水岩化学作用对砂岩力学特性影响的试验研究

为研究水岩化学作用对砂岩力学特性的影响,将桃源水电站的红砂岩加工成标准圆柱形试样,对其进行不同化学溶液作用下的腐蚀试验,获得红砂岩化学腐蚀过程中相对质量变化规律,同时测量记录各化学溶液pH值。利用岩石三轴测试系统对各种化学溶液浸泡后的红砂岩进行三轴压缩试验,探讨不同的化学溶液对红砂岩力学特性的腐蚀效应,获得水化学溶液对红砂岩强度和变形特性的影响规律。结果表明,试样质量的变化和化学溶液性质有关,试样相对质量变化存在明显差异。pH=13的化学溶液pH值随时间的增长有小幅度下降,其余化学溶液pH值随时间增长均趋于弱碱性(pH≈7.9)。根据溶液pH值的变化、试样相对质量的变化,分析化学溶液对岩石的腐蚀程度。三轴压缩试验结果表明,不同化学溶液对红砂岩力学性质的影响不同。离子成分及pH值均对红砂岩力学特性产生较大影响,各种化学溶液腐蚀后岩石的峰值强度、残余强度、弹性模量均有不同程度的下降。室内试验的结果可为构建红砂岩化学腐蚀条件下本构模型提供重要的试验资料。     

坝基破碎岩体高压渗透变形原位试验

 为获取向家坝水电站坝基挤压破碎带岩体的渗透变形特性,针对坝基破碎岩体空间分布特点,研究适合于渗透变形试验的现场压水试验系统和压水试验方法,提出坝基岩体渗透变形的原位高压试验方法。本研究最大特点是采用对观测孔内的水质取样分析和钻孔电视录像进行对比分析方法来研究原位渗透变形特征,并提出确定临界水力坡降的基本判据。研究结果表明,所提出的原位渗透变形高压压水试验方法可以较好地反映破碎岩体实际环境状态,原位渗透变形试验获得的临界水力坡降较室内试验成果更真实合理。     

构皮滩水电站工程软岩原位流变试验研究

对构皮滩水电站第二级升船机基础的薄层状页岩进行了现场原位流变试验研究。结果表明,薄层状页岩在外荷载的长期作用下蠕变变形较大,表现出显著的黏弹性特征;同时根据半无限空间弹性理论,推导了基于刚性承压板原位流变试验的流变本构关系——Burgers模型解析表达式,并建立了岩体流变本构模型参数的辨识方法。研究结论有效解决了基于原位流变试验的岩体流变力学参数取值问题。     

向家坝水电站含弱面砂岩剪切蠕变试验研究

向家坝水电站左岸坝基开挖过程中揭露出挤压带,该挤压带砂岩岩体质量差,其显著的蠕变变形对水工建筑物的安全稳定性不利.利用CSS-3940YJ型岩石剪切流变试验机,对挤压带含弱面砂岩进行剪切蠕变试验.试验结果表明:该岩石蠕变量大,破坏前剪应变为1.73%～8.05%,具有显著的延性特征,属于典型的软岩.正应力提高了岩石的延性特性.在恒定正应力下,岩石蠕变速率随剪应力水平的增大而增大.基于采集的大量试验数据,采用差分法求得每一时刻的蠕变速率,并利用幂函数对蠕变速率曲线进行拟合,分析表明蠕变稳定所需时间随剪应力水平的增大而增大.通过对破坏断口的分析发现:岩石内部微裂隙随剪应力水平和时间的增长而不断扩展直至贯通,致使岩石发生剪切破坏.该研究成果对向家坝水电站坝基工程有重要参考价值.     

蚀变花岗岩工程特性研究

某抽水蓄能电站的花岗岩岩体中存在明显的蚀变现象，开挖后在短期内岩体产生膨胀、崩解。蚀变现象不仅直接影响库岸边坡及地TN室围岩的稳定性，而且影响支护结构的耐久性。因此，研究其工程特性，对于工程采取积极的防护措施、加快施工进度、保障施工安全、确保岩体支护结构的可靠性将起到重要作用。通过地质调查和采样分析，以宏观一微观分析相结合，查明蚀变岩蚀变类型、成因。同时以现场试验结合室内试验，全面了解蚀变岩的物理力学性质，研究典型蚀变岩的工程特性。     

裂隙岩体高压压水试验研究

裂隙岩体渗透特性往往由于裂隙发育的随机性而难以准确描述,现场高压压水试验通过研究压力P-流量Q关系曲线来了解裂隙岩体宏观渗透特性.某抽水蓄能电站高压岔管部位岩体存在较大规模的断层及影响带,为配合工程处理设计,采用现场高压压水试验对断层(含影响带)、断层周围岩体的透水性及渗透变形特性进行评价,现场试验的结果表明裂隙的张开扩展是裂隙岩体渗透变形的主要形式,也是P-Q曲线类型非线性的主要原因.为对试验过程和成果进一步量化,采用等效连续介质模型和三维有限元数值模拟技术对试验进行模拟.对比分析成果可见,P-Q曲线基本吻合,采用现场试验与数值计算相结合的方法可以较好地对裂隙岩体的宏观渗透性进行分析评价.