Establishing time-dependent model of deformation modulus caused by bedrock excavation rebound by inverse analysis method

Rock rebound relaxation deformation, or even rock burst, caused by the excavation of dam base and abutment or high rock slope affects their stability and results in the fall of mechanical properties of the rock. So an inverse analysis method was proposed in this paper to establish the time-dependent model of deformation modulus caused by excavation rebound. The basic principle is based on the combination of observed data of the excavation rebound deformation of dam abutment or rock slope, and the calculated rebound deformation by FEM under ground stress at the corresponding time in the excavation process. The norm of the residuals of observed data and calculated data are taken as the objective function. Accordingly, the time-dependent model of bedrock deformation modulus can be established. The method displays its significance in the design of excavation, construction and operation management of dam base and high slope.

     

Establishing time-dependent model of deformation modulus caused by bedrock excavation rebound by inverse analysis method

Rock rebound relaxation deformation, or even rock burst, caused by the excavation of dam base and abutment or high rock slope affects their stability and results in the fall of mechanical properties of the rock. So an inverse analysis method was proposed in this paper to establish the time-dependent model of deformation modulus caused by excavation rebound. The basic principle is based on the combination of observed data of the excavation rebound deformation of dam abutment or rock slope, and the calculated rebound deformation by FEM under ground stress at the corresponding time in the excavation process. The norm of the residuals of observed data and calculated data are taken as the objective function. Accordingly, the time-dependent model of bedrock deformation modulus can be established. The method displays its significance in the design of excavation, construction and operation management of dam base and high slope.     

Mechanical effects of excavation rebound of arch dam bedrock and better concreting time of dam body

In high ground stress zone, rebound deformation of excavation of arch dam bedrock has a significant impact on the structural behavior, design and construction of arch dam. Based on the analysis of mechanical effects of excavation rebound, with both stress and deformation as two constraint conditions and deformation modulus as a controlling condition, the method to determine a better concreting time of dam body was put forward. All of these play an important guiding role in the excavation of dam bedrock and the construction of dam body.     

坝区岩体蠕变参数反演与边坡开挖流变计算分析

软弱岩体是影响边坡安全稳定的重要因素,为有效反映大岗山坝区辉绿岩脉和断层破碎带等软弱岩体的蠕变变形特性,根据大岗山坝区现场压缩蠕变试验资料和推导的基于广义开尔文模型的刚性承压板边缘岩体的粘弹性变形计算公式,采用优化反演法计算得到坝区软弱岩体的蠕变力学参数,建立了大岗山水电站坝区边坡开挖卸荷的三维流变计算分析模型,使用FLAC3D软件详细分析了边坡分步开挖过程中坝肩坝基岩体的变形特性和软弱岩体的蠕变力学效应,获得了对工程设计和施工具有指导意义的建议和结论.     

花山拱坝右坝肩溶洞对坝体及坝肩的影响分析

为评价花山拱坝右坝肩溶洞对坝体及坝肩的影响,采用三维有限元方法,对不同工况不同方案下坝体和坝肩岩体应力变形进行计算分析,并利用超载法分析了不同方案下的坝肩稳定状况.结果表明:溶洞的存在对坝体的应力变形及坝肩的整体稳定性影响较小,对坝肩岩体应力变形的影响也仅限于溶洞附近区域;溶洞回填处理后,其附近的变形得到有效控制.综合来看,溶洞的存在对整个工程影响较小,经过回填处理后,整个工程的安全性是有保障的.     

引汉济渭工程三河口水库拱坝坝基岩体质量特征与建基面优化选择

研究坝基岩体质量有助于合理选择建基面,为工程设计、施工和安全运行提供科学依据。以引汉济渭工程三河口水库拱坝坝基岩体为研究对象,通过对坝基开挖揭露的岩体重新进行勘探试验,利用勘探孔进行孔内电视、纵波波速及变形模量等测试工作,对坝基岩体风化特征、结构特征、变形模量与纵波波速关系等问题进行综合分析研究,特别是对坝基局部的断层破碎带及碎裂岩体能否利用等问题进行了具体分析,并对坝基岩体质量进行了工程地质分类,选出了符合实际的建基面,使大坝建基面高程由原来的501.0 m抬升至504.5 m,优化了坝基开挖深度,减少了坝基处理难度与混凝土浇筑量,缩短了工期,节约了工程投资。     

基于声波速度及岩块强度的开挖扰动区岩体力学参数预测

针对目前在水利水电工程中开挖扰动区的岩体力学参数取值问题,将岩体的声波速度与岩体质量指数Q、岩体分类指数RMR及地质强度指标GSI联系起来,并将声波速度引入到广义Hoek-Brown强度准则中,建立了由岩体声波速度及岩块单轴抗压强度预测开挖扰动区岩体的变形及强度参数的方法.利用三峡工程永久船闸边坡开挖扰动区的检测参数,结果表明,基于Hoek-Brown准则由声波速度及岩块强度预测的岩体变形模量与实测结果基本吻合,本方法可预测开挖扰动区的岩体力学参数.     

基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析-研究生论坛

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立三维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场,采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。研究结果表明,坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

基于弹塑性有限元的深挖路堑碎裂岩质边坡稳定性分析

西部地区地形地质条件复杂,对于岩体破碎、裂隙发育的边坡,前期地勘和试验工作获取到的信息非常有限,难以确定岩体力学参数统计特征.本文结合边坡施工开挖逐步揭示的工程地质信息,建立切合工程地质特征的三维弹塑性有限元模型,模拟边坡开挖过程对工程岩体岩石力学参数进行反分析,对比开挖过程测斜监测获得的位移变形,获得了接近实际情况的...     

基于ADINA的边坡开挖变形与稳定性分析

针对水布垭水电站溢洪道边坡开挖变形与稳定性问题,建立边坡岩体的力学模型,利用ADINA软件进行数值仿真模拟.通过算例分析边坡岩体的应力、位移等,对边坡的安全稳定性进行讨论,并结合工程实际对该水电站溢洪道边坡开挖工程作出了评价.     

锦屏一级水电站左岸边坡高地应力区卸荷松弛特征及其控制措施

岩体开挖卸荷松弛效应对边坡的稳定性影响巨大,如何控制岩体卸荷松弛程度非常重要。以锦屏一级水电站左岸高边坡为研究对象,区域3维地应力场反分析结果表明:工程区域内地应力水平较高,水平构造应力较大,河床处的最大主应力达到40～50 MPa。施工期声波波速及钻孔变模的测试数据表明:边坡高地应力区的岩体卸荷松弛现象非常明显,岩体卸荷松弛深度随着地应力的增大而增大。边坡高地应力区开展的先挖后锚和先锚后挖的两种岩体卸荷松弛控制试验表明:先锚后挖能够有效地改善岩体的应力释放,同时能够较好地控制岩体的变形。     

酸性环境下岩石及混凝土的耐久性分析

以加速腐蚀试验对扩散规律的认识为基础,考虑化学反应造成酸液浓度降低对腐蚀的阻滞作用,建立了在大体积岩石及混凝土材料中考虑化学反应影响时溶质的扩散控制方程,开发了相应的二维有限元分析程序,结合某一水利工程受酸雨影响的使用寿命问题,提出了一种预测大体积岩石及混凝土中酸液浓度扩散范围随时间变化及强度劣化规律的思路与方法.     

高拱坝可利用岩体标准的确定

为确定高拱坝可利用岩体及其标准,以拉西瓦水电站双曲薄拱坝为例,考虑到建基岩体的自身稳定和上部结构的安全,从岩石强度和岩体承载条件、建基岩体的变形模量条件、岩体风化及坝顶以上高边坡条件、岸坡应力环境条件等4个方面,分析了高拱坝可利用岩体及标准.     

开挖卸荷岩质坡体的断裂破坏机理

岩质坡体在开挖过程中的失稳破坏已成为道路工程领域日益严重的问题,目前有关卸荷坡体的断裂破坏机理还不清晰。为此,基于自然坡体实际结构特征,并结合岩石力学知识,首先分析了岩体原生裂纹在坡体开挖前后的应力状态。继而,借助断裂力学理论,解析了不同荷载模式下岩体裂纹失稳扩展的力学条件,探讨了求解裂纹扩展方向和规模的计算方法,构建结构面扩展贯通力学模型;最后,通过具体算例验证了模型的合理性。研究表明开挖岩质坡体的失稳是岩体内特定方向的原生裂纹萌生启裂并扩展贯通的结果,其本质是岩体应变能释放耗散与应力的调整过程。     

小湾拱坝坝肩抗力岩体加固分析研究

采用三维弹粘塑性有限单元法,对小湾拱坝坝肩抗力岩体进行加固分析,得出了不同加固处理方案下坝肩抗力岩体的变形分布规律.研究结果表明,受断层和蚀变带影响,右坝肩抗力岩体的变形稳定条件比左岸差;采用文中推荐的方案进行加固处理后,右坝肩的变形稳定条件得到明显改善,两岸的变形分布规律趋于一致.根据研究结果,对推荐加固方案的进一步优化方向提出了建议.     

岩石高边坡安全监测及稳定性分析

针对某水电站岩石高边坡的工程实际,为了有效的控制高边坡变形和准确的指导施工,在边坡布设了多套位移计和锚杆应力计,并且进行了边坡变形和应力监测。通过大量的边坡监测资料,并且结合变形、地质、开挖等因素,分析了边坡变形特征及锚杆的锚固效果,监测数据的分析主要采用回归方法进行。监测数据表明,边坡的锚固效果良好,边坡的变形得到了有效的控制。通过此岩石高边坡工程的施工监测,阐明信息化施工可以保证边坡的稳定性,正确指导施工。     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

五里坝水库工程混凝土面板堆石坝设计

五里坝水库是一座采用0.3~0.67 m变厚面板的堆石坝,最大坝高67.4 m.由于坝基为软质岩、强度低,地质条件较复杂,结合工程特性,围绕减少岸坡开挖和填筑工程量,降低坝体不均匀沉降,确保良好防渗止水效果等关键问题进行详细计算分析.优化设计出满足规范要求的大坝枢纽布置、坝体分区、填筑材料和坝基处理等方案,为工程投资决策提供了重要依据.     

圆拱形断面隧道开挖对周围岩土环境安全评价

基于随机介质理论研究了圆拱形断面隧道开挖对周围岩土体的影响问题,推导了隧道上覆岩土体移动及变形的计算公式,对其求解方法进行了一定的探讨,获得了该问题的半解析解,并编写了相关计算机程序。提出了随机介质变形破坏判据,并应用于隧道开挖对周围岩土环境的安全评价中。通过工程实例,理论预测结果和现场实测资料比较吻合,证明该地表移动及变形预测方法的可靠性及周围岩土环境的安全评价方法的可行性。     

柱式桥台前坡改造数值分析与现场检测

为了增加桥下被交道路的通行空间,采取袖阀管劈裂注浆加固柱式桥台台后主动压力区土体及台前被动压力区土体,并在分段分级挖除台前填土过程中增设锚杆钢筋混凝土挡墙的内外部双重加固措施;采用Abaqus6.10非线性分析软件,建立柱式桥台前坡加固改造的三维弹塑性模型,模拟分析柱式桥台前坡全断面一次挖除、分段分级挖除两种方案的开挖过程和路基边坡稳定性,确定了路基加固范围;现场监控开挖过程中的墙顶位移和锚杆拉力,分析了土体开挖、挡墙施工过程中的稳定性。研究结果表明:全断面分级开挖支挡方案的稳定安全系数为1.61,路基边坡分段分级开挖支挡方案的稳定安全系数为1.84,分段分级方案更加安全;墙顶位移主要发生在施工期,其间锚杆拉力没有发生突变,挡墙及墙后土体安全稳定;台前与台后劈裂注浆加固,有效提高了加固区土体的抗剪强度和抗变形能力,开挖过程中无坍塌、掉落、滑移等现象。