水库运行期岸坡消落带红砂岩抗拉强度劣化机制

红砂岩广泛分布于三峡库区,弄清岸坡消落带红砂岩的抗拉强度在水库运行期周期性"湿干"交替作用下的劣化机制,是科学进行水库运行期红砂岩岸坡稳定性分析与评价的重要前提。以三峡库区马家沟滑坡红砂岩为研究对象,自主研发能模拟水压力和"湿干"交替共同作用的岩石抗拉强度测试系统,进行消落带红砂岩在水压力和"湿干"交替共同作用下的劈裂试验;同时,基于扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及吸水率的测试分析,探讨消落带红砂岩抗拉强度的劣化机制。试验结果表明:在水压力和"湿干"交替的共同作用下,消落带红砂岩的抗拉强度随着"湿干"交替作用次数的增加逐渐劣化,劣化幅度逐渐减小最终趋于0;在"湿干"交替作用前期,红砂岩抗拉强度的劣化幅度较大,第1次"湿干"交替作用后,劣化程度最为明显;2~4次"湿干"交替时,劣化幅度相对较大;4次"湿干"交替作用后,劣化幅度逐渐减小为0;红砂岩抗拉强度的劣化是一个不断累积的过程,是内部黏土矿物湿化过程的水化溶解与膨胀、干燥过程的失水收缩,以及水压力作用下微裂隙的增加、扩展等综合作用的结果,且黏土矿物的水化作用引起的碎屑矿物与胶结物之间的胶结变弱效应在其抗拉强度的劣化过程中起主导作用。研究成果可为合理评价红砂岩岸坡的稳定性提供科学依据。     

水库运行期岸坡消落带红砂岩抗剪与抗压强度劣化机制

目前在水库运行期岸坡消落带环境条件模拟方面,对消落带岩石在库水位周期性升降条件下宏观强度劣化规律进行研究时,主要侧重于"湿干"交替作用环境条件的单一模拟,鲜见对水库运行期岸坡消落带岩石所处的岸坡应力、"湿干"交替和库水渗透综合作用的真实环境条件进行模拟。自主研发了能模拟岸坡应力、"湿干"交替和库水渗透综合作用环境的水库岸坡消落带软岩三轴试验系统,以三峡库区马家沟滑坡红砂岩为研究对象,开展红砂岩的单轴、三轴压缩试验,并分析了岩石试样的破坏模式;同时,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试方法,获得红砂岩的微细观结构和黏土矿物成分随"湿干"交替作用次数增加的变化规律。研究结果表明:红砂岩的峰值抗压强度随"湿干"交替作用次数增加逐渐劣化,其中前4次"湿干"交替过程中,峰值抗压强度劣化幅度较大;第6～8次"湿干"交替过程中,劣化幅度逐渐减小。随"湿干"交替作用次数的增加,红砂岩的黏聚力也逐渐下降,第1～4次"湿干"交替过程中,黏聚力的下降幅度较大;第6～8次"湿干"交替过程中,黏聚力的下降幅度明显减小。随"湿干"交替作用次数的增加,红砂岩的内摩擦角有所降低,但变化规律不明显。红砂岩中的黏土矿物因水化反应产生不均匀膨胀、收缩,导致碎屑矿物颗粒之间的胶结作用遭到一定程度的弱化,在宏观上表现为抗剪强度、抗拉强度的劣化;抗剪强度、抗拉强度的劣化使得红砂岩在轴向荷载的作用下更容易发生破坏,是导致峰值抗压强度发生劣化的直接原因,而红砂岩中胶结物胶结作用的变弱是红砂岩峰值抗压强度发生劣化的根本原因;同时,渗透压对峰值抗压强度、抗剪强度的劣化具有一定程度的促进作用。研究成果可为水库运行期岸坡稳定性动态分析与评价提供科学的依据。     

基于裂隙网络的消落带岩体劣化区域分布研究

经过十多年的145~175 m水位波动,三峡库区消落带碳酸岩岩体出现了明显的岩体劣化现象。根据岩溶岩体劣化形成机理与地表水―地下水的活动密不可分,本文首次提出了基于裂隙网络的连通性和水力边界条件的劣化岩体空间分析方法。利用增强Baecher模型、Levy―Lee分形裂隙模型、双变量fisher分布模型和双变量正态分布模型模拟随机裂隙位置和方位,构建定位裂隙与随机裂隙叠加的三维离散裂隙网络。通过裂隙连通性分析,确定连通区位置。考虑水力边界条件,利用相交分析圈定岩体劣化区空间展布情况。以龚家坊消落带岩体为例,验证了方法的有效性,并讨论了大型结构面和层面的重要作用。这一分析方法将有力推动三峡库区岩体劣化及防灾减灾相关工作。     

天然库区消落带综述

从介绍消落带的定义出发,分析了消落带产生的原因,并从生态环境保护、土地利用与保护、边坡稳定性方面阐述了消落带的研究概况,指出对消落带进行系统的研究有利于恢复保护库区生态系统,对合理解决消落带造成的环境问题具有重要意义。     

消落带岩体劣化下顺层岩质边坡动力响应规律试验研究

三峡库区蓄水后导致的消落带岩体劣化和水库诱发地震对岸坡稳定性具有重大影响。采用振动台模型试验探究了消落带岩体劣化下顺层岩质边坡受持续地震荷载作用时的动力响应规律。研究表明：坡体加速度响应具有显著的“高程效应”和“趋表效应”特性,且历经多次地震荷载作用后坡体PGA放大系数衰弱明显,而坡体累积位移、孔隙水压力及土压力随地震荷载持续作用分别呈逐渐增大、增大及减小的变化趋势;坡体阻尼比、自振频率及损伤度随地震荷载持续作用分别呈逐渐增大、减小及增大的变化趋势,且微小地震和强震作用阶段的坡体非线性累积损伤力学模型可分别采用“S”型三次函数和“陡升”型指数函数表征;坡体累积损伤—失稳破坏演化过程表现为坡顶后缘（次级节理和层面）起裂—扩展—贯通、岩体沿复合滑动面整体滑移及完全破坏后岩体呈多尺度破碎块状堆积于坡脚,且消落带岩体受震动、溶蚀及冲刷耦合作用后破碎较严重,并近乎产生整体滑移而形成显著的“凹腔”。     

巫山段消落带岸坡库岸再造模式及典型案例分析

三峡库区在库水季节性升降作用下,库岸边坡形成了一段高程约为30m的消落带。消落带是库岸边坡稳定性的敏感地带。在库水升降、波浪淘蚀等其它外力作用下,消落带库岸的岩土体不断地被冲刷和搬运,从而导致库岸后退,消落带岸坡不断地进行库岸再造。根据三峡库区巫山段消落带库岸考察结果,从地质因素和环境因素两个方面对库岸稳定性影响因素进行分析总结,归纳5类易引发消落带变形破坏的致灾岩组,总结岩质岸坡存在的3种岩体结构变形特征;在对库岸再造比较明显的15例消落带岸坡典型案例分析的基础上,提出5种巫山段消落带岸坡库岸再造类型;并在巫山段消落带岸坡灾害防治典型案例分析的基础上,提出了库岸边坡地质灾害防治的要点和岸坡防护的一些建议。     

澜沧江巴东岸坡倾倒岩体特征及成因机制分析

通过对巴东岸坡倾倒岩体的现场调查研究、室内分析等,对巴东岸坡倾倒岩体的特征、成因机制有了充分的了解,为工程的下一步开展提供了有力的保障。     

峨眉山玄武岩岸坡深部差异风化岩体特征及成因

西南地区某水电工程的峨眉山玄武岩,其岩体风化具有特殊性,存在岸坡内部（或深部）岩体风化局部加强的特殊现象（称为差异风化）。该差异风化岩体在表观特征、分布特征、化学特征及形成环境上具有与岸坡表部一般风化岩体不同的显著特征。以该处差异风化岩体发育分布规律为基础,结合其化学特征、河谷演化过程及浅生改造理论分析其成因机制。研究表明：差异风化不具随水平深度增大风化逐渐减弱特征,分布受长大张性结构面控制,表现为局部的裂隙式风化加剧,张性结构面两侧 5 ～ 15 cm 范围内岩体红度增加;差异风化岩体发生了化学风化,但并未发生明显的脱硅富铝与盐类淋失迁移,仅表现为二价铁减少、三价铁富集;控制性结构面具浅生改造特征,差异风化岩体赋存于浅生结构所形成的相对封闭空间;浅生改造正是导致差异风化岩体形成的根本原因。     

岸坡岩体变形与稳定性研究现状分析

对岸坡岩体变形与稳定性研究现状进行了分析。结果表明,涉及某一因素在升降水全过程条件下对岸坡变形及稳定性影响研究的相关文献很少,指出忽视某因素在升降水全过程中对岸坡影响的全动态过程不满足工程实际情况,并对今后研究热点进行了展望。     

岸坡岩体稳定性赤平投影法分析

结合分香溪中桥桥基岸坡工程地质条件,采用赤平投影分析方法,对桥基岸坡岩体稳定性进行评价与分析,结果表明,宜昌端有滑塌体处于岸坡临空面上,稳定系数分别为1.50,2.40,处于稳定状态;万州端岸坡岩层的倾向与坡向方向相反,没有滑塌体出现在岸坡的临空面上,整个岩体处于稳定状态。     

水盘城际铁路北盘江特大桥岸坡岩体稳定性分析

北盘江特大桥是水(城)-盘(县)城际铁路的控制性工程,岸坡岩体的稳定性直接控制了桥梁选址方案的可行性.文章通过现场调查、现场试验和室内试验分析了岸坡的工程地质条件,基于地形地貌,结合岸坡岩体风化和卸荷特征,建立了岸坡的工程地质数值计算模型.采用结构面空间几何分析法及岸坡岩体应力应变的数值模拟相结合的方法,研究了岸坡岩体...     

岸坡岩体浅表生改造在地应力分带中的应用

根据岩体结构浅表生改造的两类形式,本文对某大型水电站左右岸不同高程平硐的裂隙线密度、裂隙张开率、纵波波速、RQD作了大量统计。统计表明,岸坡岩体结构随深度变化具有明显的分带性,岸坡表部受表生改造影响岩体结构较破碎,随硐深增加,在某一硐深范围内,岩体结构相对较完整,其后由于浅生结构面的影响,岩体结构略微破碎,而后岩体结构较为完整。故岸坡岩体结构由表及里可分为表生改造带、浅生改造带、构造改造带。分析表明岩体结构随着硐深的这一变化规律与应力分带具有明显的对应性,表生改造带对应于应力降低带与应力增高带,浅生改造带对应于应力波动带,因此岩体结构这一分带特征可作为地应力分带划分的重要参考依据。     

三峡工程库区巫山县加筋土挡墙离心模型试验研究

将离心模拟技术应用于三峡工程库区巫山县高度为57m超高加筋土挡墙研究中，对加筋土挡墙墙背土压力分布规律和拉筋的拉力分布规律进行系统研究。特别是精心设计出离心模型试验中三级挡墙的面板与拉筋的联结，较真实地反映了实际工程中加筋土挡墙整体复合结构的力学特性，较详细地介绍了实验模型的制作和实施过程。试验表明，加筋土挡墙墙背土压力随墙高呈两头小、中间大的分布规律，即土压力先随加筋填土深度的增大而增加，达到最大值后便开始减小，并非沿着墙高从顶到底线性增大。拉筋的拉力随着加荷量的增大而增加；拉筋拉力随加荷时间的增长呈动态变化，且出现了两个峰值点。研究成果对探讨加筋土挡墙受力机制、指导移民工程建设具有重要意义。     

坝址区岸坡的风化卸荷特征

介绍了岩体卸荷分带的研究意义及方法，针对岸坡卸荷带的定性划分、岸坡卸荷带划分的定量测试、岸坡应力场的分带性与卸荷分带进行了探讨、研究，最后提出了岸坡卸荷带的综合划分。     

金沙江特大桥岸坡稳定性研究

岸坡的稳定性能是影响桥梁工程使用寿命的重要制约因素之一,以金沙江特大桥左岸土质岩坡为例,采用Morgenstern-Price方法,按照不同的工况对左岸岸坡的稳定性能进行了计算。结果表明:金沙江特大桥左岸岸坡在最低通航水位(540 m),在地震作用下可能发生坡体表面碎石土的不稳定滑塌,在汛期限制水位(560 m)条件下,可能发生沿坡体表面的局部小型滑塌。因此,建议对按照设计坡率开挖后的岸坡进行防护,防护措施可采用浆砌片石抹面,必要时对第2级边坡深层土体进行适当的加固。     

基于原状岩芯的大桥岸坡卸荷带划分

深切河谷岸坡卸荷带发育,卸荷带范围及性质决定着大桥及墩台位置的选取;平硐勘探耗时长、费用高、安全性差,利用半合式单动双管钻探技术采取原状岩芯样,可快速、经济、安全地对岸坡进行勘探,快速有效地进行岩体结构面及RQD的分析统计,以定性及半定量成果确定卸荷带发育情况及性质,为岸坡稳定性评价奠定基础;在某大桥岸坡勘察中首次采用半合式单动双管钻探采取原状岩芯+整体无损岩芯转移保存技术,进行岸坡卸荷带的原位研究,有效证明了该技术可部分替代平硐勘探,为今后类似大桥岸坡卸荷带快速勘探提供勘察经验。     

岩溶隧道裂隙岩体力学特征及处治技术研究

通过理论分析、地质勘测和工程实例的研究方法,分析岩溶裂隙岩体的力学特征,确定裂隙岩体的发育特征,找到合适的注浆方案,为复杂地质条件下隧道工程设计、施工提供理论指导和技术支持,并取得以下结论:(1)通过理论分析,并假设岩体为各向同性和服从库伦定律的基础上,利用σ_1-σ_3坐标面上的岩块和裂隙面的库伦强度曲线的位置关系来研究岩体强度和破坏方式,并分类型阐释了含一条和多条裂隙情况下的裂隙岩体的力学效应。(2)通过对齐岳山隧道的地质勘测和TSP超前地质预报,分析裂隙的特征,提出采用注浆处理的技术路线,并提出了注浆堵水,逐渐排水减压的处治原则,采取分批次注浆的注浆方法,结合钻孔检测的方法,结果显示取得了很好的效果。     

三峡工程库区淹没工业项目投资决策模型研究

结合三峡工程库区淹没工业项目拆迁，应用层次分析法，将各种影响项目的因素用定量方式表示，并考虑资源有限性的制约，建立拆迁项目投资优化决策模型，为三峡工程的迁建工作提供一项有效、全面、实用的决策方法。     

三峡工程永久船闸中隔墩岩体稳定性研究

三峡工程永久船闸闸室段左右线之间备受关注的岩体中隔墩曾在直立坡开挖仅十几米的情况下,其顶面找平砼就出现了裂缝,且随后似有逐渐增多之势,一时,中隔墩能否稳定受到众多质疑,亦立即引起了众多岩体力学专家和有关决策者的高度关注.为此,长江水利委员会进行了专项研究.作者为该项目地质负责人之一,从岩体的变形特征、找平砼裂缝的发育特征、卸荷松弛带岩体的性状等方面综合阐述并科学地评价了中隔墩岩体的稳定性.     

库水位升降作用下土质岸坡变形特征实验研究

库水位升降作用下三峡库区土质岸坡坡体吸水、应力集中及滑移变形,形成不同时段和不同空间部位的裂缝体系。通过模型试验的方法,分析了土质岸坡在一个蓄水降水循环周期内裂缝体系的时空演化分期配套规律。试验结果表明:蓄水初期,裂缝主要出现在岸坡前缘水位线附近,且出现频率高、规模逐渐增大,岸坡出现局部坍塌破坏;蓄水中期,岸坡前后缘均有裂缝出现,但出现频率低、规模减小;蓄水后期,前缘裂缝发育基本消失,后缘裂缝继续发育,岸坡以沿滑动面整体蠕滑为主;水位上升过程中暂停蓄水时裂缝发展缓慢。降水阶段,拉张裂缝主要出现在岸坡坡体后缘,初期降水裂缝出现频率较低,发展缓慢;后期降水裂缝出现频率、规模变大,产生下座变形及下错台坎;水位下降阶段岸坡沿滑动面发生整体缓慢蠕滑。