三峡永久船闸高边坡变形监测设计及成果分析

三峡永久船闸高边坡变形及稳定是船闸施工安全和运行正常的关键。在边坡开挖过程中有效观测岩体变形量,掌握岩体变形特性,进而分析预测岩体的变形趋势,对指导边坡开挖及动态设计,确保船闸后期施工和运行期的安全是至关重要的课题。变形监测的优化设计、成功实施及准确的监测成果是完成这个课题的重要保证。永久船闸监测设计遵照“突出重点,兼顾全局,统一规划,分期实施”的总原则进行,变形监测项目主要有表层岩体变形监测,深层岩体变形监测。永久船闸高边坡变形监测系统主要由水平和垂直位移监测网、监测点、倒垂线、引张线、伸缩仪等项目组成,通过三峡工程永久船闸变形监测的设计与实施,证实三峡永久船闸高边坡变形监测资料能正确反映岩体变形情况,为危险块体及岩体裂缝的处理及时提供了准确的监测数据,使施工措施和设计更完善。     

三峡船闸高边坡岩体稳定性断裂损伤模型研究

用杆加固节理裂隙央体，其效果是十分明显的，但目前尚缺乏相应的有效计算。根据应变能等效假设和自洽理论，建立了加锚节理岩体在复杂应力状态下的本构关系及其损伤演化方程。应用所提出的本构关系和损伤演化方程，对长江三峡工程的船闸高边坡的稳定性进行了分析，重点分析了节理尖端产生次生裂纹的生、用加锚来减小节理损伤演化区和边坡有量的效果。分析所得的开挖边界上的位移植与原型观测值颇为一致。     

船闸高边坡施工期安全技术措施

永久船闸高边坡开挖的难题之一是如何保证施工期边坡的安全稳定。其主要措施是设置系统锚索，系统结构锚杆，随机锚索和随机锚杆。对马道和顶部平台采用混凝土封闭，直立坡顶部10m范围进行锁口喷混凝土封闭，拦截地表水不入渗岩体；对顶部直立坡8－12m范围进行锁口锚杆支护，对一些在开挖过程中有可能造成坍滑的块体，根据地质情况并结合设计部门的意见，在开挖前或开挖过程中进行加固。对永久船闸高边坡施工期的安全技术措施作了详细介绍。     

三峡工程船闸高边坡多点位移计形变分析

根据三峡永久船闸高边坡多点位移计监测资料选取典型测孔进行回归分析。结果表明，对边坡变形影响最大的因素是开挖因素，随着船闸闸槽的下挖，边坡临空面的水平地应力逐步释放，边坡高度逐渐增大，边坡边界条件发生变化，使得边坡岩体向临空面变形。开挖强度越大、变形速率越大。由于锚固措施的使用开挖结束后，岩体深层变形逐渐趋于稳定。说明船闸边坡深层变形是稳定的。     

三峡工程永久船闸高边坡岩体变形监测及变形特征分析

根据三峡工程永久船闸高边坡变形监测成果，对船闸边坡岩体的变形特征及其影响因素进行了分析，永久船闸边坡岩体的变形主要与岩性及地质结构、开挖进程，地应力释放等因素有关。对实测位移与计算位移也进行了比较并对船闸开挖完成后的最终变形进行了预测。最后认为，船闸边坡整体地质条件较好，只要施工得当加上及时支护，其稳定性是能够得到保证的。     

物探技术在三峡工程高边坡岩体研究中的应用

在以往对三峡工程永久船闸高边坡岩体的研究中,一个共同点是未对高边坡岩体力学参数进行现场测试.为此采用电磁波层析成象、地震波跨孔及钻孔声波测井等地球物理探测技术,对三峡工程永久船闸中隔墩高边坡岩体性状进行了研究,确定了边坡岩体爆破、卸荷损伤程度及范围,圈定了边坡岩体表层松动带、卸荷变形带及应力调整带,并分析了中隔墩边坡岩体各向异性特征及爆破卸荷损伤的优势方向,其结果与实际情况吻合.     

三峡永久船闸高边坡稳定性几个问题的分析

通过对永久船闸高边坡详尽的地形、地质资料、施工开挖、锚固资料和多种类型变形监测成果的综合分析，对边坡变形的发展过程及影响变形的因素、边坡开挖岩体的卸荷特征、分带及其岩体特性的影响做了深入分析和全面论述。根据边坡变形特点，结合临时船闸和升船机边坡变形的全过程的分析，对永久船闸高边坡开挖施工结束后的变形发展趋势、变形阶段以及时效变形量等做了分析预测。得出结论如下：边坡岩体变形主要发生在施工开挖期，开挖停止后，岩体变形收敛明显，并逐渐趋于稳定，开挖期后的时效变形量，因地质、地形条件不同而有差异，开挖期后的过渡期仍有较大的变形量，在混凝土浇筑，金结安装时应给以足够重视。建立多因子的统计学模型，是研究边坡岩体时效变形和预测边坡变形位移量时的一种实际可行的方法。     

三峡永久船闸高边坡的预应力锚索工程施工

结合三峡永久船闸边坡高度大、路线长、边坡轮廓复杂、人工深切开挖后地应力突变等特点，采取了防渗排水及预应力锚索锚固、锚杆、喷混凝土等几类支护加固措施，其中预应力锚索锚固主要用于船闸至关重要的主体段部位及闸墙项以上的斜坡段．监测仪器观测资料表明，监测的数值与设计计算值基本一致．从直观上看，边坡潜在的不稳定块体经过加固处理，至今未出现任何问题，证明预应力锚固取得了良好的效果．     

三峡升船机及临时船闸高边坡岩体变形分析

结合三峡水利枢纽升船机及临时船闸高边坡岩体的变形监测资料，分析了边坡开挖爆破以及形成的临空面，温度和降雨量对高边坡岩体变形的影响规律，建立了岩体变形模型。通过分析，说明升船机及临时船闸高边坡岩体是安全的。对升船机及临时船闸高边坡岩体的变形分析将提高人们对人工开挖高边坡岩体变形的认识，为以后工程的岩体边坡开挖设计提供依据。     

三峡临时船闸高边坡系统锚杆应力回归分析

对三峡临时船闸高边坡及升船机高边坡系统锚杆的监测结果进行了分析，根据锚杆应力和温度随时间变化的特征，将锚杆的应力变化分为5种类型，分别进行回归分析，并讨论了影响锚杆应力变化的地质因素。所得到的回归方程回归效果显著，通过回归方程可进行短期预报。同时也证明了随着时间的增加，锚杆的应力变化和温度变化呈现出一定的相关关系。先分类然后进行回归分析的主方法简单、直观，对锚固工程具有一定的实用价值。     

三峡工程双线五级船闸高边坡深层岩体变形监测

三峡工程双线五级船闸深层岩体变形监测成果表明,船闸开挖引起的岩体垂直变形表现为同弹,最大回弹变形10．39mm;岩体水平向位移表现为向闸室方向,最大变形为26．14mm,随着开挖的结束,变形基本趋于稳定,目前高边坡深层岩体处于稳定状态。     

三峡工程双线五级船闸中隔墩岩体变形监测成果分析

本文对三峡双线五级船闸中隔墩岩体变形监测资料进行了分析．通过分析认为,中隔墩由于三面临空且各部位地质条件差异较大等原因,在闸室开挖过程中变形较为复杂,总体上岩体呈现向临近闸室临空面位移;在二、三、四闸首部位两侧表层测点呈现同向位移,仅反映表层岩体位移情况,主要受闸首地质条件及两侧闸室开挖次序有关;中隔墩岩体变形在开挖结束后收敛很快,目前变形稳定。     

三峡工程双线五级船闸高边坡岩体声发射监测

本文介绍了双线五级船闸高边坡岩体声发射监测技术的应用情况,并对声发射监测成果进行了初步分析。监测成果反映,双线五级船闸高边坡岩体声发射能量较低且大多发生在开挖期间,随边坡支护工程完成,岩体声发射事件迅速减少,目前基本为零,表明边坡岩体处于稳定状态。双线五级船闸高边坡岩体声发射监测技术的应用取得了良好的效果,为今后其它工程高边坡岩体声发射监测积累了经验．     

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。     

斜坡岩体中有压隧洞受力变形特性研究

斜坡岩体中有压隧洞的开挖及后期注水过程中,坡体下滑力对隧洞受力变形的影响及水压对隧洞围岩的影响是一个复杂的交互作用过程.斜坡滑动产生的下滑力会对洞室产生挤压作用,同时洞室内水压又要求洞室距离斜坡面不得小于某一极限值,可见滑动面附近是应力变化敏感区.斜坡岩体中浅埋有压隧洞是其中最不利的一种情况,在隧洞离斜坡面不同位置时,在平面应变条件下,定性分析了隧洞的受力变形行为.计算结果表明,对于浅埋情况,当隧洞离斜坡面水平距离约大于5倍隧洞半径时,滑坡产生的下滑力对隧洞的挤压作用显著减弱.可见,避开这个应力变化敏感区域对洞室的施工和后期运行比较有利.     

具有复杂变形特征的倾倒变形岩体分带及稳定性

倾倒变形是河谷地区层状岩质边坡一种典型的变形破坏方式。星光三组倾倒变形岩体位于溪洛渡水电站库区,变形体范围内地层从寒武系筇竹寺组至志留系连续分布,碎屑岩与碳酸盐岩表现出复杂的倾倒变形特征。为全面评价变形体的稳定性,借鉴《水力发电工程地质勘察规范》,建立倾倒变形分带标准并确定各带的岩体质量级别;在此基础上,综合各类岩体的岩石室内试验成果和坝基岩体力学参数经验值,采用工程类比方法确定出各变形带不同岩性的物理力学参数;选取岸坡强变形区,运用极限平衡方法进行稳定性计算,其结果与蓄水后岸坡表现出的变形迹象吻合。研究结果对倾倒变形岩体的稳定性评价有一定的借鉴意义。     

高切坡超前支护锚杆受力机制研究

超前支护锚杆能在边坡开挖前对危险性高切坡进行超前加固,可以有效地降低边坡开挖施工期间的破坏,是边坡工程加固的新思路。采用有限差分软件FLAC2D,分析了超前支护锚杆与高切坡相互作用中超前支护锚杆上轴力、剪应力的大小、分布特点及与开挖面的距离关系。研究结果表明：超前支护锚杆轴力呈“抛物线”形式分布,剪应力总体上呈“正弦线”形式分布。剪应力在中性点处为零,轴力在中性点处最大。     

基于BP-ARIMA的混凝土坝多尺度变形组合预报模型

针对大坝变形常规统计预报模型在监测信息挖掘时的优势单一性及预报精度欠佳等问题,视大坝变形观测资料为非平稳时间序列,从影响大坝变形的因素出发,将其分为周期性影响因素与随机影响因素,利用多尺度小波分析方法将大坝变形监测序列分解并重构,结合BP神经网络与自回归积分滑动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model,简记ARIMA)对其随机信号与系统信号分项训练预报,并将其预报值相叠加,据此,应用时间序列原理提出了一种基于BP-ARIMA的混凝土坝多尺度变形组合预报模型。工程实例分析表明,所建组合模型较常规模型能够有效挖掘监测信息中所蕴含的有效成分,预报精度显著提升,且计算分析过程简便,为高边坡及水工建筑物中其他监测指标的预报提供了新方法。     

基于多重约束优化的滑坡变形组合预测研究

为实现滑坡变形的高精度预测,进而达到滑坡稳定性判断的目的,首先采用BP神经网络、支持向量机及GM(1,1)模型对滑坡变形进行传统的单项预测,且为提高单项预测精度,再采用遗传算法、粒子群算法及半参数法对各单项预测模型进行优化;其次基于多种组合指标,采用累加法和累乘法确定综合组合权值,实现对滑坡变形的组合优化预测。结果表明:组合预测结果的精度及稳定性均高于单项预测,而在综合权值的确定过程中,累乘法要优于累加法,且最优组合预测结果的相对误差平均值和标准差分别为0.81%和0.62%,具有较高的预测精度及稳定性,验证了预测思路对滑坡变形预测具有较好的适用性和有效性。