乌东德坝基岩体变形模量与波速相关性及应用

坝基岩体变形模量是拱坝设计最重要的参数之一,实际中由于受到资金、时间、尺寸效应等限制,承压板试验不可能大量开展,工程常采用岩体变形模量与波速之间的相关关系来估算坝基岩体变形模量以评价其工程地质特性是否满足建坝要求。在乌东德水电站坝基边坡开挖工程中,开展了钻孔变形模量和声波测试。乌东德坝基为典型层状岩体,左岸坝基及河床岩体测试孔方向与层面走向近平行,右岸坝基岩体测试方向与层面近垂直,分析表明坝基岩体中有明显充填特征层面对岩体变形模量值和声波值具有不对称影响。结合测试钻孔高清电视选择合理数据,建立了坝基岩体变形模量与单孔声波二者之间的相关关系。通过与坝基岩体的承压板试验成果对比验证,所建立的相关关系是符合实际地质条件的。将该方法应用于大坝坝基深部岩体变形参数估算及坝基表层松弛岩体灌浆处理效果评价工作中,证明是可行的有效方法。本文的研究成果为坝基岩体变形特征的评价提供科学依据,对高拱坝坝基工程勘测设计具有重要的理论和实践意义。     

武都碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定破坏试验研究

通过建立武都碾压混凝土重力坝典型坝段坝基的地质概化模型,采用三维地质力学模型试验方法对其天然地基条件下的深层抗滑稳定问题进行系统研究.试验对典型坝段的地形、地质条件,包括岩体、断层、节理等主要地质缺陷的特征进行模拟,根据岩体力学参数及软弱结构面力学参数,研制出适合武都工程地质条件的模型材料,采用超载法进行破坏试验研究.根据试验结果,分析坝体、坝基以及主要断层的变形特征,探讨坝与地基整体失稳的破坏过程、破坏形态和破坏机制,揭示影响坝基稳定的控制性因素,获得典型坝段的滑动破坏机制与稳定安全系数.在此基础上,对坝基加固处理措施进行讨论,为典型坝段的深层抗滑稳定安全评价与基础加固处理设计提供科学依据.     

西藏金河瓦托水电站坝基岩体与混凝土抗剪试验

混凝土重力坝坝基岩体与混凝土抗剪强度参数是计算抗滑稳定时最重要的参数,参数的确定和选取至关重要,直接关系到工程的稳定性和经济性,而该试验为现场原位试验,试验难度较高,试点能否成功加工直接影响试验结果。根据西藏金河瓦托水电站坝基实际的地质条件,介绍岩体与混凝土抗剪试验方法、试验点加工过程及成果,试验成果表明各测段和测点的变化规律较好,与被测区域的实际情况基本吻合,提出了该工程的岩体与混凝土抗剪强度参数,为建基面优化设计提供依据。     

重力坝沿岩层结构面的抗滑稳定分析研究

一般情况下重力坝的抗滑稳定分析在前期阶段已经进行了详细计算,但是当拦河坝基础开挖完成后,根据实际揭露的地质条件,虽然大坝建基面整体性和完整性较好,基岩岩层虽倾向上游,但倾角较缓,层面较为明显,对坝基岩体表层抗滑稳定不利,需对坝体沿岩层结构面的抗滑稳定进行进一步计算分析。并根据计算分析结果,采取必要的处理措施,以保证坝体稳定和安全。     

刘家峡水电站高坝岩基稳定分析

本文用板块构造观点论述了刘家峡水电站库区及坝址构造特点,指出坝基岩体抗滑稳定条件。在介绍坝基岩体大型抗剪试验成果和设计采用数据后,分析了电站运转十余年来的各项监控资料,认为大坝工作正常.证明原勘测设计施工方法是正确的。     

建基岩体摩擦系数对重力坝抗滑稳定影响分析

本文以重庆地区某重力闸坝为实例,介绍了混凝土与建基岩体摩擦系数对重力坝抗滑稳定影响.。通过对坝基泥岩进一步的岩石力学试验证明了试验方法方法和试验条件的不同对软岩力学参数的影响是十分显著,在试验基础上考虑坝基岩体地质代表性和软岩的具体特点,将混凝土与泥岩的抗剪摩擦系数由0.42提高至0.55,用重力坝抗滑稳定分析软件对抗滑稳定计算分析较为敏感的摩擦系数f值进行了计算,结果安全系数大大提高。根据水工建筑物大坝设计相关规范要求,在不改变大坝使用功能条件下,对大坝结构进行了优化并采纳应用,节约工程投资20%左右。     

某水电坝基柱状节理玄武岩固结灌浆试验研究

柱状节理岩体作为一种特殊的岩体,地质结构特点与常见岩体有很大不同。柱状节理面起伏、不规则,柱体断面不规则且切割不完全,柱体内隐裂隙发育、变形模量较低,层间层内错动带发育,变形及抗剪强度均较低,部分岩性段还存在劈理密集带。作为拱坝的坝基岩体,要求有足够的承载力和稳定性,由于柱状节理岩体特殊的岩体结构、结构面发育特征等,应充分了解柱状节理玄武岩、弱风化下段弱卸荷岩体、层间层内错动带、断层影响带等经灌浆处理后其整体性、刚度和强度的提高幅度及相应的岩体力学参数,为加大基础抗变形能力、提高结构面抗剪抗渗能力,有必要对坝基开展固结灌浆试验,研究论证灌后岩体作为拱坝基础的可行性和可靠性,为坝区岩体固结灌浆的合理设计和确定施工参数提供参考。     

龙门峡水电站岩体力学试验及参数取值

龙门峡水电站现已蓄水发电,坝基及坝肩主要岩体为白云质灰岩。在预可研阶段和可研阶段对其进行了一系列原位岩体力学试验,包括岩体变形试验、岩体直接试验、岩体与混凝土接触面直剪试验,试验应力与工程实际受力状态相同。全面系统地对3组岩体变形试验、1组岩体直剪试验和1组岩体/混凝土接触面直剪试验成果进行分析研究,充分揭示了坝基工程岩体变形、抗剪等力学特性。从试点的地质代表性、岩石的破坏形态等方面分析了岩体的变形特性、抗剪特性。提出了可供设计采用的工程岩石力学参数建议值。     

某水电站坝基岩体变形模量与波速相关性研究

坝基岩体开挖过程中，需要快速简便的测试方法测得岩体的变形模量和波速，以满足建基岩体验收的需要。在构皮滩水电站坝基开挖工程中，开展了钻孔变形和声波测试，得到建基岩体的变形模量值和声波波速值，建立了二者之间的相关关系．后者已全面应用于大坝建基岩体的验收工作，并证明是可行的有效方法。基岩固结灌浆后只需快速测得岩体的声波波速，就可根据钻孔变形模量与声波波速之间的相关关系，很方便地计算岩体变形模量，为坝基的快速验收提供依据。     

岩体动静参数测试及其关系研究

依据钻孔岩芯、钻孔电视录像可直观定性判定岩体质量,实施声波测井可准确测定岩体纵波速度,根据可靠的声波测试成果结合对岩芯、孔内录像的直观分析可判断易受多种因素影响的孔内岩体静弹模测试值的可靠度,从而去伪存真,建立有效的动、静参数相关式。对某工程钻孔原位测试所获岩体动、静参数的空间分布特征和相关性等的研究结果表明,岩体的动、静参数与岩体的岩性、结构面发育情况和风化程度等密切相关,其相关式不仅可将大量的声波测试成果转化为静弹性模量,为建基面确定、坝基岩体质量分级、稳定性评价及静弹模分区、应力分析和三维设计提供实用指标,还可供类似地质区域借鉴。     

长江小南海水利枢纽坝基弱风化岩体 工程力学性质研究及可利用探讨

 小南海水利枢纽为长江上第三座大I型水电工程,坝基为典型的红层软岩,岩体风化层次分明。坝基覆盖层及强弱风化带平均厚约18 m,其中弱风化带平均厚约6 m,若全部挖除,相当于总开挖深度的1/3,开挖工程量巨大。从坝区大范围岩体波速的分布、工程岩体质量分级、岩体变形特性及强度特性等方面对比研究弱风化岩体与微风化岩体的差别,探讨弱风化岩体作为建基面的可能性。本阶段的试验研究结果说明,弱风化与微风化岩体均为IV级,弱风化岩体的岩石力学参数与微风化岩体差别不大,具备作为建基面的工程力学条件。     

构皮滩水电站高拱坝建基面卸荷岩体变形参数研究

 乌江构皮滩水电站高拱坝建基面开挖成型后,在建基面上进行大量的声波测试,通过不同高程、不同部位的声波测试,根据波速沿坡距综合关系曲线确定卸荷深度,并分析波速分布的规律及特征。在卸荷带内进行35点原位变形试验,其加载路径和最大压力与拱坝作用于岩体的条件相似。通过35点变形试点的动静对比试验,建立卸荷岩体变形参数与波速之间的关系,利用大范围的声波测试结果评价卸荷带岩体变形参数。结合开挖前后波速和变形参数的变化规律,分析研究该高拱坝建基面卸荷岩体变形参数的弱化程度。试验结果表明,建基面卸荷深度为6 m,卸荷带岩体平均波速降低7.0%,平均变形模量由29.1 GPa降低至16.2 GPa,平均降低43.6%。提出卸荷岩体的变形参数及取值方法。     

Geotechnical characteristics of Bakhtiary dam site,SW Iran: the highest double-curvature dam in the world

The Bakhtiary Hydropower Project with a 325 m high dam will be constructed on Bakhtiary River, in southwest Iran. The main dam has been designed as a double-curvature concrete structure which will be the highest one of its type in the world. Geologically, the dam site is located on siliceous limestone of the Sarvak Formation in the northwestern part of the folded Zagros. A large number of complicated geological structures in the study area, such as folding and duplex structure, faults, chevron folds, kink band zones as well as joint and fracture systems, raised concerns regarding the acceptability of the site for such a monumental dam. To create a comprehensive geotechnical model of the dam site and appurtenant structures, very extensive surface and subsurface investigations were carried out, including core drilling, water pressure testing, driving exploratory galleries for engineering geological mapping, a rock mass discontinuity survey and in situ rock mechanical tests. This research applies the results of the engineering geological and geotechnical investigations to define the geomechanical model of the dam site enabling options to be considered to achieve a safe dam design. The investigations show the rock mass of the dam site area is intersected by four main discontinuities namely, the bedding plane(s) of the rock mass and three major joint sets. Water pressure tests provide data about the permeability of the rock mass which is significantly dependant on the joint properties and the geological structures. These parameters, set the criteria for the design of the grout curtain at the dam foundation. The rock mass classification of the dam site was determined mainly based on the gallery survey and core logging using the rock mass rating, geological strength index (GSI) and Q system. Six classes of rock mass qualities were distinguished which show a fair to good rock mass at the dam foundation. From the plate load test results, a site-specific correlation was developed for estimating the modulus of deformation of the rock masses using GSI value. The estimated engineering geological and geotechnical parameters at the dam site are generally favorable and suitable for the safe design of the Bakhtiary arch dam with a height of 325 m.     

高寒峡谷地区碎裂松动岩体工程特性研究

受青藏高原持续隆升的影响,在西藏地区的澜沧江河谷一带形成了复杂的地质环境,工程地质问题极为复杂,河谷岸坡山脊部位多分布有一个个“碎裂松动岩体”。本文综合运用三维激光扫描、无人机影像测量、工程地质测绘、平硐勘探、室内点荷载试验和原位剪切试验等手段,系统地研究了碎裂松动岩体的分布特征、变形特征、成因机理和物理力学参数。结合碎裂松动岩体的变形程度,将碎裂松动岩体划分为强、弱变形两区,提出了碎裂松动岩体的成因是卸荷、倾倒变形及冻融等综合作用所致的观点。并在前述研究的基础上给出了碎裂松动岩体的处理建议,为坝基岩体利用或是边坡稳定性分析及处理奠定了一定的基础。     

基于精细结构描述及数值试验的节理岩体参数确定与应用

岩体参数是岩体工程设计与优化的重要依据。以现场精细结构测绘为基础,借助数值计算工具,进行大样本岩体力学试验为岩体参数的确定提供了一种新思路。精细结构描述的重点在于现场地质测绘工作的细致。以统计窗为基础,结合地质素描和数码摄像技术,补充发展了一套岩体精细结构测绘的现场工作方法。以现场测绘为基础,建立岩体结构模型。同时,通过离散元数值试验与物理模型试验的对比,验证数值试验的精度,并以锦屏一级水电站为例对坝区岩体进行大样本岩体数值试验,给出应力–位移全过程曲线、应力分布、位移分布及塑性区分布等分析成果。对比发现,数值试验结果与岩体质量评价结果基本吻合,计算结果可靠。数值试验细化了岩体参数的分布特征,大样本试验将会促进工程参数风险预测和可靠度分析的发展。     

大岗山水电站坝区岩体的刚性承压板试验研究

 压板试验是承一种应用广泛的测定岩体变形参数的现场试验方法,根据中国水电顾问集团成都勘测设计研究院在大岗山水电站坝区现场进行的直径达1 m的刚性承压板变形试验资料,详细介绍试验点岩体的加卸载变形关系曲线,根据推导的深部岩体压缩变形公式,计算出了坝址区左右岸试验点岩体的弹性模量、变形模量和等价变形模量等变形参数。通过回归分析,获得坝区试验点岩体的声波波速与变形模量的回归经验方程和高度显著的回归拟合曲线。现场承压板试验的计算分析结果表明：坝区左右岸辉绿岩脉地层的变形参数较小,岩体的压缩变形主要集中在辉绿岩脉软弱夹层上,右岸试验点岩体的变形参数总体小于左岸。这些试验分析结果为有效揭示坝区岩体力学参数的变化规律提供了重要依据。     

柱状节理岩体各向异性特性及尺寸效应研究

 白鹤滩水电站坝基基岩及深部洞室围岩以柱状节理岩体为主,其力学特性极其复杂。为此,开发多弱面软化本构模型,可以方便地定义和描述多组斜交节理面的力学属性和屈服后的软化特性;并考虑柱状节理岩体内部介质的非均匀性,从细观角度建立整体力学属性满足Weibull分布的概率模型;在对概率分布参数进行敏感性分析的基础上,结合刚性承压板试验结果,确定反映现场岩体结构的概率分布参数。同时,采用Voronoi算法构建了无规则性和随机性排列的四面体、五面体和六面体柱面的随机模型,综合该三方面因素对柱状节理岩体的各向异性特性展开研究,得出不同方向承载性能和变形特性的差异。对不同尺寸下多组试块进行分析计算,获取了不同方向的弹性模量和抗压强度随试块尺寸的变化曲线,证明柱状节理岩体还具有明显的尺寸效应,并确定了其特征尺度。     

基于变形监测资料的混凝土坝时变参数优化反演

基于变形监测资料建立混凝土坝与基岩时变参数反演三步法：首先利用监控模型分离出的水压分量反演大坝和基岩的弹性模量;然后利用分离出的时效分量趋近值反演黏性元件的弹性参数;最后利用时效分量的过程值反演黏性元件的黏滞系数。以龙羊峡重力拱坝为例,应用上述方法,反演参数较敏感的时变参数,从力学机制上解析龙羊峡重力拱坝拱冠梁在2 530～2 610 m高程的径向时效位移向上游变位的原因。其原因是坝体和基岩黏滞系数较大,坝体自重引起向上游变位的时效变形需要较长时间才能稳定;另外,龙羊峡水库长期低水位运行也是原因之一。