基于3DE平台的危岩体结构面识别及块体分析——以房县抽水蓄能电站为例

为解决高陡危岩体稳定性评价难度大的问题，以湖北省十堰市房县抽水蓄能电站下水库危岩体边坡为研究对象，将三维激光扫描技术、倾斜摄影技术及工程地质分析相结合，对危岩体稳定性进行分析评价。结果表明：将危岩体三维激光扫描点云及倾斜摄影模型导入达索3DExperience(3DE)平台，采用自主创建的结构面模板准确识别结构面信息，进而利用结构面空间模型互相切割形成定位三维块体，可确定块体的空间位置及规模，并进行块体形态分析、块体体积测量与计算等应用。该危岩体结构面识别及块体分析方法可为其他工程危岩体分析提供参考。     

基于三维激光扫描的岩体结构面识别与块体分析

以某项目勘探平硐中的岩体结构面为研究对象,利用三维激光扫描技术及工程地质分析相结合的研究手段,借助于三维软件,对三维激光扫描点云进行了系统集成,采用产状面模板准确识别结构面的信息;进而利用结构面互相切割形成定位或半定位的三维块体,并对块体进行了简要分析。研究成果可为结构面识别及块体定位提供一种新的方法,对工程支护设计具有一定的的指导作用。     

某水电站地下厂房块体稳定性分析

围岩稳定是地下岩体工程中的核心问题。当结构面产状比较复杂时,这些结构面与临空面组合,会形成一些可能失稳的关键块体,对这些块体的稳定性分析及加固设计尤为重要。采用空间拓扑理论及刚体极限平衡法,搜索出了潜在失稳块体,并对其稳定性安全系数进行了计算。算例表明,地下洞室块体稳定性分析对施工及运行期间的安全很有必要。     

结构面对洞室稳定性的影响

结合实例工程,诠释了地下洞室随机结构面的发育特征和结构面与洞室开挖后形成临空面的空间组合关系,搜索典型块体,分析块体组合类型,运用极限平衡理论,计算可能失稳块体的安全系数F,量化块体的失稳特征,为地下洞室支护方案提供重要的数据资料。     

旭龙水电站地下厂房主要工程地质问题分析

通过分析潜在工程地质问题,为旭龙水电站地下厂房围岩支护设计提供地质依据,应用现场调查、室内外试验和三维数值模拟相结合的方法,对地下厂房围岩稳定问题及相应机理进行了深入分析。结果表明：围岩以花岗岩等硬岩为主,岩石类别主要为Ⅱ类,少量Ⅲ类。潜在工程地质问题主要包括不稳定块体、缓倾角结构面、小夹角长大结构面、局部高地应力、洞室涌水等,可能引起局部围岩片帮、掉块、崩落或塌方等变形破坏;大方量不稳定块体可能导致部分洞段整体失稳;洞室涌水会降低局部围岩稳定性,不利于施工。研究成果明确了旭龙水电站地下厂房主要工程地质问题,为围岩开挖和支护设计提供了理论支持。     

地下厂房洞室块体识别与稳定分析

块体失稳在岩土工程中是一种常见的破坏形式,直接影响到地下结构的安全.在关键块体理论基础上,引入单元重构与聚合建模方法,自编程序实现关键块体的识别与定位,采用刚体极限平衡法计算块体安全系数评价块体稳定性.某水电工程地下厂房在无支护条件与系统支护条件下的块体分布及安全稳定性分析结果表明,厂区存在较多不稳定块体,对工程安全有...     

三维激光扫描点云数据处理技术及其应用

随着三维激光扫描系统的普及,其应用领域不断扩大,如古迹保护、遗址测绘、建筑测量、城市模型,水电站大坝、滑坡变形监测等行业都有涉及。它可以根据用户的需要提供极为丰富的三维立体空间模型及三维定量分析,有着很高的社会经济效益。以RIEGL地面三维激光扫描设备为基础,以MicroStation为平台,通过相关工程案例介绍了三维激光扫描点云数据的处理技术。     

基于块体理论的大型地下洞室围岩稳定性分析

在地下洞室的开挖过程中围岩大多以块体的形式发生失稳破坏,因而研究洞室围岩的不利组合以及关键块体的结构形式、失稳模式、稳定性等有着十分重要的工程意义。本文以西南某大型水电站地下洞室群开挖稳定性问题为例,根据关键块体理论的基本原理,对地下厂房洞室群围岩局部块体稳定性进行了系统研究,并提出了相应的支护措施建议。文章引入块体理论,介绍了基于块体理论的软件——uNwEDGE,结合该电站大型地下厂房厂区地形地质条件,研究不同结构面组合条件下洞室围岩的可能滑动形式及滑动安全系数,对地下洞室的围岩稳定性进行评价,从而为地下洞室的施工提供了有益的参考。     

地下水封洞库围岩块体失稳矢量分析方法研究

基于对某地下水封洞库库区详细的地质调查和研究,运用块体理论评价围岩块体稳定性。采用块体理论分析方法之一的矢量分析法,分析出地下洞库各开挖面的可动块体,通过力学分析判别出可动块体中的关键块体,计算出其剩余下滑力和失稳形式。结果表明:此地下水封洞库稳定性较好,关键块体主要以结构面②、④单面滑动,且主要分布于洞室顶部。因此施工时应重点监测结构面②、④出露处,同时通过分析研究发现矢量法作为块体理论一种分析方法,能准确分析围岩块体稳定性,对地下水封洞库围岩稳定性评价具有一定的意义,但其在确定关键块体的具体位置,以及对于曲面洞壁块体稳定性分析均有待于进一步完善研究。     

高地应力区地下厂房开挖中微震活动性分析

猴子岩水电站地下厂房埋深大、地应力高,厂区地质条件复杂,发育多组结构面和次级断层。为研究地下厂房围岩在开挖过程中的稳定性,采用加拿大ESG微震监测系统进行了实时动态监测。监测数据显示,地下厂房围岩开挖过程中微震事件数量偏多,主要聚集在1号与3号母线洞之间及其上部围岩;同时,结合施工情况和地质条件分析,该区域为识别和圈定的潜在失稳破坏区域。在已有微震资料基础上,借助常规监测数据,解释了围岩变形与微震空间分布之间的内在联系。研究结果可以为地下厂房支护措施提供参考,也为更好地理解和探索高应力岩体损伤变形机制予以借鉴。     

基于移动平均法的危岩点云数据处理及变形分析

传统危岩监测存在布点困难、效率低等不足,而三维激光扫描技术因采用非接触测量而可快速获取点云数据,但数据处理是难点。提出了一种基于移动平均法的危岩点云数据处理方法以提高变形识别率。首先根据危岩节理特征构造新的空间坐标系,使得某一轴向可直观反映危岩主要滑移方向,再通过曲面拟合计算移动窗口内的特征点,有效缩减了点云数据,在此基础利用ICP算法搜索对应点。依托温州某隧道工程,分析开挖边坡出现的危岩沿潜在滑移方向的位移,结果表明该方法极大提高了危岩变形识别的正确率,危岩在两次监测时间内存在约10 mm的变形,需采取一定的防治措施。     

清江水布垭枢纽地下洞室施工开挖数值分析

通过非线性二维有限元计算,对水布垭地下电站洞室开挖围岩的应力与变形进行了分析,探讨了主厂房洞室局部软岩置换、喷锚支护等措施对围岩开挖位移与应力的影响。在此基础上,对设计采用的各种支护处理措施的加固效果以及地下厂房洞室围岩的整体稳定性作出评价。     

锦屏一级水电站码头营地危岩体的稳定性分析

锦屏一级水电站左岸码头营地边坡是由多组不规则的卸荷裂隙围限出的一较大规模的危岩体,由于滑动面并非规则平面,因此破坏面复杂。本文采用点安全系数方法评价块体的稳定性。在地质勘测的基础上建立块体的数值计算模型,计算滑动面的应力值(含正应力和剪应力),由库伦准则定义出沿可能滑移方向的点安全系数。通过点安全系数的分布评价块体的失稳机理,通过点安全系数对破坏面的加权平均值评价块体的整体稳定性。计算结果表明,危岩体点安全系数分布符合宏观变形特征,整体安全系数不满足设计要求,经施加4 800t支护力加固后,整个围岩体的稳定性满足设计要求。     

地下厂房岩体蚀变带现场调查研究与稳定控制

杨房沟大型地下厂房高边墙及岩壁吊车梁部位发育岩体蚀变带,严重影响围岩及结构的稳定.通过系统分析岩体蚀变洞段的宏观地质条件、监测变形特征、声波检测资料及岩石力学试验,提出了基于岩体纵波波速的岩体质量分区、力学参数综合评估方法,查明了该不良地质体的围岩质量空间分区及演化特征,该方法可以快速、动态、定量地将检测结果与数值模拟...     

文登抽水蓄能电站地下厂房施工期围岩变形机理分析

文登抽水蓄能电站地下厂房岩性较好,但地应力场相比同等埋深下其它工程偏高,且主厂房有断层穿过。为更好地分析地下厂房施工期围岩稳定性,依据文登抽水蓄能电站地下厂房施工期地质情况、物探成果、安全监测数据和数值分析成果,对施工期围岩变形机理进行了分析。成果表明,地下厂房开挖扰动使围岩出现松弛,松弛深度在1．4ｍ以内;地下厂房总体变形不大,支护体系受力也在正常范围内,较大变形和支护受力区域主要受局部不良岩体结构和较强的开挖卸荷扰动影响所致;受较高岩体质量和地应力场条件影响,厂房开挖后围岩松弛圈内易出现平行于边墙的卸荷性裂隙,使得围岩中局部可能会出现相对较大的变形和较高的支护受力。     

城市地下工程建设诱发环境地质问题及其对策

该文结合地下工程的特点，分析了城市地下工程建设中引起或遇到的地面变形、洞室围岩失稳、地下水环境变异和地质生态环境恶化等环境工程地质问题，研究了城市地下工程建设环境工程地质研究应解决的关键问题，提出了城市地下工程建设环境工程地质问题的预防途径和措施。     

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。     

基于VMD-XGBoost-GRU模型的危岩体变形预测

针对以往对危岩体监测数据前处理效果不佳的问题,提出了一种用于危岩体变形预测的VMD-XGBoost-GRU组合模型。该模型采用变分模态分解(VMD)和样本熵理论将危岩体变形数据分解成多个子序列,利用XGBoost算法提取重要的模型因子实现特征降维,通过门控循环单元(GRU)神经网络对危岩体变形进行预测。以某水电站右坝肩陡壁上的危岩体变形预测为例,将VMD-XGBoost-GRU组合模型与BP、GRU和VMD-XGBoost-BP 3种模型进行对比与分析,结果表明,VMD-XGBoost-GRU组合模型在危岩体变形预测方面具有较高精度,可为危岩体安全稳定状态评价提供技术依据。     

考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型的开发及应用

地下洞室埋深愈深,应变软化现象愈明显。为研究深部裂隙岩体开挖后巷道围岩的变形特征,基于应变软化模型,结合裂隙岩体损伤及演化本构方程,利用FLAC^3D软件的二次开发功能,采用VC++编程语言,建立考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型。以某矿井地下圆形巷道开挖为例,分别采用应变软化模型和自开发的本构模型对该算例进行数值模拟,巷道围岩的位移、塑性区和安全系数的对比结果表明,开发的本构模型能够较好地反映出岩体应变软化特性和裂隙对岩体的损伤作用,可对维护围岩体的稳定性提供参考。     

基于工程类比的高地应力地下洞室高边墙围岩支护强度评价

高地应力地下厂房高边墙围岩支护强度的评价对于保证大型地下工程围岩稳定性具有重要意义。猴子岩水电站地下厂房地应力高、强度应力比低,施工开挖中出现喷混凝土开裂、岩锚梁错位、岩体开裂、锚墩内陷等典型的围岩变形破坏现象,对洞室安全造成严重威胁。通过多点位移计、锚杆和锚索的应力监测数据分析,将猴子岩和锦屏Ⅰ级水电站地下厂房进行比较,提出了预应力锚索和锚杆的单位面积预应力支护强度计算方法,并根据评价结果对局部洞段进行针对性的围岩补强支护设计。结果表明:猴子岩地下厂房围岩变形整体上比同期的锦屏Ⅰ级围岩变形大,而锚索应力水平比锦屏Ⅰ级小,锚杆应力水平整体相当;猴子岩地下厂房下游边墙的支护强度大于锦屏Ⅰ级下游边墙的支护强度,上游边墙的支护强度小于锦屏Ⅰ级下游边墙相应部位支护强度,猴子岩地下厂房上游边墙补强支护后的围岩变形得到有效控制,表明了补强措施的有效性。研究可为类似高地应力地下洞室围岩支护设计和支护强度评价提供参考和借鉴。