不同层面倾角下锦屏一级水电站左岸板岩坡体破坏模式及能量特征

为了合理分析锦屏一级水电站左岸坡体的变形,选取坡体板岩进行巴西劈裂试验,分别研究了不同层面倾角下不同饱水率板岩的力学特性及能量特征。结果表明,板岩的抗拉强度随层面倾角的不断增加先减小后增加,其最大降幅达82%;同一层面倾角下,随着饱水程度的增加,板岩抗拉强度逐渐降低,在层面倾角为45°时,抗拉强度从1.64MPa降至0.52MPa,降幅达68%;试样层面倾角0°~90°的破坏受饱水率的影响较小,主要由层面倾角控制,破坏特征分为岩石拉伸型破坏、层面剪切破坏、基质-层面互剪型破坏、层面张拉破坏四种模式;试样破坏的累积能量随饱水程度的增加而不断减小,在相同饱水程度下,累积能量随层面倾角的增大而逐渐减小,累积能量的增长速率与荷载比成非线性关系,在轴向荷载达40%~80%时增长最快。     

粘度时变浆液的水化机制及其在治理基坑涌水中的应用

为了研究含助剂1号(纤维素类溶剂)、2号(合成硅钙早强剂)和3号(酰胺类稳定剂)的SJP型粘时变浆液的水化机制及其性能,通过引用温度、温变速率,进行SJP浆液与纯水泥浆的水化热对比试验,构建了SJP型粘时变型浆液的水化、硬化模型,揭示了2、3号助剂协调水泥二次水化的机理及助剂掺入依据。同时实验证明,SJP型粘时变浆液具有很好粘时变性,初配流动性好、可灌性强、初凝与终凝时间可控等良好特性,对于孔隙、裂隙发育地层及动水条件下注浆效果优于传统水泥浆,并在治理基坑涌水中得到了成功应用。     

硫酸盐渍土水泥加固盐胀抑制剂研究

硫酸盐渍土具有遇水溶陷、强度降低、盐胀-冻胀的特性,而传统加固材料如水泥、石灰等,由于SO_4~(2-)与水泥反应生成Aft·32H_2O,造成加固体膨胀、强度损失及耐久性降低。针对上述问题,利用自主研发的抗盐胀固化剂与水泥复配对盐渍土进行改良,探讨含盐量和固化剂对固化土膨胀性与力学性能的影响。试验结果表明,固化剂SD抑制膨胀、维持强度的能力优于纯水泥,在2%含盐量时,膨胀率降低65.2%~83.4%,抗压和抗折强度分别提高2~6倍;含盐量为5%时,膨胀率降低88.5%以上,抗压和抗折强度提高1.6~4.7倍。试验表明,在中盐渍土加固中,低掺量抑制膨胀性强;强盐渍土中,高掺量抑制膨胀率强。通过盐溶液稳定性试验和冻融试验对膨胀性进行了探讨,固化剂能够有效提高加固土的抗膨胀性,降低强度的损失率;在抗冻稳定性上,对冻胀有一定抑制作用,而对强度的稳定作用一般,表现为温度相应"迟滞"。     

基于组合赋权-云模型理论的岩爆预测研究

岩爆是地下工程中一种常见的地质灾害现象,其烈度分级对地下工程建设有重要的指导意义。收集了37例发生岩爆灾害的地下工程的调查资料结合已有岩爆理论(按岩石力学性质、围岩应力条件、围岩结构条件3个方面)总结出15个岩爆影响因素评价指标。采用主观赋权(层次分析法)、客观赋权(熵权法)相结合的方式对各影响因素进行赋权。然后采用云模型理论实现岩爆烈度与影响因素间的不确定映射,采用正向云发生器算法求得样本各个岩爆烈度等级的综合确定度,并判别岩爆等级。最后采取该评判模型对某水电站地下洞室进行岩爆烈度等级判别,其判别结果与实际岩爆等级相符,证实该方法具有一定的适用性。     

大光包滑坡启动机制:强震过程滑带非协调变形与岩体动力致损

2008年汶川地震触发的大光包滑坡是世界上罕见的巨型滑坡。滑坡后暴露长达1.8km的剪滑光面,光面上发育厚度达3 m的碎裂岩带,带内岩体不但存在先期碎裂,而且地震中产生了大量新碎裂。大光包滑坡独特地质现象和复杂形成机制受到国内外持续争论和广泛研究。本文在已有研究基础上,总结10年调查成果,建立大光包滑坡地质原型:该滑坡是碳酸盐岩地层内由先期层间构造错动带控滑的地震大型滑坡。进一步将该错动带概化为软弱层带,开展含软弱层带地质体的振动台模型试验;结果表明,振动过程软弱层带与顶底硬层产生非协调变形,在软弱层带内形成强大振动冲压–张拉和振动剪切力,使得带内土压力较顶底硬层显著放大,并将这类动力学行为概括为动力非协调变形响应。从而认为,动力非协调变形致损是大光包滑坡滑带岩体震裂成因,以此提出,强震过程软弱层带非协调变形与岩体动力致损可能诱发了大光包滑坡失稳启动。     

平推式滑坡多期拉裂变形特征及演化机制研究

朝阳村滑坡变形始于2000年8月,发育大规模多期拉裂变形,主要沿软弱泥岩(狼屎泥)层滑动,具有不同于一般平推式滑坡的发育特征。依据野外调查及访问,揭示了朝阳村滑坡发育的特殊性,并将其拉裂变形分为三个期次,各形成期滑坡变形强度为3期1期2期。以地质历史法分析了朝阳村滑坡,其变形机制为"剪切-滑移-拉裂"型,属牵引-平推式滑坡,其形成演化过程可分为斜坡形成期→滑坡孕育期→滑坡变形期→滑坡贯通期→滑坡失稳五个阶段。目前滑坡较不稳定,强降雨及地震作用下可能出现贯通破坏,危害前缘居民安全及下游哈达山水利枢纽的运行。     

SJP型浆材在地基加固中的应用

对贵城道路设施公司厂房地基不均匀沉降成因分析,认为地基承载力不足、地基土固结和地下水影响是主要原因,应采用以充填为主,渗透、压密劈裂联合作用的注浆加固方式进行地基加固。通过SJP注浆材料和纯水泥浆2种浆材的室内实验和工程注浆试验,证明SJP浆材具有初配流动性好、可灌性强、初凝与终凝时间可控等良好特性,用于大孔隙性、不均质地基的加固优于传统纯水泥浆,解决了普通水泥浆漏失量大、加固效果差或无法加固的问题。该加固工程采用SJP浆材注浆72个孔,消耗浆材173 m3,消耗水泥173 t,节约水泥约108 t,取得了很好的经济效益。     

团块缺陷结构对岩石静动力学特性影响的数值模拟分析

基于颗粒流离散元法和PFC2D程序构建含团块缺陷结构的岩石数值模型试样,指定试样中部1 cm半径范围为团块缺陷,通过0.1倍、1倍和10倍关系改变团块细观力学参数,构建A、B和C三种数值试样类别,分别进行三轴压缩和三轴疲劳试验。通过试样破坏特征、强度特征、团块及周边应力、应变率特征分析缺陷岩石静、动力学特性。试验结果表明,压缩和疲劳荷载下A类试样在团块左右方向应力集中,而上下方向（包括团块内部）为低应力区;C类试样与之相反,B类试样无明显应力集中现象。无论压缩或疲劳荷载,A类试样团块应变率高于四周,C类试样与之相反,B类试样无明显应变率差异化。研究成果揭示:1）岩石内部团块状缺陷结构无论其材料强度高低均劣化岩石抗压强度;2）静动荷载加载过程中含团块缺陷岩石内部表现出应力场不均匀性和应变差异性。     

风积细粒防渗土料掺砾比研究

某水电站设计最大坝高150 m,拟采用碎石土心墙堆石坝,但特殊的地质、地理、气候等因素导致工程区及外围缺乏优质防渗土料。通过大量的试验研究,笔者认为风积粉土(Q^eol₄)可作为天然防渗土料,其物理性质、力学特性、渗透系数等质量指标基本满足要求。但作为高坝心墙防渗体土料,力学强度相对较低,必须进行工程特性改良,即掺入人工碎砾石料。研究表明:在不同的掺砾比试验条件下,粘粒、粉粒含量随掺砾料的增加而减少,且P₅(掺砾料>5 mm颗粒含量)与最大干密度ρ_dmax、最优含水率ω_0p具有相关性;当掺砾率为40%时,压缩特性和力学强度大幅度提高的同时,渗透系数最小,因此确定其为最优掺砾率。研究成果为该坝的可行性提供了重要技术支撑,具有重大的工程意义。     

大光包滑坡滑带岩体碎裂特征及其形成机制研究

 大光包滑坡是“5•12”汶川地震触发的最大规模滑坡,滑坡南侧暴露长约1.8 km顺层滑带,其岩体高度碎裂,引起广泛关注,6 a来对此开展了持续研究。在前期工作基础上(工程地质测绘、坑槽探及浅孔钻探(钻孔声波)等),对滑带岩体的碎裂特征进行了充分的揭露和系统的描述,结果表明,滑带发育的地质基础是滑前坡体内部发育的层间剪切错动带。强震过程中,由于靠近发震断层的强烈垂向地震动,从而导致坡体沿相对软弱的层间错动带分离,并产生垂向振冲或夯击效应,导致层间错动带的进一步碎裂化。对滑带的细观分析表明,这种强震滑带碎裂化现象不仅存在,而且还表现出伴随碎裂过程的扩容效应。采用物理模拟和PFC数值模拟,进一步验证了强震过程中滑带的碎裂和扩容过程,揭示其产生的内在机制。研究表明,滑带岩体碎裂化及扩容现象具有特殊的工程地质和岩体力学意义：一方面滑带岩体的进一步碎裂、细粒化从物理上降低了滑带的摩阻力;另一方面,也是更为重要的是,由于滑带的夯击扩容,地下水将强力挤入扩容空间,从而可能激发水击作用机制,导致孔隙水压力激增,滑带抗剪能力急剧降低,从而促使滑坡骤然启动,产生高速滑动。