工程地质条件对爆破坝体块度的影响

定向爆破法直接筑坝,成本低,见效快,但处理坝体的渗漏问题较复杂,而坝体内破碎岩块块度级配对坝体渗漏特性的影响最大。本文主要结合柴石滩野外大型爆破试验的资料,通过分析破碎岩块的表面特征(即岩块表面的新鲜破裂面比例与岩块粒径的对应关系),以及爆破破岩作用机制,详细讨论了各种工程地质条件对爆破块度的影响关系,并推断出影响爆堆内细粒级含量的主要工程地质因素是岩石的力学强度,而不是裂隙发育程度,裂隙发育程度仅对爆堆块体级配关系起重要影响。最后还讨论了岩体结构对爆块形状的影响,认为厚层状或完整块状结构的岩体,易爆碎成三维相近的多面体爆块,而爆块越接近圆粒状,爆堆密实性越好,针、片状爆块堆积密实性最差。     

地下洞室岩爆预测灰色最优归类模型研究

在灰色关联分析和模糊识别原理的基础上,运用最小二乘法构造目标函数,选取影响岩爆的主要因素洞壁围岩最大切向应力σt、岩块单轴抗压强度σc、岩爆岩石的脆性指数K u、应力下降指数Kσ、岩石的弹性能量指数K w,并将σt/σc、K u、Kσ和K w作为评价影响因子进行关联分析,同时将岩爆烈度划分为无岩爆、弱岩爆、中岩爆和强岩爆4个等级,建立岩爆烈度分级预测的灰色最优归类数学模型。模型运用了动态权重计算方法和综合评判指数的概念,充分考虑了评价标准指标的离散性。利用该模型对四川某水工隧洞3个断面围岩岩爆发生的可能性及烈度等级进行了预测,获得了较为客观的评价效果,表明所采用的地下洞室岩爆烈度预测方法是合理、有效的。     

强风化灰岩块体落石几何特征的地质学意义

针对强风化片状灰岩块体,采用统计学方法得出强风化片状灰岩块石主要形状为块状、板状和长条状。块状灰岩的几何尺寸频率图具有相对集中性和阶段集中性;不同区域块石总体的长度、宽度和高度频率值具有不同的离散特性;不同区域的块石表现出长度、宽度、高度上的相似性和一致性,并具有一比例系数1.22。块状块石、板状块石和长条状块石长度比较发现,块状块石长度板状块石长度长条状块石长度;块状块石长度尺寸分布较为均匀,基本无间断值,而板状和长条状有明显的间断尺寸。不同区域的不同形状块石频率具有相似的规律,块状块石频率值最高,长条状块石频率值其次,板状块石频率值最低;不同区域不同形状块石在数量上具有一定的相似性,存在一比例系数1.92。强风化岩体块石几何统计特征具有岩体分级中节理参数选取的参考、落石灾害的群发性预测及危险性评价以及落石防治工程参数设计的依据3个地质学意义。     

深埋输水隧洞硬岩岩爆防控技术研究

硬岩岩爆是输水工程深埋隧洞设计和施工难点.文章例举了引汉济渭和锦屏二级的岩爆危害,分析了岩爆发生以高地应力和高抗压强度为基础的特征,总结了岩爆分级、发生范围、发生时间、表现形式等基本特点.提出了理论预判法、现场监测预报、综合预判和经验判别等的岩爆风险识别和预警的常用方法.研究提出了岩爆防控的主动措施和被动措施,包括高压...     

乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道岩爆段的围岩特点

乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道具有地应力最大主应力为水平方向，且与隧道轴线接近垂直的特点。以该隧道２０１４年１２月底前发生的１３２处岩爆为基础数据，对岩爆处围岩岩块的力学特性及节理走向与隧道的夹角、节理倾角等进行了试验研究和统计分析。结果表明:卡姆奇克隧道发生岩爆的花岗闪长岩和正长斑岩具有强度高、破坏前变形小且主要是弹性变形、应变能消耗比大于１的特点；卡姆奇克隧道的岩爆主要出现在拱顶。     

黄土高原重点流域河网分形特征研究

分形理论为流域地貌形态特征的定量描述开辟了新的思路。本文采用盒维数计算原理和方法,计算黄土高原20条重点流域的河网分维值,探讨其分维值与流域面积、径流模数、产沙模数的相关关系,结果表明:黄土高原地貌形态在其无标度区间内表现出很好的分形特征,根据计算出的各流域分维值发现,黄土高原大多数流域可能处于侵蚀发育的幼年期;流域干流长度与流域面积的幂函数关系式拟合较好,符合Hack提出的主河道长度与流域面积的关系;径流模数与河网分维存在很好的线性关系,其相关系数通过了显著性水平为0.01的检验;河网分维与流域面积、产沙模数都呈正相关性,但难以用某一种简单函数描述。最后通过多元回归分析,建立了产沙模数模型,验证结果表明,该模型具有较高精度,可以对流域产沙模数进行估算。     

不同岩石室内破碎及性能试验对比分析

为了论证乌弄龙水电站燕子崖料场灰岩、砂板岩夹层及右岸地下厂房洞挖砂岩、板岩作为混凝土骨料的可行性,对这4种骨料进行了室内破碎及性能对比试验研究。结果表明:灰岩骨料各项性能满足混凝土施工规范的要求,作为混凝土骨料宜优先选用;砂岩骨料压碎指标、坚固性和针片状颗粒含量均较低,但其为具有潜在碱-硅酸反应的活性骨料,掺入20%以上粉煤灰可有效抑制其碱活性;板岩和砂板岩质量较差。     

基于分形理论的挟沙水流掺混长度分析

采用爱因斯坦和钱宁的试验数据,基于分形理论计算和分析了掺混长度的分形维数,结果表明:①挟沙水流掺混长度分维值的取值范围为0.0175相似文献   

锦屏二级水电站岩石单轴压缩试验

结合锦屏二级水电站深埋长隧洞开挖岩块岩石单轴压缩试验结果,对岩石力学参数进行了分析研究。结果表明:岩石力学参数随着深度的增加呈增大趋势,而泊松比和软化系数基本不变化;岩石的应变软化现象随着深度的增加越来越明显,岩石解除地应力后,岩石内部存在的能量在岩石加载破坏的同时得到释放,现场发生岩爆的几率大。     

导流板对桥墩周围紊动特性的影响

水流通过桥墩在桥墩区域形成复杂的三维流场,会对桥墩底部冲刷和桥区通航产生很大的影响,所以控制桥墩紊流区水流形态十分重要。采用RNGκ-ε紊流模型对桥墩绕流进行三维数值模拟,在墩尾设置不同长度导流板,计算分析墩周围的水流紊动强度值。设置导流板后,墩周围X/D=0~5.3断面的水流最大紊动强度值明显减小,而墩后的紊动强度普遍有减小趋势,且长度不同的导流板对同一墩型的绕流控制作用不同。合适长度的导流板能束窄紊动强度变化值σ0.1的范围,即能减小紊流宽度。     

基于钻孔图像的结构面分布分维数计算方法

在工程实践中,对岩体结构面分布的分维数进行实测往往存在一定的难度,但是采用钻孔摄像技术既能够准确获取布设的钻孔内各项地质信息,而且形成的钻孔图像能够直观地反映钻孔中岩体结构面的特征参数,因此提出了一种基于钻孔图像的岩体结构面分布分维数计算方法。该方法的原理是:首先,通过钻孔图像获取研究区域内各钻孔内的岩体结构面的特征参数(包括倾角、倾向、隙宽、间距);然后,根据各钻孔之间的连通判断准则,判断区域内各钻孔结构面的连通性,并估算出研究区域内结构面的迹长值,同时参照钻孔的孔位及深度信息,来界定研究区域模型的范围;最后,结合Monte-Carlo法,建立岩体结构面分布的三维网络模型,根据分维数计算方法,求解模型各研究面的分形维数,并将3个钻孔的整体连通模型和各钻孔模型所得到的分维数开展对比分析。结果表明,该方法的计算结果与其他评价方法的结论一致。     

砂质板岩加卸载力学特性的试验研究

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,对雪峰山隧道围岩中的砂质板岩开展三轴加卸载试验,研究这种具微面理砂质板岩的变形特性、强度特性及破坏规律,结果表明：平行面理试件(微面理平行最大主应力)加、卸载条件下峰值强度相近;垂直面理试件(微面理垂直最大主应力)卸载条件峰值强度低于加载条件约20%,残余强度低于加载条件25%。平行面理时砂质板岩表现为弹脆性特征,且卸载条件下的脆裂破坏特征比加载条件下更强。平行面理试件破坏面基本沿试样中的微面理面方向发育,破坏是横向强烈扩容引起的张性破坏。垂直面理时,加载条件下破裂面呈现对角线贯通性剪切破坏特征,卸载条件下破坏面从试件两端的剪切屈服面向中部扩展,中部在剪张作用下破裂,与加载条件下单个贯通剪切面有显著差别。     

单一闭合中心裂隙对岩石单轴压缩破坏特征的影响

利用颗粒流软件模拟了含单一闭合中心裂隙岩石的单轴压缩数值试验,分析了裂隙宽度、闭合裂隙长度、摩擦系数和倾角对裂隙岩石破坏特征的影响。结果显示裂隙闭合与否对裂隙岩石的强度和破坏特征存在影响;裂隙长度越小,裂隙摩擦系数越大,裂隙倾角越接近于0°或者90°时,裂隙岩石破坏特征越接近于完整岩石状态。翼型裂纹和次生裂纹的扩展形成了岩石的贯通破坏面,其中翼型裂纹表现为Ⅰ型断裂扩展形成贯通破坏面,次生裂纹表现为Ⅱ-Ⅰ型断裂扩展形成贯通破坏面。     

锦屏二级水电站引水隧洞围岩岩爆特性研究

为了解锦屏二级水电站引水隧洞围岩岩爆特性,对该工程区典型岩爆岩样系统地开展了岩石力学特性试验研究。试验结果表明岩样较完整坚硬、抗压强度高,主要以脆性破坏形式为主;典型地层试样的岩爆倾向性指数平均值W_et均大于2.0,当地处高应力区时,岩爆特征明显;岩样卸围压破坏过程中变形特征规律为初始卸载围压越大,岩石的扩容效应越显著,与常规三轴压缩试验相比,岩样卸荷破坏的峰后应力跌落时的轴向应变变化较小,初始围压越大脆性破坏特征越明显;CT扫描断面与图像重组手段分析表明,试样在卸荷试验过程中,首先经历压密阶段,然后进入扩容状态直至破坏,破坏后存在“密度回弹”现象。卸围压试验中,试样瞬间发生破坏,多数伴有破裂响声,多数产生“双剪”破坏;利用岩体基本质量指标来描述岩石坚硬程度和岩体完整程度,提出了一种新的岩爆判据形式与分级标准,利用试验成果对提出的岩爆判据与分级进行了验证,结论与锦屏二级水电站辅助洞岩爆实际情况相符。     

天然灰岩颗粒接触破损试验研究及其分形特性

为了研究非规则岩石颗粒接触破损力学行为及其分形特性,针对两河口天然灰岩颗粒进行了接触压缩试验。采用颗粒的表面分形维数、粗糙度和起伏度,定量表征了颗粒的细观形貌。试验结果表明:颗粒初始分形维数越大,首次破损力越小;加载后,颗粒接触局部范围内的分形维数变小,揭示了岩石颗粒细观形貌对接触破损力学行为的影响。同时利用非接触式数码成像仪动态追踪了试件表面的应变和位移,展示了颗粒接触破损全过程应变和位移的变化。结果显示,非规则岩石颗粒发生接触压缩时,局部应力水平较高,首先在接触局部区域发生破损。     

单轴压缩下岩石声发射及其分形特征

利用MTS815程控伺服刚性试验机加载系统和AE210声发射检测系统,对灰岩进行单轴压缩试验,获得了岩石应力—应变—声发射事件数曲线。根据声发射特征,将曲线分为5个阶段,各阶段对应的声发射特征差异显著;利用分形理论得出声发射事件数序列分形维数在整个加载过程中呈先升后降的规律。在压密阶段至弹性阶段,声发射分形维数呈现上升特征,表明岩石破坏以小尺度的微破裂为主且在岩石试件中微破裂相对均匀分布;在稳定破裂扩展阶段至破坏阶段,分形维数呈现下降特征,表明岩石中大尺度微破裂增加且逐渐向主破裂面贯通。对声发射事件数据序列进行计算,参数点与拟合回归的直线的相关系数均在0.82以上,参数点与所拟合直线之间具有较好的相关性,也即岩石破裂过程的声发射参数序列具有分形特征。     

黄河源草甸型弯曲河流的悬臂式崩岸机制

弯曲河流的滨河草甸对抑制河岸崩塌和维持河湾蜿蜒具有重要作用。2011—2014年,在黄河源区兰木错曲的弯曲河段对河岸植被根系、崩塌块几何尺寸、根土复合体物理和力学特性等开展野外调查,并通过原位拉拔试验测定河岸崩塌面植被根系抗拉强度,进而分析草甸型弯曲河道的崩岸机制。草甸型弯曲河流的滨河植被根系网络具有较强缠绕和固结土体作用,河岸根系的力学特性是抑制凹岸崩岸的关键因子。近岸水流淘刷作用集中于根系作用范围以下的砂卵石层,当砂卵石层被淘刷至上部悬空,在自重作用下达到临界状况,河岸沿纵深方向出现贯穿性裂缝,最后崩塌块垮塌贴住河岸。崩块的破坏形式以悬臂式张拉破坏为主。崩塌块的植被根系长度与崩塌块厚度呈明显对数函数关系,其体积也随根系长度增大而增加。分析草甸型弯曲河流的新崩岸模式,建立了近岸根土复合体崩岸的临界力矩平衡方程,并简化得到崩塌块的临界宽度表达式。崩塌块体的临界宽度是崩塌块根系长度和根系产生的抗拉强度增量的函数,临界宽度的计算值与实测值较为符合。     

采动影响下软岩巷道松动圈的联合测试方法研究

为进一步研究软岩巷道在受采动影响下的围岩松动圈大小及发展规律,为锚杆锚索支护技术提供科学的依据,选取内蒙古鄂尔多斯市高家梁煤矿受采动影响的软岩巷道为研究对象,运用孔壁检视法和地震波反射法联合现场测试,然后用分形理论来预测比较围岩松动圈大小的方法来测定围岩松动圈;现场实测结果表明:受采动影响的巷道的松动圈是一个不断扩展的过程,最终稳定在1.7～1.9m之间,而且用分形理论预测的结果和现场测试的结果几乎相同;该联合测试方法为软岩巷道的支护参数选择提供了依据,为其他类似矿井的松动圈测试提供了一种新方法而且具有重大的指导意义.     

影响黏性土表面干缩裂缝结构形态的因素及定量分析

本文在室内试验的基础上,采用计算机图片处理技术,在对不同黏土厚度、干湿循环次数和土质成分等条件下黏性土干缩裂缝网络进行对比和定量分析的基础上,探讨了聚丙烯纤维对黏性土干缩裂缝的抑制作用和机理。结果表明,土层厚度、干湿循环次数和土质成分对裂缝网络的节点个数、裂缝条数、裂缝长度和宽度、块区个数、块区面积、裂缝率和裂缝网络的分形维数等定量参数均有一定的影响;裂缝网络的节点个数、块区个数和裂缝率是描述其形态结构和几何特征的基本指标;在黏性土中加入适量的聚丙烯纤维能够改变干缩裂缝的发展规律,降低土体的裂隙率,提高土体结构物的稳定性和防渗性能。     

基于R/S法的隧洞围岩变形的分形特征分析

本文将R/S分析法应用于隧洞田岩变形分析中,经过分析计算,得出了田岩变形的分维数,定量描述了变形的分形特征的内在本质规律。实例分析证实,采用R/S分析法对隧洞田岩变形过程进行分析是合理可行的。