基于数值模拟分析的土石坝泄洪与蓄水过程安全预测

针对土石坝在泄洪及蓄水过程中较易诱发影响其稳定性的突发事件的部分因素,利用数值分析法模拟了其作用机理,找出了一些可利用的规律。据此,可在不知泄洪或蓄水可能在某一状态会带来不良后果的情况下去预测坝体在水位达到一定高度时的破坏状态,旨在为工程提供一定的加固依据,达到防灾减灾的目的。同时,利用有限元分析方法分析可能的危险状态下坝体内部系统作用状态,从理论上进一步验证在该状态下的坝体稳定状况。     

最优加权组合模型在边坡变形预测中的应用

利用某岩质边坡2002年-2011年的变形监测资料,结合区域地质与气象背景,运用莱茵达准则选定有效的监测数据,分别建立了GM(1,1)模型和趋势曲线预测模型;最后,基于最优加权组合原理,建立了边坡变形的最优加权组合模型。运用组合模型对该岩质边坡的变形进行了拟合和变形预测,模拟变形趋势与实际变形趋势对比结果表明,组合模型的预测精度高于任何单一模型的拟合精度,证明该组合模型合理、可靠。     

如美水电站坡体变形破坏的地质模式

边坡的工程地质模式可归纳为有明显控制性结构面和无明显控制性结构面的边坡工程地质模式。在实际工程中,边坡的破坏大都是受结构面控制的,结构面很大程度上决定了边坡破坏的模式、滑动的方向和滑动坡体的大小。结合祁生文等的研究成果,通过对如美水电站的地质调查,对工程区内坡体的破坏模式进行研究分析。结果表明:坝址区内结构面控制着边坡的变形破坏,其变形破坏模式符合祁生文等提出的当岩质边坡具有明显控制性结构面时,边坡的变形破坏决定于结构面的形态特征及与边坡特征的组合形式。如美水电站坝址区内结构面的形态特征主要表现为缓倾坡外,边坡的破坏形式也主要表现为顺结构面向坡外滑动。     

Hoek-Brown准则参数对边坡稳定性影响的敏感性分析

Hoek-Brown经验强度准则具有能够反应岩体的固有特点和非线性破坏特征,解释低应力、拉应力区及最小主应力对强度的影响等特点,已成为岩体工程中应用最广泛的准则之一。但是,在确定Hoek-Brown准则参数时主观因素影响较大。分析了Hoek-Brown准则中完整岩石经验常数mi、完整岩体单轴抗压强度σci、地质强度指标GSI、岩体弱化因子D等参数对内摩擦角φ、粘聚力c以及边坡安全系数F影响的敏感性,以期对Hoek-Brown准则参数取值提供帮助。     

开挖卸荷速率变化对岩质边坡应力应变影响作用研究

基于卸荷岩体力学理论及方法,应用FLAC3D有限差分计算软件,在数值分析中模拟不同速率的边坡开挖。并在不同开挖速率下,对考虑及不考虑边坡岩体卸荷变化条件下开挖边坡的应力应变特征进行了对比分析。结果表明:在考虑岩体开挖卸荷作用的前提下,开挖速率越慢,开挖过程中边坡模型的应力应变越小,塑性区范围也越小;而在不考虑岩体动态开挖卸荷作用时,开挖速率对边坡最终的应力应变以及塑性区大小并无直接影响。因此,在实际施工中应充分考虑动态卸荷作用以及开挖速率的影响,注意控制开挖进度,开挖后应对开挖边坡及时进行加固。     

强震作用下苏家河口面板堆石坝动力响应

为了分析苏家河口面板堆石坝坝体在强震作用下的安全性能,建立了面板堆石坝的整体三维有限元模型和面板、趾板子模型,采用Hardin-Drnevich本构模型,对坝体在强震作用下的动力响应规律进行了详细分析。结果表明,在0.38g的强震作用下,面板堆石坝的加速度、动位移、动应力以及垂直缝和周边缝的动变形分布符合一般规律,未发现有特殊不利的现象,整体上满足抗震要求,但是坝体顶部振动的"鞭梢"效应比较明显,在3/4坝高以上坝顶区域以及靠近下游坡面处存在较小的拉应力区域。建议加强3/4坝高以上区域面板、坝顶及下游护坡的抗震工程措施,以保证大坝在强震下的安全。     

非贯通节理岩体单轴压缩试验研究

对不同节理倾角、不同节理连通率的预制节理圆柱形岩体试样进行单轴压缩试验。结果表明:试样的强度、变形特性及破坏模式与节理构造形态密切相关;在不同节理连通率下,不同角度的非贯通节理试样的力学特性均表现出各向异性特征,随着节理连通率的增大,各向异性特征越来越明显,岩体峰值强度逐渐下降,岩体在弹性阶段的最大弹性模量也逐渐降低;相应地,试件的破坏模式也变得更加复杂,随着节理连通率的增大,应力-应变曲线的斜率逐渐减小,曲线出现多个峰值,且有较明显的屈服平台;非贯通节理岩体峰值强度和弹性模量随节理连通率的非线性变化规律,可分别采用二次和三次多项式函数表示,其系数与节理倾角有关;非贯通节理试样的裂纹变化特征与节理连通率、节理倾角有着密切的联系。     

某水电站开挖岩质边坡稳定分析及加固措施优化

某水电站泄洪洞进水口边坡为典型的岩质高陡开挖边坡,其稳定性对水电站的安全施工及运行影响重大。为此,建立了泄洪洞所在开挖高边坡的三维有限元模型,并运用有限差分软件进行稳定性分析计算;综合考虑边坡在天然、开挖、卸荷、暴雨蓄水、地震工况下的应力、应变的大小及分布状况,同时结合典型剖面边坡二维极限平衡计算,计算结果中的安全系数大小,综合分析判断泄洪洞进口边坡的稳定性状况;最后结合稳定性分析结果对边坡的加固措施进行了优化分析。成果为工程施工提供参考依据。