基于纵波波速值的岩体质量分级及变形模量估算

岩体质量分级是经验设计的基础,被广泛应用于岩体工程中。但岩体级别或岩体质量指标往往包含众多影响因素,在实际工程中获取各影响因素的完整资料是非常困难的。应用已有研究成果及西藏某水电站的实测数据,建立了利用岩体纵波波速Vp值估算岩体质量分级方法的公式。并在此基础之上,对CSMR值与岩体变形模量Em的相关性进行讨论,建立经验估算公式,对目前国际上通行的估算岩体变形模量的经验方法进行了补充,以达到更为简便、直观、快速地预测岩体力学参数目的。     

水电工程岩体变形模量的确定方法

根据国内外工程的经验,探讨利用岩体分级指标RMR值及Q值、纵波波速等岩体物理力学参数与岩体变形模量的相关关系,通过估算的方法快速、经济地获取岩体变形模量值,用于小型工程或是试验数据不足工程岩体变形模量的确定。     

岩体结构特征与岩体变形模量相关性研究

以Nam Ngum5水电站为背景,通过室内试验和现场原位试验分别确定岩石的弹性模量和岩体的变形模量,并引入岩体完整性系数Kv和结构面状态指标Kz,通过多元非线性回归理论,建立了岩体结构特征指标与岩体变形模量的关系式,具有较好的相关性。利用该公式估计了Ⅱ类和Ⅲ类围岩的岩体变形模量并于规范建议值进行对比,可满足规范要求,说明该方法可以确定质量较好岩体的变形模量。     

固结灌浆后岩体变形模量的确定方法——以高摩赞大坝枢纽工程为例

根据国内外工程经验,岩体变形模量的确定方法主要有现场试验和间接估算。固结灌浆后建基岩体的变形模量,往往难以进行大量的现场试验,而固结灌浆后的检查孔多会进行孔内声波测试。结合工程实例,在取得大量纵波测试数据和现场岩体变形模量试验资料基础上,拟合出纵波速度与岩体变形模量的相关关系,利用固结灌浆检查孔实测声波纵波速度,采用拟合的相关关系,对固结灌浆后岩体变形模量进行估算的方法,经济、便捷地取得灌浆后岩体的变形模量值。为工程设计复核提供了可靠的依据,可用于相似工程或试验资料不足工程灌浆岩体变形模量的确定。     

基于岩体质量分级的岩体变形特性研究

坝基和坝肩岩体的变形特征是影响大坝施工工艺和大坝能否长期稳定的重要因素之一。为合理确定叶巴滩水电站岩体的变形模量,基于岩体质量分级,进行了室内试验和现场刚性承压板试验。通过数理统计分析,结合岩体质量及其所处地质环境给出岩体变形参数建议值,并用声波对变形试验结果进行拟合,得到其相关系数大于0.83,即证实了实验成果的合理性。     

基于改进RBF神经网络的硬岩岩体变形模量预测

岩体变形模量确定方法有室内外试验法、数值分析法、反分析法、岩体分类法等。上述方法均存在很大缺陷,而神经网络法的日益完善使通过建模预测岩体参数成为可能。以溪洛渡水电站的88组数据为基础,考虑岩石质量指标RQD、RMD、Vp等因素,建立了基于模式搜索法的改进RBF神经网络模型,并用该模型预测岩体变形模量。为了验证模型的准确性,将西藏如美水电站岩体的17组数据代入,将其预测结果与BP神经网络模型结果及原位数据作对比。结果表明,改进RBF模型更适于硬岩岩体变形模量的预测。     

层状岩体变形模量参数全过程确定方法研究

针对层状岩体现场变形试验中一个综合变形模量指标无法准确反映全过程变形特征的问题,引入自然应变的概念,从单裂隙结构出发,推导了适用于层状岩体结构的压力变形关系曲线解析方程,并进一步建立应力与变形模量的负指数模型。为验证负指数模型的有效性,通过几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程坝址区层状岩体变形试验成果进行验证。研究结果表明,提出的确定层状岩体变形试验全过程变形模量的方法可以高精度拟合试验数据,并可以较好地表达应力与变形模量的非线性关系。     

深部变形破裂岩体变形模量研究

以叶巴滩水电站深部变形破裂岩体为研究对象,开展深部变形破裂波速测试和现场变形试验,通过对相关动静试验结果进行分析,推导出波速与变形模量之间的关系,并据此评价了深部变形破裂岩体变形模量。研究表明:轻微松弛型深部破裂岩体变形模量平均值为17.22 GPa,损伤大多不超过50%;中等松弛型深部破裂岩体变形模量平均值为12.02GPa,损伤为40%~70%;强烈松弛型深部破裂岩体变形模量平均值为7.3GPa,损伤超过50%。     

金沙江白鹤滩水电站岩体变形特性动静对比研究

大型水电工程研究岩体变形特性的动静对比关系具有重要的意义,其成果可为了解工程岩体特性、岩体质量分级、稳定性评价、变模分区、建基面施工验收提供技术支撑。本文基于白鹤滩水电站可研阶段的岩体动静参数测试成果,分析测试成果的规律性,结合白鹤滩岩体的岩性多样性、各向异性、非均质性等特征,选择具有地质代表性的试验点进行动静对比关系式拟合,建立了地震波速度、声波速度与岩体变形模量之间的关系,并通过分析论证,推荐使用声波速度与岩体变形模量的动静对比关系式。     

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.     

堆石料的压缩模量特性研究

压缩模量作为评价堆石料填筑质量的重要指标,也是大坝变形控制的依据。分析现行压缩模量计算公式存在的问题,通过水布垭室内单轴压缩试验与等应力比三轴试验,建立相同应力路径下考虑泊松比影响的变形模量与压缩模量关系式,并结合水布垭现场荷载板试验与大型压缩试验结果,对变形模量与压缩模量关系进行修正。根据原型大坝的监测沉降量,采用修正后的变形模量与压缩模量的关系式,计算堆石体的压缩模量,更符合实际。     

钻孔弹模测试技术的应用研究

利用改进的钻孔弹模计,结合云南某水电站工程,对测试点和工程工况条件进行了分析,对测试点位置、深度、方向的选择进行了探讨。对坝肩与坝基部位的岩体进行钻孔弹模测试,分析了变形曲线特征,讨论了如何选取合理的曲线段进行弹性模量计算,并与室内试验成果及承压板试验结果进行了对比分析。同时结合工程实际情况,通过对测试结果的综合讨论,为弹性模量和变形模量的取值提供了参考,为大坝建基面的选择提供依据。     

黄石大桥主梁高强砼变形参数试验与应用

黄石长江公路大桥主梁５５ＭＰａ高砼变形参数试验包括:弹性模量、徐变、收缩及受弯构件的长期变形等。试验结果将为大桥主梁施工位移监控提供实用性依据。并较全面地给出应用各试验结果时的取值和修正方法。     

动态弹性模量变化对拱坝动力反应的影响

现行水工抗震设计规范规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30％,对岩体动态变形模量的取值并无规定,现行工程实践中岩体动态变形模量通常在静态变形模量基础上提高30％。根据国内外最新研究成果修编中的新规范拟规定：大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高50％,岩体动态变形模量取为静态变形模量。本文针对新规范的这一变化,结合不同高度的拱坝,从大坝白振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证混凝土两种动弹性模量以及基岩两种动变形模量取值的影响。结果表明,坝体动弹模从30％提高到50％以及基岩动变模是否提高30％对坝体动力特性和地震反应影响不大。     

龙江水电站片麻坝基钻孔弹性模量试验

以云南龙江水电站为工程背景,介绍坝基片麻岩钻孔弹模试验,主要内容包括钻孔弹模的测试原理、方法和试验成果。各测点的变形规律比较好,较真实地反映了所研究部位岩体的变形特性,得到坝基弱风化下部、软岩带及断层破碎带岩体的变形特性参数,供工程设计分析使用。现场测定结果表明,该法简单、迅速、节省,代表性明确,工程上易于分析、应用,是对岩体弹模测试的一种较好方法。     

加筋土高边坡的有限元分析

针对某土工格栅加筋土高边坡的初步设计断面进行有限元计算分析,改变回填土变形模量、泊松比以及土工格栅的变形模量进行计算。计算结果表明:土工格栅最大轴力的大小在每级边坡内部沿竖向的分布近似成三角形或梯形,在整体上的分布则呈锯齿形,轴力突变主要发生在两级边坡相邻的位置。回填土变形模量的变化对填筑体竖向位移的影响较大,而对水平位移的影响相对较小,较小的回填土变形模量会导致边坡位移增大以及格栅轴力增加,但对其分布基本没有影响;格栅变形模量的变化主要影响格栅轴力的大小,格栅变形模量降低时轴力会相应降低,变形模量增加时轴力也会相应增大。在实际工程中适当降低筋材的变形模量,有利于减小筋材受力,降低筋材破坏的风险。     

刚性钻孔弹模计在白鹤滩电站坝基岩体-变形参数测定中的应用

白鹤滩水电站是我国继三峡、溪洛渡之后又一座千万kW级的水电站。白鹤滩水电站挡水建筑物为双曲拱坝,坝基岩体主要为二迭系厚层玄武岩,其中第三层（P₂ β₃）微晶隐晶玄武岩柱状节理发育,坝基岩体的变形参数是大坝设计的重要依据。介绍了钻孔弹模计试验原理、方法和白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩弹模试验成果,以及钻孔弹模计与现场承压板法对照性试验成果。对照性试验表明,钻孔弹模计试验岩体的变形参数可以直接在工程上应用。     

冻融循环条件下岩石加卸荷力学特性研究

为了探究冻融损伤后岩石加卸荷力学特性,以砂岩为研究对象,对经历不同冻融循环次数的2种含水率砂岩进行加卸荷试验。研究结果表明:冻融作用后,砂岩受到损伤,在加卸荷作用下,裂纹的扩展方向改变,发育程度加剧,且在饱和组砂岩中表现明显;从裂纹的扩展方向和破裂面角度来看,加载状态下砂岩以剪切破坏为主,卸载状态下以张拉和剪切破坏为主;加载条件下,冻融作用对砂岩造成的损伤反映出砂岩的峰值强度损失和弹性模量损失逐渐增大,且饱和砂岩较天然砂岩略大;卸荷条件下,各循环次数砂岩卸荷变形模量与卸荷当量之间的变化规律基本一致,当卸荷当量约为80%时,变性模量下降显著,而卸荷当量保持一定时,卸荷变形模量随冻融循环次数增加而减小。另外设计的卸荷速率都较小,对变形模量影响不明显。试验结果可为寒区岩质边坡开挖工程提供借鉴。     

强夯地基垫层厚度对承载力与变形模量的影响

对江苏省连云港赣榆港区吹填土强夯地基进行了两组现场载荷试验,探讨不同强夯垫层厚度的强夯地基承载力特性。在现场试验基础上,采用有限元法分析垫层厚度对附加应力系数和传递深度的影响,结果表明强夯垫层能有效增大附加应力的扩散作用,明显提高地基承载力,附加应力在2倍板径深度范围内下降到板底应力的6%以下;但地基土屈服后会使附加应力往深层传递。综合数值模拟的结果分析,表明附加应力与自重应力比值为0.2时所确定的计算深度随板底应力水平的增大而增大,不是一个固定值。在此基础上探讨了载荷试验反演的地基变形模量与按垫层厚度的加权模量间的关系,结果表明按厚度加权获得的地基平均模量为载荷试验反演的变形模量的1.2倍。