刚性承压板中心孔法变形试验设备和方法

 传统的刚性承压板变形试验方法无法解决层状岩体的变形特性问题,而分层弹模计算方法则可以通过一次试验求得不同岩层的模量,因此,需在传统的承压板法变形试验基础上发展一种新的与分层弹模计算方法相匹配的层状岩体承压板法变形试验方法,即刚性承压板中心孔法变形试验。刚性承压板中心孔法变形试验设备以传统的刚性承压板法试验设备为基础,通过比选,以承压板直径535 mm,中心孔直径79 mm,多点位移计钻孔直径76 mm,埋设4个锚头为宜。刚性承压板中心孔法变形试验方法及操作步骤应同时满足《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）第6.1和第10.2章节相应条款的技术要求。     

信息之窗

《岩体变形试验与分层弹模计算》专著问世长江科学院李迪、张保军、张漫、易桂钧等撰写的《岩体变形试验与分层弹模计算》专著一书,2005年5月由湖北省科学技术出版社出版。作者在该书中首次提出层状岩体承压板法变形试验。长期以来,水电工程中急需解决测定岩体中软弱层带的弹性模量的问题,而现有规程中推荐的承压板法因以均匀弹性介质为前提而无能为力。在上个世纪80年代中期,作者提出了将含有软弱层带的岩体概化平行成层岩体的地质模型,根据柔性承压板中心孔法试验测得的深部岩体变形分层计算变形(弹性)模量的计算模型和计算方法,作为“七…     

软弱岩体大型刚性承压板中心孔变形试验研究

刚性承压板中心孔变形试验是了解坝区深部软弱岩体变形特性的重要手段,详细介绍了大岗山水电站坝区软弱岩体的大型刚性承压板中心孔变形试验方法,深入分析了坝区软弱岩体变形随深度和压力变化的规律.推导出了圆形刚性承压板下深部岩体压缩变形的计算公式,并根据试验资料计算出了坝区软弱岩体的变形模量与视变形模量,为大岗山坝区工程的设计和施工提供了重要的力学参数.     

坝区岩体压缩蠕变参数的数值反演

根据大岗山水电站坝区现场承压板压缩蠕变试验资料,在坝区软弱岩体压缩蠕变模型识别的基础上,建立了坝区岩体蠕变参数反演的数值分析方法,该方法可以真实模拟现场承压板的压缩蠕变试验过程和试验点的地层分布与地质状况.采用数值反演有效得到坝区试验点岩体的压缩蠕变参数且数值反演计算变形值与实测变形值基本相近,较好反演了坝区岩体的蠕变力学参数,这为坝区边坡工程的稳定性评价与分析提供了技术参数保证.     

岩体变形试验分层弹模计算的工程应用

传统的承压板法变形试验只适合于半无限均匀岩体,不能计算成层岩体中的断层、夹层的弹性模量,必须研究水平成层岩体的分层弹模计算方法,以便分别计算出每一层的弹性参数。为此,利用积分变换求解双调和方程的方法,找到了柔性或固性承压板加压、中心孔法和表面位移法量测位移条件下的解。工程应用证明,方法行之有效,且有常规方法无法替代的优点。     

某水电站边坡岩体现场压缩蠕变特性研究

刚性承压板变形试验是了解水电站坝区软弱岩体变形特性的重要手段。介绍了在某水电站坝区针对软弱岩体进行的大型刚性承压板变形试验方法,深入分析了坝区软弱岩体的变形规律。根据试验资料,识别出了坝区软弱岩体的压缩蠕变模型,计算出了其流变参数,为坝区工程的设计和施工提供了重要的依据。     

现场岩体变形试验刚性承压板法的影响因素

承压板法是一种通过刚性承压板施力于半无限空间岩体表面,测量岩体变形,并按均匀、连续、各向同性的半无限弹性体表面受局部荷载的布西涅斯克（Boussnieq）公式计算岩体变形特性指标的方法.广泛应用于大中型水利工程,是比较常用的测定岩体变形参数的方法之一,具有理论成熟,方法可靠,试验周期短,人员劳动强度小,费用较低等优点.本文通过对刚性承压板法影响因素的分析,设计出最佳的试验方案,做到多快好省,为设计部门提供更为可靠的资料.     

长江科学院重庆分院获一项国家发明专利

正2016年3月,长江科学院重庆分院与水利部岩土力学与工程重点实验室共同研发的"刚性承压板中心孔法伺服控制深部岩体变形试验装置及其方法"获得中华人民共和国知识产权局颁发的发明专利证书。常规岩体变形试验方法一般有刚性承压板法和柔性承压板法两种,主要用于测量岩体表面的变形特性。为了测量深部岩体的变形,上世纪80年代长江科学院研发了"柔性承压板中心孔法",但该方法中的钢枕承     

乌东德水电站坝址岩体变形试验与地质分析

乌东德水电站建坝岩体为中元古界会理群落雪组灰岩、大理岩,因其变形模量范围值与平均值分别高达18.22～69.69 GPa和44.83 GPa而受到业内专家质疑.为此,从试验方法适宜性分析、试验设备改进、现场试验复核、试验成果分析等方面对岩体变形特性进行了试验研究,从坝址所处地质构造环境、岩性岩相等方面对岩体变形特性进行深入的地质分析,得出如下结论:刚性承压板法与柔性承压板法在现场岩体测试中各有利弊,坚硬完整岩体宜用柔性承压板、半坚硬和软弱岩体宜用刚性承压板;两种试验方法所得测试成果虽有差异,但成果相近、量值相当,均真实地反映了客观地质条件.     

非标准条件下刚性承压板试验变形参数的确定

为确定试点边缘到试验洞侧壁距离和试点中心到测量支架支点距离达不到刚性承压板试验规范要求条件下的变形模量,在利用FLAC3D数值模拟探究了两者对试验结果的影响规律之后,基于FLAC3D数值模拟获得的变形模量与位移关系学习样本,利用PSO-LSSVM模型的学习和预测能力,发展了一种非标准条件下获得变形模量的反演分析方法,并将其应用于某工程实例中,结果表明：试点边缘到试验洞侧壁距离和试点中心到测量支架支点距离都会引起试验的变形误差,且两者的误差随距离的增大以不同速率减小。优化反演确定的岩体变形模量为[2.04,2.75] GPa,平均值2.30 GPa,其对应的变形误差平均为0.1%,表明该结果是准确合理的,该方法为解决特殊条件下的承压板变形试验成果计算提供了一种新的思路。     

高陡边坡灌浆岩体变形模量测试及评价

现场原位变形试验能准确获取岩体的变形模量,是评价岩体灌浆加固效果的有效方法。我国西南山区山高谷深、地形险要,复杂的地形和气候条件使得在边坡表面开展原位变形试验极为困难。为此提出了高陡边坡原位变形试验与测量方法,分析了应力传递深度对变形试验结果的影响和温度变化引起的变形测量误差的计算公式。以某水电站高边坡为例,选择含平行结构面的不同质量岩体,对其灌浆前、灌浆后及强化灌浆后的变形模量进行测试,得到结论如下:①固结灌浆对高质量岩体变形模量的提高效果不明显,而低质量岩体在灌浆后、强化灌浆后变形模量可分别提高22%和38%;②结构面充填胶结后,会对两侧岩块变形起到约束作用,类似增加中间主应力提高岩体变形模量的效果,沿结构面走向方向的岩体变形模量也会明显提升。     

百色水利枢纽RCC坝基岩体松弛及处理

坝基开挖受卸荷和爆破影响,建基面岩体均会受到不同程度的损伤。百色大坝坝基为辉绿岩体,隐微裂隙发育,开挖后出现表部0.5～1.6m(局部2～5m厚)厚的低波速松弛、破碎岩体,通过复核发现,在采取有盖重固结灌浆、缩短第一灌浆段长度、增大灌浆压力等措施后,松弛层固结效果明显,纵波速度恢复到接近受损前的程度,岩体的整体性得到有效改善。     

特高拱坝建基面岩体选择的工程类比法研究

为确定坝高超过200 m的特高拱坝建基面可利用岩体的选择标准,对国内7座特高拱坝建基岩体的利用情况进行了综合评价,通过工程类比法分析了特高拱坝建基面可利用岩体的选择因素,提出了特高拱坝建基面可利用岩体的选择标准。研究表明,特高拱坝及坝基在荷载作用下的破坏模式为压破坏和剪破坏,要求拱坝建基岩体应具有足够的承载能力、抗变形能力、抗剪切能力以及抗滑稳定性。国内特高拱坝建基面可利用岩体的选择主要是以岩体质量分级为综合评价指标,不同坝基部位可选择不同质量级别的岩体;Ⅱ级岩体是特高拱坝的优良的建基岩体,中部建基面可以有效地利用部分Ⅲ₁级岩体,上部可适当利用Ⅲ₂级岩体;对于特高拱坝坝基,变形模量和黏聚力略大于规范建议值;特高拱坝建基面可利用岩体选择以荷载及应力水平为基础,以拱坝稳定为前提,以变形、强度等力学参数为依据,以岩体质量级别为具体表征,按不同高度分区域进行多因素综合论证和选择。     

拱坝沿建基面抗滑稳定的体安全系数及其工程应用

对于坝基岩体发育有顺坡向结构面等复杂地质条件的拱坝,通常需要核算大坝沿建基面单滑面或多个平面组成的复合滑裂面的抗滑稳定性,但目前尚无为工程界公认的计算方法,现行拱坝设计规范也未作出明确规定。本文采用非线性有限元与传统的刚体极限平衡法相结合的分析方法,将滑裂面、坝基面、临空面与结构面相互切割、组合形成的潜在滑体作为研究对象,以坝基岩体内部发育的陡倾角结构面为分界面,将滑体离散为多个按串联或并联方式排列的块体,利用各块体的静力平衡条件与相邻块体间的变形协调条件,分析滑体在拱推力等外力作用下的抗滑稳定安全系数,即体安全系数。结合小湾拱坝工程,开展大坝沿坝基岩体发育的浅层卸荷裂隙抗滑稳定性的分析计算,通过实例分析表明本文方法的合理性与工程实用性。     

考虑层状岩体各向异性强度的地下厂房稳定分析

针对层状岩体的各向异性强度特征,基于带拉伸截止限的摩尔库伦准则,建立了综合考虑岩体和层面强度的各向异性强度准则,并且还考虑了岩体损伤对其强度的影响,给出了该强度模型的有限元实现方法,并据此专门编写了相应的Fortran有限元程序。将该模型应用于某水电站地下厂房三维有限元开挖计算中,研究了层状岩体各向异性强度对地下厂房围岩稳定性的影响。研究结果表明:与各向同性强度准则相比,考虑层状岩体各向异性强度后洞室围岩的应力和变形分别增加了1.4 MPa和20 mm左右,总的破坏量增加了8.7%。与现场监测数据的对比表明,考虑层状岩体各向异性强度进行地下洞室围岩稳定性分析更加合理。     

大型抽水蓄能电站地下厂房围岩变形时效特征和反馈分析

丰宁抽水蓄能电站地下厂房洞室群的施工期围岩变形具有量值大、时效特征明显、不同深度围岩均可能发生变形的特点。为研究该地下厂房围岩变形时效特征,基于工程地质条件和监测数据,开展围岩变形机制研究。分析结果表明:地下厂房围岩变形的分布特征和时效特性,既与围岩在开挖卸荷后所出现的岩体质量下降、围岩强度减小、岩体蚀变现象有关,也与围岩内存在节理裂隙或断层等不连续地质结构在开挖卸荷作用下易发生张开或错动有关。采用由伯格斯流变模型与带拉伸截止限的摩尔-库伦塑性屈服准则组合而成的复合黏弹塑性模型,进行围岩流变力学参数反演,获得了与监测值吻合较好的围岩变形和变形时程曲线计算结果。根据洞室群围岩开挖支护稳定性分析结果,可知截至主厂房第V层开挖支护完毕,洞周围岩局部变形和塑性区深度均较大,且塑性区贯穿主厂房和主变室洞间岩柱,围岩稳定性总体较差。因此,主厂房在第V层开挖完毕后暂停继续下挖,专门进行洞室群的系统性加强支护是必要的。     

茨哈峡水电站Ⅵ号变形体破坏机制及稳定性分析

阐述茨哈峡水电站Ⅵ号变形体发育的地质环境,描述该变形体的主要特征:岩层倾角自岸坡水平向里由缓变陡;倾倒、弯曲、拉裂变形显著;弹性波速较低;变形体坡面岩体破碎并经常发生垮塌破坏现象;坡顶发育大型拉裂槽及多达几十条的反向错坎裂缝。根据这些特征,运用地质力学分析法及有限元概念模型阐明了变形体的形成机制。通过有限元对地质原型的模拟研究,进一步验证了该变形体的各种变形破坏现象。     

基于三维激光扫描的地下洞室危岩体识别与监测技术

采用三维激光扫描技术对白鹤滩左岸地下厂房进行全域扫描建模,定量获取了已掉落块体的空间位置、形状、体积等信息,识别和监控潜在失稳块体,并结合地质力学特性,基于块体空间变形监测结果初步分析了其潜在失稳破坏机理。结果表明三维激光扫描技术可为地下洞室群危岩体的全域无接触识别、监测提供新途径,具有较高的应用价值与广阔前景。     

含原生隐性节理工程岩体分级方法

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩体内原生微裂隙发育,分布有宏观肉眼不易辨认的隐性节理,节理面较平整,多呈闭合状,为断续镶嵌结构,但岩石强度大,纵波波速高,岩体本身质量及其实际结构特征与测试得到的物理力学性质不相匹配。以白鹤滩水电站坝基柱状节理玄武岩作为含原生隐性节理的代表性岩体,基于其特殊性状,开展现场钻孔取芯、声波测试与点荷载试验,采用目前较为常用的几种工程岩体分级方法对其开展分级研究,对比分析岩体分级的结果与工程实际情况是否具有一致性;并以BQ分级方法为基础,在特定条件下引入RQD来修正岩体完整性系数K_v值,建立了一种适用含有原生隐性节理的工程岩体分级方法;将该方法用于白鹤滩柱状节理玄武岩的工程分级,分级结果与工程实际具有较好的一致性;最后,通过现场原位岩体变形试验对改进的分级方法进行验证可知,测试得到的柱状节理玄武岩变形参数与改进后BQ法的分级结果具有较好的匹配性。     

Mathematical model of the behavior of the rock mass enclosing chamber workings at the Rogunskaya HPP

A procedure for assessing processes that occur in a rock mass during the creation of underground workings and predicting the stress-strain state of the mass during continued excavation, which has been adopted for design substantiation of the final construction of the Rogunskaya HPP, is described. The proposed method of evaluating development of deformation in a rock mass enclosing a working and mathematical interpretation of separate stages of deformation development can also be adopted as a basis for other entities.