基于半定位块体统计分析的地下洞室不稳定区域识别研究

针对节理组产状不确定性导致的岩石块体稳定性问题,采用正交设计方法对节理组产状进行多方案设计,通过使用定位断层为主轴的半定位块体统计分析方法,对某抽水蓄能电站洞室开挖不稳定区域进行识别。结果表明,该方法在充分考虑节理面产状不确定性的基础上,有效、快速地识别出半定位块体出现的集中区域,初步判断地下厂房施工时变形与破坏的主要危险区域;通过对半定位块体的体积、埋深、安全系数等的统计分析,有效识别出对工程安全影响较为显著的块体及其出现区域;通过将半定位块体的计算结果与实际开挖块体进行对比,快速识别了主要控制断层和潜在危险区域,分析了支护方案的加固效果,指出了可能需要加强支护的区域。     

基于灰关联理论的围岩参数敏感性分析

针对围岩参数存在不确定性的问题,采用灰关联理论,分析了参数在一定范围内变化时对围岩稳定的影响,并以大渡河上某电站泄洪洞闸室为例,选取围岩体积模量、剪切模量、内摩擦角、粘聚力等为敏感性影响参数,确定点安全系数为评价指标,对开挖完成后洞室典型断面点安全系数的影响因素进行敏感性分析。结果表明,围岩参数变化对开挖后洞室断面的特征点安全系数影响程度由大到小依次为内摩擦角、粘聚力、剪切模量、体积模量。     

基于灰色关联度的平原水库地震动力响应敏感性分析

针对平原水库地震动力响应敏感性分析缺乏定量评价的问题,以某平原水库土石坝为例,选取坝体弹性模量、粘聚力、内摩擦角、水位、地震持时、地震振幅为影响参数,采用灰色关联分析法,定量分析了各项参数对地震动力响应的影响程度。结果表明,各项参数影响平原水库土石坝地震动力响应的敏感性从大到小依次为地震振幅、水位、地震持时、粘聚力、弹性模量、内摩擦角,定量敏感性分析结果符合平原水库土石坝地震动力响应一般规律。说明灰关联分析法简便、有效,可直观准确地获取主要因素和次要因素,能够广泛应用于平原水库地震动力响应的敏感性分析,为平原水库的抗震研究提供了一种有效方法。     

某区域岩石力学参数试验研究

通过对松辽盆地龙西地区代表性岩样进行力学性质试验研究.得到岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度、内聚力及内摩擦角等主要力学参数.试验结果显示,最初围压不断增大,岩石的强度极限也明显增大.但随着围压的增加,强度增量幅度变得越来越小,虽然岩石弹性模量有增大趋势,但不完全呈正比关系,而泊松比的变化规律却不明显.分析单轴与三轴抗压强度与弹性模量的线性关系,以及围压对岩石三轴抗压强度、弹性模量的影响,发现单轴和三轴抗压强度随弹性模量的增加而增大,且三轴抗压强度随弹性模量的变化比单轴的变化幅度大.试验可得出不同井的弹性模量、泊松比及抗压强度的比例关系,从而根据不同围压下三轴压缩强度试验,得出龙西地区几种代表性岩心的内聚力及内摩擦角.为后续的地应力测试实验提供初期数据,并为射孔完井得相关参数优化提供参考.     

黄河上游十大孔兑苏达尔沟坡沟稳定性因素的敏感性分析

影响覆沙坡沟稳定的因素复杂多样,坡沟对不同因素变化的敏感性亦不同。为此,以苏达尔沟流域为例,基于强度折减理论利用岩土工程有限元分析软件GEO5(2018)测出不同工况粘聚力、内摩擦角、地下水位下覆沙坡沟安全系数值,并将模拟数据进行归一化的无量纲处理,进而定量分析单因素变化中坡沟稳定性对粘聚力、内摩擦角、地下水位的敏感性。结果表明,覆沙坡沟对粘聚力的变化最为敏感,其次是内摩擦角、地下水位;随着土体粘聚力、内摩擦角的增大,坡沟稳定性逐渐增强,与之不同的是随着地下水位的抬升,坡沟安全系数却逐渐下降,且降幅越来越明显,研究结果为水土流失综合治理提供了参考。     

均匀设计在地裂缝参数敏感性分析中的应用

为研究参数不确定性对于地裂缝扩张及发展的影响,利用FLAC~(3D)建模,模拟在地裂缝两侧土体不同时抽取地下水情况下地裂缝变化情况。以地裂缝两侧水平位移、垂直位移、地裂缝活动量为参数敏感性分析的目标,并通过均匀设计法对断裂粘聚力、断裂内摩擦角等5个参数进行了多次交叉运算,快速准确地判断了参数敏感度大小。研究表明,参数变化对地裂缝活动量及上盘垂直位移影响较大;内摩擦角为影响地裂缝最敏感的因素。研究结果为今后地裂缝的治理提供了参考依据。     

某滑坡滑带土强度参数的敏感性分析

针对#Ⅸ滑坡滑带土强度参数的确定需研究其敏感性问题,以滑坡的某一纵剖面为计算剖面,基于极限平衡法理论,采用不平衡推力传递系数法计算了不同参数取值下滑坡的稳定性,并在强度参数内聚力、内摩擦角和滑带土重度三者中,分别保持某一参数不变,作出其余二者与稳定性系数的关系曲线图,并固定一套参数取值方案,比较各参数随稳定性系数的变化趋势,进而得出敏感性分析结果.结果表明,内摩擦角为影响滑坡稳定性的最敏感因素,重度的敏感性次之,内聚力的敏感性最低.     

基于ISM-SD的地下洞室群施工进度风险传递路径研究

针对水电工程地下洞室群施工进度风险存在传递问题,提出了基于解释结构模型(ISM)和系统动力学(SD)的地下洞室群施工进度风险传递路径分析方法。根据地下洞室群的施工特点,建立了地下洞室群施工进度风险指标体系;结合风险传递机理,运用解释结构模型分析风险因素间传递关系,建立了风险因素传递矩阵,并总结归纳出风险因素关系对照表,通过系统动力学分析风险因素间传递路径,揭示了施工进度风险传递路径网络;集成ISM-SD构建了地下洞室群施工进度风险传递路径分析模型,并结合西南地区某大型水电站地下洞室群工程进行分析。结果表明,该方法可有效识别施工进度风险重要因素和关键传递路径,为地下洞室群施工进度风险管理提供了决策依据。     

基于灰关联度Monte-Carlo法的下坪滑坡稳定敏感性及可靠度研究

为定量研究影响滑坡不同因素的敏感性大小,同时考虑滑坡材料的空间变异性,提出了一种基于灰关联度Monte-Carlo法的滑坡评价方法,对下坪滑坡的渗透稳定敏感性及失效概率进行了数值模拟。结果表明,不同影响参数对滑坡稳定性影响大小排序为库水位水平h>降雨强度q>内摩擦角φ>粘聚力c,降雨与库水位水平是影响滑坡稳定的主要因素,而粘聚力与内摩擦角是影响滑坡稳定的次要因素;当库水位水平越低而降雨强度越高,滑坡的破坏概率呈现直线式上升。因此在低水位遇高降雨情况下,需对滑坡进行实时监测,以便及时采取措施。研究结果为评价滑坡稳定性提供了一个新思路。     

节理参数对水电站地下洞室围岩地震反应的影响研究

以节理受力特性为出发点,基于FLAC3D软件平台,改进了Interface单元的法向刚度及切向刚度的输入取 值方法,定义了节理参数的敏感度,并以含有一给定方向节理的某实际水电站地下洞室为背景建立了数值试验模 型,根据场地条件输入人工地震波进行地震反应分析,探讨了对洞室围岩地震反应影响较大的节理参数,以期为 含节理的地下岩石洞室动力稳定性分析提供参考。     

层状岩体各向异性损伤力学特征的试验研究

为分析层状岩体各向异性损伤对材料力学参数劣化的影响,室内钻取8种层理倾角的岩样进行单轴压缩试验,基于岩石材料强度服从Weibull分布建立损伤变量的演化方程,分别得出损伤变量随累计应变、层理倾角及破坏模式的变化规律,并分析其各向异性的内在机理。研究结果表明,各向异性损伤主要反映不同倾角的岩石参数在加载过程中不同的劣化程度;损伤变量随累计应变增加逐渐增加,增速呈慢-快-慢趋势;不同倾角岩石的损伤变量的分布规律与岩体弹性模量、抗压强度对应关系较好,即缓倾角和陡倾角时,损伤较小;在发生沿层理面方向的滑移破坏时(倾角为53°左右),损伤变量最大且对层理倾角变化最敏感;损伤变量各向异性度随累计应变的增加呈增加趋势;损伤变量与破坏模式之间有良好的对应关系。研究成果可为工程实践提供理论指导。     

基于抗滑极限状态的水工隧洞堵头可靠性分析

为分析水工隧洞堵头的可靠性,首先通过分析水工隧洞堵头的极限状态,建立了描述堵头可靠性的功能函数;其次在此基础上,利用ABAQUS建立了某水工隧洞堵头及围岩的三维有限元模型和描述堵头可靠性的功能函数显式表达式;最后利用设计验算点法计算原理编制了计算堵头可靠度的Matlab程序,计算了堵头可靠指标及失效概率,并对影响堵头与围岩接触面摩擦力的影响因素做了敏感性分析。结果表明,30m堵头的可靠性指标为6.602 7,失效概率为2.018 5×10~(-11);粘聚力越大,接触面摩擦力F_f越小;内摩擦角φ、弹性模量E越大,F_f越大。     

基于正交试验设计和通径分析的反倾坡变形敏感性研究

针对反向倾倒边坡变形的敏感性问题,将正交试验设计和通径分析相结合,基于数值模拟的试验结果,筛选坡角、倾角、层厚、坡高、层间摩擦角和体积模量共六项影响因素作为主因子。此外,由于兼顾正交试验设计的试验组正交性和通径分析的理论优势,进一步分析了因子间交互作用对输出效应的影响。结果表明,坡面转动变形量主因子的敏感性影响总排序为坡高层厚坡角倾角结构面摩擦角,体积模量对于转动变形量为次要影响主因子;交互作用因子中最主要的组合为坡高-倾角,且互为协同作用。     

桐柏抽水蓄能电站围岩变形回归分析

分析了桐柏抽水蓄能电站地下厂房开挖期间围岩变形特性,并采用岩体粘弹性位移反分析方法,反演得出地应力、弹性模量及粘性参数。该分析方法可指导围岩支护设计和后期或相邻工程的施工方案的改进。     

某隧道围岩参数反演分析及实时施工应用

以某隧道监测到的隧道围岩位移变形数据为依据,选取围岩岩体的弹性模量E与初始地应力侧压力系数K作为反演参数,采用黄金分割法和FLAC3D数值模拟对隧道洞口浅埋段及洞身段围岩进行位移反分析优化计算。在此基础上将反分析得到的围岩力学参数应用于掌子面前方围岩变形的数值模拟计算,将其结果与隧道施工中监控量测结果进行对比,验证了位移反分析在隧道施工中实时应用的可行性,并将拱顶沉降量的预测结果用于设定围岩开挖的预留变形量,通过控制超挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本。     

埋藏式钢管与围岩联合承载研究

以某地下电站引水管道为例,采用三维有限元模拟了钢管、回填混凝土与围岩的联合承载体,分析了回填混凝土的三种不同本构模型及围岩弹性模量等重要因素对联合承载体的影响,并在此基础上分析了钢管环向应力、钢管与回填混凝土之间的接触应力、围岩分担率等变化规律。结果表明,回填混凝土易屈服而产生裂缝,应考虑混凝土的断裂特性;回填混凝土采用弹塑性断裂本构模型计算的结果与规范计算得到的结果接近,采用该本构模型安全可靠。     

红层河谷区泥岩水化损伤特性试验及本构模型研究

红层地区河谷附近的深基坑开挖后在降雨和地下水作用下极易发生坍塌或局部滑塌,为了研究水对红层泥岩力学特性的影响,采用基坑内部钻芯取得的原状岩体,制备不同含水率的试样,通过开展室内扫描电镜及三轴压缩力学试验,对岩体的细观结构及力学参数随含水率的变化规律进行分析。研究结果表明,富水条件下泥岩微观结构疏松,裂缝发育明显。随着含水率的增大,泥岩内摩擦角小幅降低,而粘聚力大幅下降,且含水率与抗压强度及弹性模量均呈负相关。含水率较高条件下,岩样的应力-应变曲线表现为压密阶段区间增大,屈服阶段更为明显。基于微观特性及宏观力学试验结果,提出了考虑红层泥岩水-岩劣化效应的分段式损伤本构模型,并对该模型进行了验证。研究结论可为红层区受水-岩作用影响明显的岩土工程设计提供支撑。