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.     

高地应力区层状围岩斜竖井施工爆破数值模拟

为了解决层状围岩爆破开挖断面难成形以及层状围岩在爆破开挖时的超、欠挖的问题,运用三维有限元的分析方法,对布仑口-公格尔水电站斜竖井围岩进行了数值模拟分析.通过对掌子面周边围岩观测点数据分析,得出地应力对爆破震动的一些影响,以及层状围岩圆形断面隧洞最危险的破坏发生区和爆破震动波的传播规律,并对层状围岩圆形隧洞爆破超挖给出具体的建议,为层状围岩爆破开挖的施工和设计提供了参考思路和依据.     

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明：河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。     

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。     

高地应力区洞室围岩开裂问题研究进展

综述了近年来国内外高地应力下地下洞室围岩开裂问题的研究进展,重点分析了围岩开裂机理、应力和应变开裂判据,总结了围岩开裂影响因素及工程实际中常用的微震监测、声发射监测等监测与监控手段和常用的数值模拟软件,并指出了当前研究中存在的主要不足之处,包括爆破开挖、邻洞开挖和中间主应力对围岩开裂的影响等,认为爆炸荷载与地应力动态卸荷耦合分析、连续与非连续耦合数值模拟及地下洞室动态设计等将是今后的研究重点和突破方向。     

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。     

多裂隙岩体渗流特性数值模拟研究

为了研究在水力压裂作用下多裂隙岩体的渗流特性,本文采用岩石破裂过程RFPA数值分析系统和控制变量法,研究多裂隙岩体在不同裂隙角度、不同围压及轴压时,裂隙的扩展演化过程。模拟结果表明:随着岩体天然裂隙角度的增加,裂隙的萌生和扩展逐渐减弱;外界条件对水力压裂作用下裂纹的萌生和扩展是不可忽略的,其最大主应力控制着裂纹的扩展演化。     

岩石孔隙内地下水流动的微观数值模拟研究

地下水流动的动力学行为对于污染物在地层中的迁移具有重要影响。通过对地下水在岩石孔隙中微观流动行为的研究,探索不同出入口位置及注入速度对地下水流动行为的影响。结果表明:岩石孔隙内地下水流动呈现出非均匀性及复杂性,孔隙的结构特征决定了局部流体的流动特征,盲端附近的孔隙通道流速较小,纵向分布的孔隙通道内流动行为受横向孔隙通道内流速的影响较大;入口流速的增大未对流体流动方向产生较大影响,但会引起岩石孔隙内地下水流动速度增加;出入口位置的变化会对岩石孔隙内地下水流动方向及速度大小产生较大影响。本研究从微观尺度入手,探究了入口速度和出入口位置对地下水在岩石孔隙通道内的流动行为,定量刻画了岩石孔隙中流体流动的时空分布特征。     

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。     

堆石料填筑标准对狭窄河谷面板堆石坝应力变形的影响研究

为研究堆石料填筑标准对于狭窄河谷高面板堆石坝应力变形的影响规律,本文运用三维有限元法,以某高面板堆石坝工程为例,进行了堆石料不同填筑标准下的大坝应力变形特性的对比研究。结果表明:随着堆石料填筑标准的提高,坝体和面板的应力变形均基本呈现单调递减的变化规律,且堆石料填筑标准对坝体和面板应力变形的影响存在一个明显的"拐点",如本文工程实例的主堆石料干密度影响"拐点"为2.16 g/cm3。因此,通过提高堆石料填筑标准,可以明显改善狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形状况,但应注意堆石料填筑标准对大坝应力变形的影响存在"拐点"这一特性。