水库裂隙岩体渗透系数张量的确定

通过裂隙在空间展布状况的测量,用统计学方法初步确定裂隙岩体的渗透系数张量,获得渗透系数张量的主值及主方向。考虑到裂隙测量的误差,根据野外压水试验得到的单位吸水量,利用巴布什金公式计算岩体的各向同性渗透系数,对其进行修正,从而得到研究区裂隙岩体的修正渗透系数张量。并运用上述方法对蒲石河抽水蓄能电站上水库坝址区裂隙岩体的渗透系数张量进行了计算。结果表明,该方法能较好地反映裂隙岩体渗透性的各向异性特征,可为岩体渗透性分区及防渗帷幕的优化提供科学依据。     

岩体渗透系数张量的半解析计算

本文首先通过坐标轴的旋转，压缩变换，推得了各向异性含水层中井流问题的计算公式。并提出一种基于抽水试验资料，图解和优化相结合的半解析方法确定岩体渗透系数张量及渗透主值的方向，算例表明，这种半解析的计算方法不仅简易，而且有较高的计算精度。     

某裂隙岩质边坡渗透张量的确定及应用

 针对裂隙岩质边坡渗透参数选取的问题,综合考虑并分析了单孔压水试验和裂隙样本法取得的渗透系数,提出了用单孔压水试验修正裂隙样本法来确定裂隙岩体渗透张量的方法,获得了既能较好反映裂隙岩体渗透特性的各向异性又能消除压水试验尺寸效应影响的修正渗透张量。将这种确定渗透张量的方法应用于河南某路堑岩质边坡渗流场的模拟计算中,取得了较好的结果。     

结构面特征及应力边界对岩体渗透系数的影响研究

裂隙岩体介质渗透特性是研究地下水问题的重要参数,不仅取决于结构面产状规律同时与所处地应力环境相关。本文针对裂隙岩体渗透性问题,考虑结构面分布随机性,利用UDEC软件,通过多个数值分析模型,研究了结构面特征和应力边界条件对裂隙岩体等效渗透性的影响。结果表明：裂隙倾角、间距、隙宽和迹长对岩体的渗透特性均有明显影响,裂隙倾角与渗流主方向较为接近时,该方向的岩体渗透系数较高;岩体的渗透系数随裂隙间距的增加呈幂函数降低趋势,随隙宽的增加而增大;各渗透分量均随迹长的增加而增大,但增长速度由快变慢;岩体所赋存环境地应力场对岩体的渗透系数有明显影响,地应力水平的提高会导致有效水力隙宽减小,进而降低岩体的渗透性,渗透系数随地应力的变化基本呈线性关系。     

裂隙岩体渗透张量的特征值扰动分析

裂隙岩体渗透张量是基岩地区地下水研究中非常重要的水文地质参数。基于裂隙岩体渗透张量的基本表达式和矩阵特征值扰动理论,以青岛黄岛地下洞库现场试验成果为例,在查明了岩体中裂隙的空间产状、位置基础上,建立了裂隙渗透性与岩体整体渗透张量之间的定量关系,分析了单条裂隙和单组裂隙渗透张量特征值的扰动问题,提出了优势裂隙渗透性对岩体整体渗透张量贡献的评价方法。研究结果表明,并非岩体中发育的裂隙对渗流都具有均等的作用,而只有优势裂隙组中的优势裂隙在裂隙渗流问题中占主导地位。这些成果对于基岩地区地下水资源开发和评价、地下水污染预测和控制、地下工程渗流计算和控制都具有重要的意义。     

双重裂隙系统断裂损伤渗流张量研究

针对双重裂隙系统渗流，提出断裂损伤渗流张量模型，该模型将主干裂隙网络模拟为非连续介质模型，将裂隙岩块模拟为具有一定开度的扁平圆盘裂纹，由裂隙统计分析和Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ法产生随机网络系统。根据断裂力学理论，按照裂隙的断裂扩展过程建立起渗流张量的演化方程。     

裂隙岩体渗流参数讨论和渗流场有限元计算与分析

本文综合讨论了裂隙岩体渗流参数的特征,及由裂隙参数确定岩体渗透张量的过程。叙述了将岩体作为连续介质的三维非均质各向异性稳定渗流场有限元计算方法。通过对简单模型的有限元计算分析,讨论了各向异性渗流场的二个特征,即渗透主轴对渗流场的控制意义、以及渗透主轴与边界的关系对渗流场的控制意义。     

三维离散裂隙网络管单元模型确定岩体渗透张量的尝试

利用离散裂隙网络的管单元模型对裂隙岩体的渗透椭球进行拟合,分析了裂隙岩体渗透张量 的存在性和稳定性。通过在空间中的几何变换,直接求得三维裂隙岩体各方向渗透系数,可以避免由于 在二维切平面内分析渗透系数而带来的误差。采用该数值模型分析工程实例,通过计算所得主渗透系 数和主方向与校核过的实测数据相比,误差在合理范围,表明该方法不仅简便可行,而且对实际工程岩 体渗透张量确定具有良好的理论和实用价值。     

有限分析法在反求裂隙岩体渗透张量中的应用

本文提出用局部坐标有限分析法和优化单纯形法相结合反求岩体渗透张量。并以黄河上游的拉西瓦水电工程为例,详细统计分析坝址区花岗岩体裂隙结构面的空间分布,考虑结构面的控水作用反求出岩体的渗透张量,其计算结果令人满意。     

岩体渗流-应力耦合裂隙网络模型研究进展

裂隙岩体结构复杂,岩体的渗流特性与应力环境存在着密切关系,渗流场对应力场同样也存在影响.在国内外相关研究的基础上,系统地归纳了岩体渗流-应力耦合裂隙网络模型的建立思路、裂隙处理方法等.提出地下岩体中裂隙网络是无法完全可观测的,实际得到的数据并不充分,在随机模拟时,如何选择反映实际岩体特性的随机分布还有待进一步研究,在耦合模型中如何更真实地表征裂隙随应力的变化关系也需进一步研究.     

裂隙较发育岩体的地应力测量与研究

为了解决裂隙较发育岩体在常规地应力测试方法下难度较大、成功率较低的问题,分析研究了各种地应力测试方法在裂隙较发育岩体中的适用性。结果表明:钻孔孔底应变解除法可用于节理裂隙较为发育岩体的地应力测量,并在某水电站坝基柱状节理岩体中得到应用;采用该方法成功获得某水电站坝基柱状节理岩体的平面应力状态,并对3个不同方位的钻孔测试获得三维应力状态;通过坐标转换至各个钻孔坐标系下的应力结果与单孔孔底应力测试结果较为接近,不同方法的测试结果得到互相验证。故钻孔孔底应变解除法能较好地适用于诸如柱状节理等裂隙较发育岩体的地应力测量与研究之中,可供类似工程参考使用。     

地下岩体裂隙蠕变渗流耦合分析

震后断层区岩体裂隙的愈合对于地震水力响应研究具有重要的作用.为研究裂隙岩体愈合对深部断层区渗透率时空演化规律的影响,在离散裂隙网络耦合模型基础上加入裂隙蠕变效应,建立裂隙岩体流固耦合时空演化模型,并利用COMSOL Multiphysics对建立的耦合方程进行求解.结果表明:封堵之前,常规的耦合渗流达到稳定状态,由于具有完整的通道,任意时刻的流固耦合并不能改变流体的压力;随着封堵发生,在蠕变效应下,裂隙开度减小,单元体渗透率降低,流体压力增大.该研究成果为震后破裂带岩体的愈合机理及渗透率演化分析提供了理论依据.     

地应力对采动裂隙岩体渗流特性影响的研究

岩体总是赋存于一定的渗流场和应力场中的,在裂隙岩体中开挖洞室将打破最初的平衡状态 , 引起渗流场和应力场发生变化,因此研究地应力场对渗流场的影响具有重要的意义。采用 UDEC 程序 , 利用数值试验的方法 , 研究了块体边界尺寸以及初始地应力对在节理裂隙岩体中开挖洞室引起隧洞内涌水量变化的影响。结果表明,随着块体边界尺寸和初始应力比的增加,开挖后隧洞内的涌水量均减小。     

裂隙岩体微生物阻渗机理试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)作为一种新型微生物加固技术,能够改变裂隙岩体水力性能,具有阻渗作用。采用巴氏芽孢杆菌对劈裂法预制的贯通裂隙红砂岩试样进行微生物充填试验,并分析试样渗透性能改变情况,同时通过电化学阻抗谱法(EIS)分析微生物充填对裂隙岩体结构的影响,对微生物充填裂隙岩体的阻渗机理作综合研究。研究结果表明:①微生物充填可使裂隙岩体渗透系数降低1~2个数量级,充填率越高充填效果越好;②裂隙宽度和围压对微生物充填后渗透系数改变具有一定的影响;③裂隙岩体充填前后渗透系数随围压的增大呈幂函数降低;④EIS测量结果表明,微生物充填后,裂隙岩体导电性能提高,岩体密实,渗透性能降低。     

基于离散单元法的裂隙岩体渗流与应力耦合作用机制研究

采用UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,分析裂隙岩体洞室开挖后,围岩应力与水力耦合作用导致的裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。结果表明：洞室开挖完成后,在围岩渗流与应力耦合作用下,围岩中裂隙隙宽、裂隙中水压及其渗透流量的变化是一个动态过程,且相互作用与相互依赖;裂隙的闭合使得结构面水力梯度变大,作用在裂缝上的渗透压力增大,促进导水裂缝扩展,裂隙连通性增加;裂缝张开度增大,渗透能力增强,渗流量增大,其渗流压力相应降低;由于围岩中裂隙隙宽、压力和渗流量的动态依赖性,在一定条件下,裂隙隙宽的改变可导致局部水力通道的形成,高压水头从局部涌出,从而促进突水灾害的形成。研究成果初步表明了所采用方法的有效性,并为研究裂隙岩体中开挖洞室引起的突水问题提供了潜在的研究方向。     

考虑岩体强度演化的全强风化岩质边坡主动加固设计方法

全强风化岩质边坡由于岩体破碎,易受工程扰动和降雨影响而导致强度发生弱化,因此在公路路基开挖过程中极易失稳。以某公路全强风化岩质边坡为例,通过对处于不同阶段的边坡稳定性进行反分析,分别得到岩体初始强度和弱化后强度,获取了岩体强度的演化过程。通过主动加固和被动加固工程措施的对比分析,表明主动加固设计能够有效利用岩体原始强度,大大降低加固工程量。对于受工程扰动和降雨影响较大的全强风化岩质边坡,采用主动加固设计十分必要且有效,可为全强风化岩质边坡设计提供参考。     

固壁灌浆在破碎岩体锚索造孔施工中的试验与研究

黄河拉西瓦水电站Ⅱ号变形体高程2 610 m部位锚索施工,岩体破碎、拉裂缝较宽、架空严重,造孔施工中存在塌孔、掉块、卡钻、漏风等问题,造孔相当困难,采用跟管钻进、护壁灌浆处理,效果均不理想。为了实现顺利造孔,达到设计要求,采用固壁灌浆、大扭矩低转速地质钻机钻进及一些特殊处理方法,最终取得了成功。     

高水头坝基裂隙岩体渗流稳定分析

随着我国大坝建设高度及坝前蓄水高度的增大,水库蓄水后坝基岩体面临很高的外水压力,势必影响坝基岩体中裂隙在高水头压力作用下的稳定性及渗透性,这关系着整个工程的安全性。根据前坪水库工程坝址区基岩特点,依托渗透破坏理论,通过现场钻孔压水试验结果,对坝基裂隙岩体透水率在水平、垂直等维度的分布情况及曲线类型进行了分析,说明坝址区岩体存在长期渗透破坏的风险。收集施工期坝基裂隙岩体采用的入岩钢筋混凝土防渗墙及帷幕灌浆等工程处理成果,采用数值模拟分析各介质的水力坡降、取样进行室内试验、施工后进行压水试验复核等手段,证明了工程处理措施能有效保证高水头作用下坝基裂隙岩体的稳定,确保了运营期坝基岩体在长期渗透条件下安全稳定。     

基于非线性方法的碎裂结构岩体力学参数分析

采用常规的试验方法对碎裂结构岩体的力学参数进行研究存在一定的局限性,容易受现场条件和尺寸效应的影响,而基于非线性方法的参数分析在一定程度上能够很好地对碎裂岩体的力学参数进行预测。以前坪水库溢洪道碎裂结构岩体为例,在资料收集的基础上建立了岩体力学参数数据库,通过因子分析法将数据库中影响岩体力学参数确定的多个指标进行简化降维后,再结合非线性BP神经网络分析法对工程区岩体的部分力学参数进行预测;在室内外试验数据和现场工程地质条件分析的基础上,运用H-B强度准则对工程区域内不同岩层的岩体力学参数值进行了计算;将预测结果和计算结果进行对比分析后,对工程区的岩体力学参数取值提出了建议。