施工安全。2006年7月～2009年9月边坡监测资料表明：边坡浅表最大横向位移79.5 mm,最大垂直下沉位移52.5 mm,主要受地层岩性和坡体结构控制;深层最大变形量60 mm,最大速率0.1 mm/d,主要受深部裂缝控制;目前位移均趋于收敛,满足安全控制标准。锦屏一级水电站坝肩高边坡工程的成功实施为我国工程建设提供新的经验和借鉴。     

SNS柔性主动防护网承载能力及防护设计研究

SNS柔性主动防护网以其卓越的防护性能广泛应用于边坡工程。由于其材料均为柔性材料,且主动防护网覆盖的边坡地形、地貌相对复杂,工程设计中一般采取保守的钢丝绳抗拉强度进行设计,对主动防护网的受力分析比较困难,从理论角度目前仍然没有较为成熟的计算方法;文章以实际工程为依托,运用概化分析方法计算SNS柔性主动防护网(菱形网)钢丝绳的承载能力及防护能力,为SNS柔性主动防护网在工程运用提供理论依据。     

西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究

 我国西南地区山高谷深,水力资源丰富,高坝大库工程较多。由于特定的地形地质条件,高陡边坡稳定问题突出,成为制约水电资源开发和工程建设的关键技术问题之一。立足于西南水电岩石边坡工程实践,结合边坡工程科研成果,总结分析边坡工程的主要技术特点和关键技术问题,提出边坡工程研究思路和研究内容;在此基础上,从边坡地质条件、设计理论与方法、实施过程控制等方面,对边坡深裂缝成因、坡体结构、参数取值、安全控制标准、加固设计方法、反馈分析等若干关键技术问题,进行一些探索,提出一些新的认识。研究成果在水电工程边坡设计和建设过程中得以成功应用,特别是由深卸荷松弛岩体组成的锦屏一级特高边坡(530 m)和大岗山特高边坡(420 m)实施效果良好,对边坡工程勘察设计和岩石力学理论研究具有借鉴意义。     

基于v-SVR和MVPSO算法的边坡位移反分析方法及其应用

 针对传统粒子群算法存在搜索空间有限、容易陷入局部最优点的缺陷,通过引入迁徙算子和自适应变异算子,提出基于粒子迁徙和变异的粒子群优化(MVPSO)算法。基准测试函数结果表明,改进的MVPSO算法较传统的粒子群优化算法在收敛效率上有大幅度提高,在处理非线性、多峰值的复杂优化问题中能快速地搜索,得到全局最优解。应用改进的MVPSO算法搜索最佳的支持向量机(v-SVR)模型参数,建立岩体力学参数与岩体位移之间的非线性支持向量机模型,提高v-SVR的预测精度和推广泛化性。然后,利用v-SVR模型的外推预测替代耗时的FLAC正向计算,利用改进的MVPSO算法搜索岩体力学参数的最优组合,提出v-SVR和MVPSO相结合的边坡位移反分析方法(v-SVR-MVPSO算法),与传统的BP-GA算法和v-SVR-GA算法相比,该算法在反演精度和反演效率上均有较大幅度提高。最后,将本文发展的v-SVR-MVPSO算法应用到大岗山水电站右岸边坡岩体参数反演分析,并对边坡后续开挖位移和稳定性进行预测,取得较好的效果。     

深埋混凝土抗剪结构加固设计方法及其在大型边坡工程治理中的应用

 传统边坡治理技术均采用坡面加固,即使采用抗滑桩、锚索等加固措施的治理深度大多小于80 m,对于存在主控结构面埋深大、强度低的大型潜在滑体的边坡工程,其加固治理尚无成熟方法,一般采用避让和减载等被动方法。以锦屏I级水电站左岸边坡为例,系统阐述在大型边坡工程治理中,深埋混凝土抗剪结构的加固原理及运用条件、洞线设计及洞型选择、开挖方式及施工程序设计、回填混凝土结构及灌浆设计。三维数值分析与现场实践表明,在具有深埋滑裂面的岩石边坡治理工程中,这种结构措施具有置换、补强及抗剪等综合作用,是行之有效的加固治理方法。研究成果可对类似边坡工程问题提供经验和借鉴。