地形地貌与地应力分布的初步分析

本文论述了不同成因类型地貌单元中岩体地应力的分布特征以及它们之间的差异，并用实例进行了验证。此外，以二滩为背景的地应力分布和数值模拟，对以河谷区为代表的起伏地形地区岩体地应力分布的成因分带性以及与此有关的问题进行了初步分析。     

乌东德水电工程河谷地应力场分布规律

以乌东德水电工程坝址区300个实测数据为依据,辅以数值回归分析,对乌东德坝址河谷应力场分布规律进行了研究.研究结果显示:乌东德河谷断面可划分为应力释放区、过渡区和应力方向稳定区;应力方向稳定区最大水平主应力方向与近坝断层和区域控制性断裂接近,与近场区地震构造应力场不同.通过对比乌东德坝址河谷和对称河谷应力场分布特点,发现乌东德坝址河谷具有河床和坡脚高应力区、岸坡岩体呈“驼峰”应力分布等对称河谷应力分布特点;受乌东德河谷形态影响,河床和坡脚高应力区呈现非对称性,山体高耸岸坡侧高应力区分布范围较广;两岸岩体“驼峰”应力曲线“尾部”未稳定.     

白鹤滩坝址区不对称河谷地应力场演化规律分析

为探讨白鹤滩坝址区河谷地应力场演化规律,利用二维离散元程序（UDEC）,在考虑河谷的不对称发育情况下模拟了地应力场演化过程,初步分析了地应力场的基本规律。分析结果表明：谷底出现高应力包现象,深度约130 m左右,应力集中明显,最大主应力量值约为28~34 MPa;谷坡地应力带状分布明显,分为应力松弛区和原岩应力区,其中左岸应力松弛区水平深度约200 m,右岸则为120 m左右。此外,进一步分析了河谷地应力场不对称发育的演化机制,认为白鹤滩河谷演化发育是地应力场不对称分布的主要影响因素,不对称河谷的演化发育是河谷下切、滑坡体堆积和谷底迁移三个阶段循环往复的过程。     

河谷下切对岸坡卸荷影响的数值模拟研究

为了解河谷下切过程中对岸坡卸荷的影响,以某水电站下坝址岸坡为研究对象,通过建立相应三维模型进行数值模拟计算,分析河谷下切过程中的应力场特征、位移场及塑性区演化特征。结果表明,河谷下切过程中,同高程处坡体内部应力水平大于坡表临空面,垂直于河道方向的位移逐渐增大,卸荷深度不断向坡体内部延伸。韧性剪切带的存在对边坡岩体的卸荷有较大影响。     

深切河谷区地应力场的非线性系统分析方法

地应力测试结果的代表性受断层及岩组条件、测点空间位置和测试方法精度等因素的影响较大。以往地应力模拟分析在引入地应力实测信息时,往往给各测点赋予相同的权重,使得离散测点和代表性不足的测点离差平方和较大,从而影响模拟分析精度。提出了深切河谷应力场非线性系统分析方法,该方法首先根据测试方法、地形地貌的影响及断层的扰动,对测点赋予不同的权重值;然后结合加权最小二乘法建立计算模型边界条件和地应力之间的加权目标函数;最后结合正交设计和智能优化反演方法,对数值计算模型边界条件与地应力之间的非线性映射关系和进行优化求解。该方法用于乌东德水电站坝址区岩体应力场的研究结果表明:计算值和测试结果的复相关系数达到了0. 89,在河床底部100 m的范围内存在明显的应力集中,且河床浅部岩体最大水平主应力方位与河流走向基本垂直,随着埋深的增加该方位朝场区主压应力优势方位靠近;边坡浅层岩体最大水平主应力方向与河流在该段走向呈小角度相交,随着竖直埋深的增加,最大水平主应力方位逐渐向NE向过渡,与河床部位相同高程部位的最大水平主应力方位一致;而深部岩体接近场区主压应力优势方向。     

某水电站初始地应力场三维模拟反演分析

针对某水电站区域地质条件复杂、地震烈度高、地应力水平较高的特点,建立三维地质模型,采用边界荷载调整法对工程区初始地应力场进行了反演分析。研究结果表明,反演计算值与实测值拟合情况较好,较好地反映了地形、地貌对初始地应力场的影响,从而为工程区地下洞室设计、施工等提供一定的依据。     

云南某水电站地应力场反演及其分布规律研究

云南某水电站拟建坝高261.5 m,装机容量5850 MW,采用左岸地下发电系统,由主厂房、主变室、尾水调压室以及尾水洞等构成。在岩体结构模型概化的基础上,采用三维有限元数值分析方法,反演及总结了地应力场的分布特征和变化规律,为洞室群稳定性评价和工程设计施工提供了基础资料和理论依据。     

考虑地应力卸荷过程的节理岩体锚固特性物理模拟研究

实际工程中的节理岩体在锚固之前一般都经历了地应力卸荷过程。利用RMT-150C岩石力学试验系统,同时进行了考虑地应力卸荷过程的节理岩体锚固特性物理模拟试验(卸荷试验)和不考虑地应力卸荷过程的节理岩体锚固特性物理模拟试验(常规试验)。试验结果表明,常规试验所获得的力学参数偏小,力学参数在一定程度上被低估了,且变形模量被低估的程度更大。因此,考虑地应力卸荷过程更加符合工程实际。     

岩体水力劈裂数值模拟研究进展

水力劈裂是岩体渗流-应力耦合研究的重要方面,涉及水电工程建设、石油开采、矿井突水防治、核废料地下处置、地下污染物运移、地应力测量等众多领域.介绍了水力劈裂模拟的PKN模型和KGD模型.模拟岩体水力劈裂的数值方法可分为连续变形数值方法和非连续变形数值方法,对连续变形数值方法的有限单元法、边界元法,以及非连续变形数值方法的流形元法、无单元法进行了分析.提出应进一步加强对岩体水力劈裂数值模拟在非线性、数值方法耦合、参数化等方面的研究.     

岩体初始地应力场边界模拟方式探讨

针对某水电站地下厂房地下洞室群的地形地质条件,在边界上施加分布位移与分布面力两类不同边界条件下,采用7种方案模拟构造应力场,对其初始地应力进行了多元回归计算,并对回归结果进行了比较分析.结果表明:相对于在边界上施加位移的方案,在边界上施加分布面力的方案对x、y向面力分布形式的变化较敏感;在边界上施加均布位移的方案操作简单,模拟效果较好比较适合于区域性地层较平缓、岩体状况较好的工程条件.     

抢风岭隧道围岩地应力场研究及岩爆预测分析

为了研究抢风岭隧道工程区地应力分布情况,采用水压致裂法进行了地应力测试。根据测试成果,结合有限单元法及多元线性回归对工程区应力场进行了分析。回归分析结果显示：沿隧道轴线,最大水平主应力大于自重应力,该地区是以水平应力场为主导,最大水平主应力方向总体上接近NE向。最后,根据地应力资料对隧道围岩进行了施工期岩爆预测分析,表明在埋深270～400 m完整坚硬的岩石洞段,施工期有发生中等岩爆的可能。     

陡倾角卸荷裂隙对岩质边坡应力场的敏感性分析

本文将横观各向同性材料的本构模型和屈服准则应用于含成组断续裂隙岩体的非线性有限元计算,结合白鹤滩拱坝勘Ⅰ线左岸天然岩质边坡的应力稳定研究,就陡倾角卸荷裂隙的分布深度、连通率和法向变形模量对边坡应力场的影响进行了敏感性分析,在计算成果的基础上,对边坡在天然状态下的稳定性作了初步评价。     

云口拱坝施工期温度场及温度应力仿真研究

采用三维有限单元法仿真分析了云口拱坝施工浇筑过程中的温度场、温度应力场及其变化规律,同时考虑了坝体材料的热力学性能、环境温度变化、通水冷却条件和封拱时机。结果表明碾压混凝土最高温度一般发生在浇筑后的4~6d,高温区发生在坝体夏季浇筑部位,冬季坝体表面有较大的温度应力。     

狭窄河谷中高面板堆石坝应力变形特性研究

结合高179．5m的洪家渡面板堆石坝,采用数值计算分析与大型离心模型试验的方法,深入研究了狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形特性．通过分析计算,给出了狭窄、不对称河谷地形条件下高混凝土面板堆石坝在施工期和蓄水运行期的应力、变形分布规律,以及面板周边缝的变形特点．同时,还对不同填筑干密度对坝体和面板应力变形特性的影响进行了对比分析．研究结果表明：河谷的地形条件对面板应力变形有着显的影响,通过改进碾压施工技术,提高填筑密度,将对坝体和面板的应力变形性状的改善,提高坝体的整体安全性起到重要的作用．     

高地应力场岩体深部卸荷断裂带的梯度项塑性算法分析

以梯度项塑性理论为基础,对锦屏一级左岸典型深卸荷带地质特征进行了分析。该理论认为岩体内部局部卸荷软化参数不在其局部范围内确定,而是由积分点及其邻域所在影响范围来确定,且在应力应变关系中引入带塑性应变的梯度项。锦屏一级左岸地区二维和三维分析结果均显示了深部屈服现象,其与现场勘探出现的深部卸荷带裂缝位置具有空间分布上的一致性。数值计算中的梯度项塑性屈服,特别是在具备一定高地应力围压的条件下,即是岩体卸荷破裂,直至应力局部释放,最终趋于形成相对稳定的局部卸荷带。其计算结果较为可靠,分析结果与该地区出现的深部卸荷裂缝特征基本相符。     

岩体初始地应力反分析

本文给出了岩体初始地应力反分析的两种方法，第１种方法是利用地下工程掘进过程中实测位移植反演小范围内的岩体妆始地应力。第２种方法是利用现场的初始地应力的一些实测值，反演大范围内的岩体初始地应力场，采用本文方法可减少回归变量，提高回归精度，故有效大实用价值。     

谷幅变形对白鹤滩水电站反拱底板水垫塘应力状态的影响分析

目前,国内外一些高拱坝工程在蓄水后已有谷幅变形的现象产生,谷幅变形不但影响拱坝性态变化,已有实例还表明其可能影响到下游消能建筑物的正常运行。为分析谷幅变形对白鹤滩水电站消能建筑物运行状态的影响,运用边界位移法进行有限元分析,模拟不同谷幅变形量作用下反拱底板水垫塘无水检修工况及正常运行工况的应力状态,分析弹性结构缝的不同布置方式对水垫塘在谷幅变形作用下应力状态的影响。结果表明：随着谷幅变形量的增加,水垫塘的应力也不断增大;当水垫塘顶部的谷幅变形量不大于50 mm时,无缝结构水垫塘的安全是可控的,且蓄水可以减小谷幅变形对水垫塘结构不利应力的影响,设置弹性结构缝可能会增大其不利应力。     

高地应力条件下千枚岩地段隧道稳定性分析

本文通过对锦屏辅助洞千枚岩洞段的隧洞开挖、锚喷和模筑混凝土支护的全过程的计算机仿真,探讨了采用离散单元法程序UDEC在隧道施工全过程仿真模拟的应用,并对该段锦屏辅助洞的围岩变形进行了分析,旨在为隧道施工监测设计提供理论依据。     

拉剪应力状态下裂隙岩体动态损伤演化

岩体开挖是一个不断卸荷、变形损伤、质量劣化的动态力学过程。卸荷状态下,拉剪复合断裂是岩体断裂中最危险的一种情况。现应用断裂力学和损伤力学,对裂隙卸荷损伤岩体的力学性质进行研究。总结拉剪应力状态下裂隙岩体损伤力学模型,分析得出：拉剪应力状态下裂隙裂化、损伤积累,损伤演化表现为＂动态损伤＂;而后以某水电站边坡的开挖卸荷为例,验证了岩体裂隙损伤贯通直至破坏的过程。     

拱坝施工期温度场及温度应力仿真计算

采用三维有限元法对云南省某水电站老坝线的拱坝坝体施工期温度场及温度应力进行仿真分析,得到了拱坝温度场及温度应力分布的一般规律,为混凝土拱坝的温控措施的设计提供有价值的参考依据。