软岩软化性和膨胀特性对隧道支护结构受力影响分析

通过室内试验和数值模拟,对白垩系下统普昌河组紫红色粉砂质泥岩的软化和膨胀特性及其对支护结构的影响进行了研究。结果表明,该地层岩样的软化系数为0. 17,平均最大膨胀力为2 030. 6 k Pa,具有强膨胀性,遇水易发生软化;围岩饱水膨胀软化后,隧道支护结构弯矩值可比天然状态时增加近2倍～4倍。     

河谷下切对岸坡卸荷影响的数值模拟研究

为了解河谷下切过程中对岸坡卸荷的影响,以某水电站下坝址岸坡为研究对象,通过建立相应三维模型进行数值模拟计算,分析河谷下切过程中的应力场特征、位移场及塑性区演化特征。结果表明,河谷下切过程中,同高程处坡体内部应力水平大于坡表临空面,垂直于河道方向的位移逐渐增大,卸荷深度不断向坡体内部延伸。韧性剪切带的存在对边坡岩体的卸荷有较大影响。     

堆积斜坡地震响应机理分析——以四川茂县国际饭店滑坡为例

地震作用下堆积斜坡的动力响应是十分复杂的过程。为了研究地震条件下堆积斜坡的响应机理,以茂县国际饭店滑坡为例,通过现场调查堆积斜坡发育特征,借助二维颗粒流程序PFC~(2D)研究了地震动力作用下堆积斜坡位移响应特征和速度响应特征,以此对其失稳机理进行研究。结果表明:堆积斜坡动力响应具有一定的滞后性,且在失稳初期具有启动加速效应;在水平方向和竖直方向上速度响应均有放大效应,且水平放大效应较竖直放大效应更加显著。茂县国际饭店堆积斜坡地震响应机理为:地震峰值加速度增加—后缘先产生裂缝并迅速拉裂—裂隙加速发育并形成沿堆积层和基岩交界面贯通的滑面加速下滑—受颗粒间碰撞耗能作用及刮铲耗能影响最终停止运动。深切河谷地区堆积斜坡地震响应机理为:后缘拉裂—滑面贯通—加速下滑—解体、局部抛射—颗粒碰撞、刮铲—堆积。研究成果可为深切河谷地区类似堆积斜坡失稳机理分析提供参考。     

韧性剪切带和蚀变岩体对边坡开挖稳定性的影响

野外现场地质调查结果显示,拟建的澜沧江班达水电站河谷右岸发育有数条倾向坡内的韧性剪切带和蚀变带,这使坝址区的地质条件更加复杂化。为探究水电站建设开挖过程中剪切带和蚀变带对边坡稳定性的影响,选取中坝址右岸边坡为研究对象,根据野外调查所得资料建立三维地质模型,并模拟边坡由三级开挖而导致的应力场变化过程和变形破坏过程。结果表明:韧性剪切带和蚀变带内的应力表现为应力松弛,而剪切带和蚀变带与周围正常岩体接触部位表现为应力集中;由开挖产生的应力释放主要在向坡内水平深度150 m范围内;天然状态下边坡稳定性较好,但二级开挖后,坡表最小主应力由压应力转为拉应力,且使塑性变形区贯通,坡体易从高高程的韧性剪切带和蚀变带出露部位剪出而整体失稳。     

堆积斜坡降雨条件下失稳机理分析——以擦耳岩滑坡为例

降雨条件下堆积斜坡的失稳过程和失稳机理是一个复杂的过程。借助PFC2D软件以擦耳岩滑坡为例,研究了降雨条件下堆积斜坡的位移响应特征和速度响应特征。结果表明:此类斜坡在降雨条件下滑动方式表现为前牵后推式。失稳模式为:雨水入渗,内部土体饱和,滑体剪应力增大,雨水继续入渗,汇集于坡体前缘,前缘率先发生较大变形破坏,后部坡体前移,不断堆积,造成斜坡整体加速滑移,由于坡体内土体及碎块石相互碰撞加上水流阻力动能消散,滑体最终停滞。失稳机理为:降雨累积—前后缘率先破坏—整体呈近松散状下滑—受阻消能停滞滑落—堆积。可为汶川震区在降雨条件下堆积斜坡失稳机理研究提供参考。     

岩质高边坡岩体卸荷分带量化研究

边坡岩体卸荷及卸荷分带是水电工程建设中所面临的常见问题之一,卸荷分带是否合理影响着边坡的开挖支护设计,具有重大的经济效益。澜沧江某水电站地质条件复杂,地应力高,决定了边坡卸荷的复杂性。为准确合理地划分边坡卸荷带,在综合考虑国内外研究成果基础上,选取裂隙张开度、裂隙数量张开裂隙数量及地震波纵波速4个指标对工程边坡进行卸荷分带,研究表明用4个指标划分的卸荷带基本具有一致性。在综合考虑4个指标基础上最终划分了卸荷带,并通过室内单轴抗压试验验证了其合理性。     

某水电站卸荷条件下英安岩力学特性试验研究

为研究英安岩在卸荷条件下的力学特性,选取西南某水电站下坝址区英安岩为研究对象,通过对天然状态的试样进行三轴卸荷试验,得到在卸荷条件下的应力-应变曲线,分析讨论英安岩在卸荷条件下的变形特性及强度特性。结果表明,在卸荷条件下,英安岩出现侧向扩容现象;围压相同条件下,英安岩破坏时的围压差和弹性模量随卸载速率的增加而降低。研究成果对于含英安岩的工程实践提供了参考。     

某水电站韧性剪切带的发育特征及边坡开挖变形响应研究

拟建的澜沧江某水电站右岸岩质高边坡开挖近400 m,根据现场地质调查,边坡岩体为硬脆性的英安岩,卸荷强烈,且边坡内中小型断层发育。此外,右岸边坡还发育有2条陡倾坡内的韧性剪切带,剪切带内产生了糜棱化,这导致了右岸边坡的地质条件和岩体结构都非常复杂。为了探究此条件下岩质高边坡的开挖变形响应机制及规律,选取水电站右岸坝轴线边坡为研究对象,通过离散元程序UDEC来模拟边坡的开挖过程。研究结果表明:开挖导致韧性剪切带浅表层岩体产生较大变形,影响边坡稳定性;开挖引起的变形主要受倾坡外的卸荷裂隙及溢流面的控制,其地质-力学变形破坏模式以"滑移-拉裂"为主;边坡开挖后主要产生横向位移,其累计位移模式为向高高程传递、在后缘累积;边坡开挖与产生的变形能基本保持同步,最终受岩体弹性恢复滞后的影响,在接近开挖结束时剩余变形较小。     

岸坡倾倒变形体差异化发育机理研究

根据野外现场调查,某水电站上、中坝址区左右岸的倾倒变形现象存在巨大的差异,即右岸岸坡的倾倒变形无论是规模还是变形深度都比左岸大。针对两岸坡体倾倒变形差异化发育的问题,利用地质资料建立2个离散元模型,以分析倾倒变形的产生原因,并探究右岸发育的韧性剪切带和蚀变岩体对倾倒变形的影响。结果表明,相较于左岸,右岸坡体中有利的原生结构面是岸坡产生大规模浅层块状倾倒变形的控制性因素;不同高程的韧性剪切带和蚀变带构成软弱基座,使岸坡产生压缩—倾倒—拉裂变形,进一步增大了左右岸坡倾倒变形之间的差异。