大渡河丹巴水电站坝址左岸危岩体发育规律与防治措施

危岩体的失稳不仅会给水电施工安全带来严重威胁,还可能造成枢纽区水工建（构）筑物的严重破坏,影响水电站正常运营.借助三维激光扫描技术,并通过精细的野外调查,查明大渡河上游丹巴水电站坝址区左岸危岩发育分布特征,通过与工程地质条件相关性分析,总结出危岩体的发育分布主要受地形地貌、岩体结构以及地层岩性的影响,并得出了危岩体发育的一般规律,最后结合危岩体稳定性及其威胁对象,同时考虑危岩体处治效果和施工的方便,以危岩片区为单元提出了相应的防治措施.     

爆破对岩体节理裂隙的影响

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ技术模拟岩体的节理裂隙分布的网络结构,从断裂力学的角度出发,分析岩体的节理裂隙的起始扩展和裂纹的止裂,并计算了岩体节理裂隙在爆破作用下的扩展角和扩展量,绘制爆破后的节理岩体的裂隙结构网络图,对研究爆破后岩体的性质具有重要的作用。     

浅谈钻孔压水试验在水电工程中的应用

岩体的完整性和渗透性对水电工程防渗排水系统的设计具有重要意义,而钻孔压水试验是通常用来测定裂隙岩体透水性的方法之一.考虑到裂隙岩体渗透特性的空间分布与其所在坝址区的地质条件、风化卸荷作用等密切相关,本文将以某水电站工程区裂隙岩体为研究对象,在已有地质勘察资料的基础上,采用压水试验和统计分析相结合的方法,进一步开展天然条件下无卸荷微新岩体和风化卸荷岩体渗透性特征研究,并评估钻孔压水试验在西南峡谷区水电工程中的重要应用.     

基于离散裂隙网络的表征单元体研究

裂隙岩体表征单元体(REV)研究是岩体力学的一个基本问题,是研究岩体尺寸效应的主要方法.阐述了研究裂隙岩体REV的基本思路,基于离散裂隙网络模拟技术的数值分析方法是进行裂隙岩体REV研究的重要手段.建立不同尺寸的岩体模型,分析了裂隙数量、强度、方位等随岩体尺寸的变化特性,从而得出考虑裂隙分布的几何特性上的REV.结合锦屏二级水电站大理岩岩体裂隙的统计规律,采用4组随机裂隙并建立三维离散裂隙网络,最终确定所分析岩体的REV为10m×20m×10m.     

裂隙岩体断裂破坏扩展数值模拟研究

为进一步了解复杂裂隙断裂破坏过程,基于断裂力学理论,采用PFC2D软件对不同裂隙数量岩体进行数值试验,分析裂隙倾角、围压等因素对岩体强度及裂纹扩展的影响规律。研究表明：随着裂隙倾角增大,单裂隙峰值应力和起裂应力先减小后增大,当围压由2 MPa增加到8 MPa时,峰值应力约从120 MPa增大到160 MPa,且起裂应力随着围压增大而增大,与理论分析结果一致;双裂隙倾角为30°和45°裂隙扩展以翼型裂纹和次生斜裂纹为主,裂隙倾角为60°和90°时主要为共面次生裂纹;不同围压下,随着预制裂隙数量增多,裂隙岩体试样峰值应力逐渐减小。研究成果为进一步探索裂隙岩体失稳破坏规律提供参考。     

水力耦合作用下岩体3维裂隙的起裂扩展模式研究

岩体裂隙在高地应力、强渗透压作用下极易发生扩展、贯通,导致岩体破裂失稳。为研究水力耦合作用下3维裂隙的起裂扩展模式,采用3维断裂分析软件FRANC3D建立水力耦合数值模型,进行数值模拟研究,并开展相应的含裂隙透明树脂类岩石材料室内破裂试验。通过对比模拟与试验结果,分析了不同断裂准则的适用性,验证了数值模型的可靠性。基于数值模拟调查了不同加载条件下裂隙前缘断裂参数的分布特征,获得了水压、侧压等关键因素对裂隙起裂角及扩展长度的影响规律。结果表明：采用优化的能量释放率准则模拟的3维裂隙空间起裂扩展模式与试验现象具有良好的一致性;裂隙长轴端点处的翼裂纹为Ⅰ-Ⅱ（张拉－滑移）型复合裂纹,短轴端点处的平面扩展为Ⅰ-Ⅲ（张拉－撕裂）型复合裂纹,除长、短轴端点外的其余位置发生Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合断裂;水压的存在显著改变了裂隙前缘的应力分布状态,水压增大可提高拉应力水平,明显促进张拉断裂的发生,使裂隙倾向于沿原裂隙面方向起裂,并导致裂隙前缘各处扩展速率趋于均衡;侧向压应力增大可显著促进张拉断裂,抑制滑移与撕裂断裂,并使裂隙前缘能量释放率呈降低趋势,从而抑制裂隙扩展,而侧向拉应力起相反作用,由此认为岩体在双向受压状态比拉压受力状态更为安全;侧向压应力与水压共同导致翼裂纹偏转角度明显减小,改变了3维裂隙的空间起裂扩展模式及岩体的宏观破裂形态。     

富水裂隙围岩隧道涌水量计算方法与规律分析

富水裂隙区隧道涌水量预测精度较差,涌水问题尚未得到较好的解决。针对此问题,视裂隙围岩及注浆区为非均质各向异性介质,初期支护及二次支护结构为均质各向同性介质,构建了裂隙围岩下隧道涌水简化计算模型,基于地下水力学理论及流体质量守恒定律推导了富水裂隙区隧道涌水量计算公式。通过退化分析及案例工程现场实测数据验证了构建富水裂隙区隧道涌水简化计算模型的合理性及涌水量计算式求解的正确性,最后基于解析解揭示了各特征参数对富水裂隙区隧道涌水的影响规律,探讨了富水裂隙区隧道涌水机制。结果表明：理论计算值与现场实测值最大相对误差为8.1%,验证了构建模型的合理性及公式推导的正确性;隧道涌水量随裂隙最大宽度的增加而增大,受堵水结构的联合制约,两者近似呈线性关系;注浆区厚度与隧道半径比值在2倍以内时,隧道涌水量受注浆区厚度的影响显著;富水裂隙区隧道涌水受裂隙分布规律及支护结构的制约,应重视对裂隙分布的调查。     

梅山水库新建泄洪洞工程地质条件分析

文章根据梅山水库坝址区地质构造情况,结合现场钻探及工程地质测绘,分析了梅山水库泄洪洞的洞口段、洞身段及出口段的裂隙及断层分布情况、岩体风化情况及地下水活动状态,并得出结论,提出了泄洪洞施工开挖顺序及支护处理措施.     

裂隙岩体渗流的优势水力路径

优势水力路径是裂隙岩体中的主要渗透通道,是岩土工程中必须考虑和解决的问题。通过分析裂隙岩体渗流优势水力路径的形成机理及编制相应的分析程序,研究优势水力路径的主要表现形式及其应力相关性。研究表明,裂隙岩体中的优势水力路径客观存在于由连通裂隙簇、优势节理裂隙组、主干裂隙等形成的水力连通裂隙网络中,其分布与优势裂隙组和长大裂隙的分布及应力环境极其相关。通过分析裂隙岩体的优势水力路径,确定裂隙岩体中地下水的潜在渗透通道和分布状态,为边坡工程、地下工程等岩土工程的设计施工提供参考依据。     

锚固裂隙岩体破坏过程中应变场演化规律及破坏前兆的数值模拟研究

为探究锚固裂隙岩体的锚固作用,采用ABAQUS对裂隙岩体单轴加载破坏过程进行模拟,分析裂隙岩体的应变场演化规律,并讨论裂隙岩体破坏的前兆特征.模拟结果表明:裂隙岩体破裂前水平应变场演化过程可划分为理论弹性变形、裂隙萌发扩展、试件破坏3个阶段;未锚固和锚固裂隙岩体水平应变场标准差曲线表现出不同的分异阶段;与未锚固试件相比,锚固试件的峰值应力上涨了7.55％,且锚固岩体裂缝起裂预警大约发生在峰值应力的80％处.基于水平应变场演化规律进行前兆分析,将应变场分异速率的突变点作为破坏失稳前兆点.锚杆的锚固作用增强了裂隙岩体的强度和抗变形能力,提高了裂隙岩体的稳定性,模拟结果对裂隙岩体的监测和加固具有重要的参考意义.     

含深卸荷岩体拱坝坝肩变形特性及稳定分析

叶巴滩拱坝作为混凝土双曲拱坝,坝高达到217 m,坝址区断层、挤压破碎带密布交错,且两坝肩在各高程范围均有深卸荷岩体分布,特别是在2 750 m高程,左右坝肩均存在强烈松弛岩体,由于其自身强度较低,可压缩性较强,对工程的稳定安全存在较大影响。针对上述问题,本文以地质力学模型试验为研究方法,对含深卸荷岩体的坝肩稳定及变形特性开展研究。首先建立叶巴滩拱坝2 750 m高程平面地质力学模型,通过超载法试验获得坝体变位和应变、坝肩及抗力体变位分布规律以及模型破坏过程和失稳形态等,数据分析得到起裂超载安全系数K1为1.6～1.8、非线性变形超载安全系数K2为2.4～2.6、极限超载安全系数K3为3.8～4.2,揭示了深卸荷岩体变形特性及对拱坝工作性态的影响。对试验数据的综合分析得出,在叶巴滩拱坝2 750 m高程中,左岸松弛带Ⅳs类岩体距离拱端更近,变形较右岸更大,对变位、荷载的传递具有更加明显的衰减作用,对工程稳定安全的不利影响作用显著。     

液态CO2瞬变致裂的岩体块度快速获取与表征

液态CO_2瞬变致裂技术越来越多的应用到岩体开挖中,其致裂后岩体块度的快速获取与系统表征对于现场条件下进行液态CO_2瞬变致裂效果快速评价具有重要的应用价值.为解决致裂块度获取方式信息获取不全、操作复杂、工作量大等问题,采用无人机摄像技术与MIPS图像处理技术,提出了一种全面快速获取破碎块石特征信息(面积、周长、最大弦长等)的新方法,并将其应用到液态CO_2瞬变致裂现场实验中.在此基础上,通过对块度信息所包含的不均匀性、曲率特征等进行了综合分析,将分形理论应用于液态CO_2瞬变致裂块度分布描述中,并采用分形维数D定量表征破碎岩块的块度分布.现场实验结果表明,"无人机摄像+MIPS图像处理"技术能够快速、准确且完整的提取岩石块度信息,分形维数可较好的表征致裂块度分布,即分形维数越大,小块度占比越高,反之越低.该研究为及时分析和快速调整致裂方案及其相应技术参数提供了一种新的重要技术支撑.     

交叉节理类岩石裂隙扩展规律研究

交叉节理是岩体工程中普遍存在的一种不连续体,其裂隙扩展对岩体工程的安全具有重要的影响,研究交叉节理类岩石裂隙扩展规律,可为岩体工程安全施工和稳定性分析提供参考依据。文章基于相似理论,以砂岩为原型,通过多组配比试验选配抗压强度为1∶1的类岩石试件,并分别对单、双X型节理试件进行单轴压缩试验,研究单向加载条件下交叉节理的裂隙扩展规律,采用非连续变形分析方法(DDARF)对裂隙扩展过程进行数值模拟,并与室内试验进行对比。结果表明:单X型节理岩体裂隙扩展会以某一条节理为起裂节理,并沿起裂节理迅速扩展,释放能量达到新的平衡;对于双X型节理岩体,某组X型节理会起主控作用,直到试件破坏。DDARF可以较好地模拟裂隙的扩展路径,与室内试验相辅相成,共同揭示交叉节理的裂隙扩展规律。     

类岩石裂隙扩展多因素影响研究

岩体强度是影响岩体工程安全的重要因素,其会因多种因素的改变而变化,研究不同因素对裂隙扩展的影响,可以获得不同因素对岩体强度影响规律,为保证岩体工程的安全和稳定提供参考依据。文章主要考虑节理位置、围压和温度对岩体破裂过程的影响,通过室内试验分析节理位置对岩体裂隙扩展规律的影响,研究围压的改变对岩体峰值强度和破裂形态的作用,通过加卸载试验定性分析了洞室开挖掌子面的卸荷效应,并对4种较低温度和3种超高温度下岩体的裂隙扩展形态和规律进行了研究。结果表明:节理位于试件端部时,以翼裂纹扩展为主、次生裂隙扩展为辅,主要产生张拉裂纹,而节理位于试件中间时,主要产生剪切裂纹;围压的增加会提高岩体的强度,抑制裂纹的扩展,岩体卸载容易产生劈裂破坏;温度能够降低岩体的强度,超高温条件下,岩体易产生炸裂。     

百色RCC重力坝坝基稳定性数值模拟研究

结合广西百色水利枢纽坝址区地形地质特性,针对坝基含断续节理裂隙岩体的强度特点,运用三维非线性数学模型对右河床最危险坝段坝基稳定性展开系统研究,揭示该坝段地基变形与超载特性,给出坝基整体稳定的超载安全度、强度储备安全度及综合安全度,文中还根据数学模拟分析得到的坝基破坏模式,提出了进一步提高坝基稳定安全度的工程处理措施。     

偏心不耦合装药爆破损伤分布特征数值模拟

偏心不耦合装药结构由于药卷紧贴炮孔孔壁一侧造成岩体中的爆炸能量分布不均,会影响到光面爆破效果,研究其爆破损伤问题可为实际工程施工提供参考依据.文章基于显式动力分析软件,采用材料本构HJC模型,通过观察爆破过程中炮孔周围岩体压碎区、破坏区和裂隙区范围的变化,研究装药位置、耦合介质以及不耦合系数对岩体的爆破损伤分布特征的影...     

非固结面裂隙深度对爆破振动影响试验研究

鉴于岩体中存在大量裂隙,为了探索非固结面裂隙对爆破振动效应的影响,通过建立波在裂隙岩体中传播的砂浆模型,对节理裂隙岩体进行模拟试验,研究分析了岩体裂隙深度对应力波传播规律的影响。研究表明：由于非固结面裂隙因素影响,裂隙深度对垂直方向质点峰值的影响较大,质点垂向振动峰值变小,裂隙深度和质点峰值大小不是反线性比例关系;裂隙深度对三个单独方向（垂向、径向和切向）主频率大小的影响并不明显,但其垂向频域分布主要集中在中高频,径向和切向主要集中在低频频域范围内。     

液态CO_2相变射流压力变化及其煤岩致裂规律

基于液态CO_2相变致裂技术,研发了液态CO_2相变射流煤岩致裂实验装置,对液态CO_2相变射流压力随时间衰减规律及其致裂煤岩宏微观破坏规律进行研究.结果表明:液态CO_2相变射流压力随时间呈指数关系衰减,建立的指数型液态CO_2相变射流压力随时间变化理论模型符合实验规律;三向压力值对液态CO_2相变射流裂隙扩展方向有较大的影响,受主应力比影响致裂裂隙会向主应力较大的方向扩展,且致裂裂隙均处于优势致裂范围内;液态CO_2相变射流煤岩破坏区面积、致裂孔隙及裂隙的数量与尺寸、大孔和可见孔容量等参数随着CO_2初始压力的增加而增大.     

长河坝水电站左坝肩边坡变形机制分析

长河坝水电站左坝肩边坡高陡、卸荷作用强烈、长大裂隙较发育,造成了边坡岩体结构的复杂性和边坡变形破坏方式的多样性。因此,分析边坡的变形破坏机制对边坡稳定性复核非常重要。本文结合工程地质调查、岩体结构特征和监测资料,对边坡进行了结构面统计和岩体分区,分析了裂缝成因和边坡的变形破坏模式。下部边坡爆破开挖使fz-15断层及其下盘压缩变形,上盘岩体下沉;边坡沿J6组结构面产生剪切滑移变形,上部岩体沿J3组结构面产生拉裂,沿J2结构面产生倾倒变形,产生了各种方向的裂缝。边坡变形破坏模式主要为滑移—拉裂破坏和倾倒—拉裂破坏。采用针对性支护措施后,裂缝变形得到控制,边坡基本稳定。     

大型岩洞的溃屈破坏

在软硬相间的层状岩体中,经常发生岩体弯曲变形和溃屈破坏现象。这种层状岩体的特点是层间错动极发育,层间剪切带的力学强度异常低。这种由软弱结构面分割构成的板状结构岩体,被笔者命名为“板裂结构岩体”。板裂结构岩体在自然界中存在相当普遍。研究表明,在这种岩体的之形分析中,必须考虑其结构效应。本文专门研究了在板裂结构岩体中开挖大型洞室时其边墙围岩变形的破坏规律。文中不仅讨论了这种围岩的破坏机制,还给出了相应的力学分析方法。由于初期围岩应力的扰动,造成这种结构岩体板裂化。因此,它的力学作用规律遵循结构变形和梁板失稳的力学规律。笔者用结构力学的理论方法对这类问题作了解释,得到了比较好的效果。