三峡永久船闸三闸首中隔墩施工期变形机制的研究

通过三峡永久闸三闸首表面变莆和深部位移的监测,对三闸首的变形机制进行分析,提出松动区的范围,检验了锚固效果,证明了三部首中隔墩整体是稳定的。     

三峡永久船闸中隔墩岩石力学问题研究

永久船闸中隔墩找平混凝土面裂缝关系到边坡的稳定和运行安全,对永久船闸中隔墩裂缝的情况进行调查,结合地质条件、变形监测系统、裂缝理论分析和中隔墩三维有限元分析计算,分析了裂缝的成因,并提出了工程措施。     

三峡工程永久船闸中隔墩原生裂隙施工张开变形的数值模拟研究

针对三峡船闸中隔墩岩体开裂现象，以工程地质为基础，建立了典型的裂隙概化模式。采用裂隙界面单元法进行裂隙张开变形机理分析，研究中隔墩岩体裂隙的张开变形特征及其与开挖卸荷分区的关系。研究表明，裂隙的张开变形、张开长度与裂隙产状有直接关系。倾角较陡、长度较大、与边墙距离较短、不易滑动的裂隙易张开，且张开为形量与前两个因素成正比，与边墙距离成反比；反之则不易张开。中隔墩岩体可能的最大裂隙张开区与弹塑性分析得到的塑性芡、灾测得到的卸荷损伤区在分布范围与规律上基本相同；及时合理地施加预应力锚索，即可减少隔墩裂隙张开的可能性，又可明显减小裂的张开为形与长度，因而有着重要的工程意义。     

三峡永久船闸输水系统的地下工程开挖及支护设计

通过对地面与地下工程开挖工程序数值模拟计算成果的分析,阐述了地下工程开挖程序、开挖方式、系统支护及地质缺陷处理的确定原则。实践证明：永久船闸“先洞井挖,再明挖”及“隧洞局部支护、竖井全面支护”的开挖支护原则是合理的。     

三峡工程永久船闸三闸首区开挖变形特征的智能分析

针对三峡工程永久船闸三闸首区闸室开挖诱发的岩体变形特征,提出了一种复杂岩体变形、应力及损伤状态的智能分析方法。分析过程中所涉及的岩体力学参数和本构模型利用现场监测到的位移进行智能识别,然后利用所确定的参数和模型,考虑动态施工和环境诱发岩体损伤的影响,对复杂岩体的变形、应力及损伤状态特征进行分析。结果表明,由智能计算得出的中隔墩顶面和两侧边坡直立墙的变形趋势与实测情况较吻合,而且开挖区表层附近出现较大区域的塑性区,直立墙和中隔墩的中上部出现拉应力区,直立墙底部拐角处出现压应力集中现象。     

三峡永久船闸中隔墩岩体利用与加固

三峡永久船闸两线闸室间保留岩体隔墩方案因比全挖后回填混凝土方案经济而予采用，使得对保留岩体的加固成为一个关键问题。施工中遇到的中隔墩表层岩体裂缝、直立墙顶几何滑移块体等岩石力学问题通过现场动态设计，分别制定了详细的工程处理对策，大量监测数据表明，中隔墩的岩体利用与加固是成功和安全的。     

三峡工程永久船闸中隔墩岩体稳定性研究

三峡工程永久船闸闸室段左右线之间备受关注的岩体中隔墩曾在直立坡开挖仅十几米的情况下,其顶面找平砼就出现了裂缝,且随后似有逐渐增多之势,一时,中隔墩能否稳定受到众多质疑,亦立即引起了众多岩体力学专家和有关决策者的高度关注.为此,长江水利委员会进行了专项研究.作者为该项目地质负责人之一,从岩体的变形特征、找平砼裂缝的发育特征、卸荷松弛带岩体的性状等方面综合阐述并科学地评价了中隔墩岩体的稳定性.     

论三峡永久船闸中隔墩北倾变形机制

三峡永久船闸中隔墩在开挖期间出现了北倾变形现象。针对这一问题,从岩石力学基本思想的角度将其定位成一个结构面控制的局部问题。据此对现场地质条件、监测资料、开挖和加固与变形之间可能的关系进行了综合分析,论证了北倾变形的局部性和结构面控制特点,认为在闸室开挖初期阶段,两侧闸室的不均匀开挖是引起北倾变形的主要因素。在开挖中期,不均匀开挖起作用的同时,普遍存在的北倾结构面开始发挥重要作用;后期在对北倾结构面控制的中隔墩北侧潜在不稳定块体进行加固的同时,也把一部分荷载转嫁给南侧岩体,成为导致北倾变形的主要因素。针对变形的非连续特点,建立了三峡船闸基于非连续力学的三维离散远模型,论证了这一机理的可能性。     

三峡工程永久船闸中隔墩岩体变形全过程测试研究

针对三峡永久船闸勘探设计阶段已有勘探平洞的布置特点,利用船闸二闸室中隔墩中部的8#平洞主洞,在船闸开挖初期布置多点位移计测孔,实现了中隔墩岩体开挖过程中近4a的全过程监测。根据变形观测设施观测结果,对中隔墩岩体随船闸开挖的变形过程以及岩体的变形特征进行了分析,并将观测结果与数值计算结果进行了比较。最后,对中隔墩岩体的稳定性问题进行了讨论。     

三峡永久船闸开挖前后岩体应力测量研究

三峡工程的永久船闸施工开挖后,在山体内形成最大坡高170余米的人工开挖陡高边坡,并引起地应力释放和重新分布,对船闸陡高边坡的稳定性产生极其重要的影响。因此在三峡永久船闸开挖过程中,于1995和1999年在三峡工程永久船闸一、二期开挖完成后进行了2次地应力测量,揭示该区域地应力场在开挖过程中的变化规律,进而分析地应力场的变化对船闸高边坡稳定的影响程度,为设计和施工方案的优化提供资料。     

基于小波网络的三峡永久船闸中隔墩稳定性分析和预测模型

三峡永久船闸中隔墩的稳定性影响着船闸的安全运营，但其安全系数与控制因素之间具有很强的非线性映射关系。引入小波网络，利用其良好的时频局域化性质和强自学习功能，通过一些工程实例作为网络的训练模式，来刻划和模拟它们之间的非线性映射关系，并将训练好的网络来分析和预测永久船闸中隔墩的稳定性。分析结果表明，模型的拟合和预测精度均较高，可用于定量评价其稳定性；并且，模型具有强抗噪音能力，而这对解决实际工程问题是非常重要的。同时，设计的网络学习算法性能较优，这是由于在小波网络整个参数空间中的子空间能最小化误差目标函数。     

长江三峡工程永久船闸中隔墩岩体变形分析及预测

采用综合方法对长江三峡工程永久船闸二闸室至三闸首部分的中隔墩岩体变形规律进行了分析及预测。首先,运用离散单元法与有限单元法等数值模拟方法分析了该段中隔墩岩体分别在施工期和运行期的变形规律。然后,在监测数据的基础上,采用时间序列和灰色系统方法预测了岩体的变形趋势。综合分析结果表明:垂直于闸室轴线的水平位移在开挖完成后基本处于稳定状态,而在运行期有所减少;平行于闸室轴线的水平位移总体向下游发展;而垂直方向的位移先表现为回弹,后发生沉降。     

三峡工程永久船闸陡高边坡各向异性卸荷岩体力学研究

岩体工程具有加载和卸荷两类不同性质的力学状态,在此力学状态各异的情况下,节理岩体的力学特性有本质的区别。岩体高边坡工程的力学状态主要为卸荷。在三峡工程永久船闸高边坡的研究中,作者提出了“各向异性卸荷岩体力学的新概念”,得出了与目前常规岩体力学研究不同的结论。该研究成果已被多项边坡工程和地下工程实例所验证。以前应用该理论对三峡永久船闸陡高边坡的研究成果,也日益为监测资料所验证。     

三峡永久船闸高边坡深部岩体变形及地应力变化特征

为了解三峡永久船闸施工期及运行期深部岩体的变形及地应力变化特征,利用已有的8#勘探平洞,预埋多点位移计及地应力监测传感器,实施了近10 a的中隔墩岩体变形全过程及3 a施工期岩体地应力变化监测。根据深部岩体变形监测结果,对船闸施工期间及通航以来中隔墩岩体的变形发展特征进行了分析;其次基于地应力变化监测成果,研究了实测的岩体应力值与数值模拟结果、变形值反演结果之间的关系。     

三峡永久船闸高边坡安全监测

在深入分析永久船闸高边坡安全问题的基础上，提出了安全监测设计的基本原则；针对三峡船闸高边坡中的稳定性问题，提出了具体的监测要求：最后给出了具体的监测部位(断面)及监测项目和仪器的优化布置方案。实践表明，该方案是可行的，系统提供的监测数据能相互协调，互相印证。     

三峡永久船闸高陡边坡整体稳定性的多因素综合评价

三峡永久船闸高陡边坡工程是1个开放的复杂巨系统,对其整体稳定性的评价需要综合考虑地质资料、数值分析计算成果以及监测数据等多源信息,基于多因素优化融合的思想,采用定性与定量综合集成的方法。基于系统工程的观点,借助可拓学理论,依据菱形思维模式和物元的可拓性,建立了三峡永久船闸高陡边坡工程整体稳定性的多指标分层次综合评价体系。采用物元的概念将研究对象、评价指标和量值结合为一体,应用物元变换建立整体稳定性评价的物元模型,从而实现对三峡永久船闸高陡边坡整体稳定性的质与量的综合描述,并结合其随时间的变化趋势,可以完成对高陡边坡整体稳定性的三维动态评估。另外应用优化理论,进行了评价指标的主、客观组合赋权。经计算得出边坡整体稳定性属1级,特征值为1.86,介于优与良之间。同时,所述方法亦可应用于大坝健康性态整体评价、岩体质量评估、大坝老化评估等其他领域。     

三峡工程永久船闸边坡位移反分析回顾

总结了1994～2000年间，作者在三峡工程永久船闸高边坡的第一期和第二期位移反分析方面的主要研究成果，包括理论与工程应用、边坡岩体变形机制及其数值模拟方法等。认为位移反分析理论研究很重要，但足由十岩体变形的非连续性，工程应用上应该加强岩体的宏观变形行为及其数值模拟方法的研究。就三峡工程的块状结构边坡而言，岩体的变形主要由松动区的变形构成，在变形分析中将松动区等效为一种弱化的线弹性材料，模拟其宏观变形行为是合适的。