三峡工程左岸厂房坝段深层抗滑稳定的物理模拟

通过建立三峡工程左岸厂房坝段坝基的地质概化模型，采用物理模拟方法对其深层抗滑稳定性问题进行了系统研究，获得了典型坝段的滑动破坏机理与稳定安全系数。在此基础上，对坝基在处理措施进行了讨论，从而为该坝段的深层抗滑稳定性安全评价与基础另固处理设计提供了有重要参考价值的科研依据。     

光照水电站坝基岩体质量检测研究

 光照水电站大坝为目前国内在建的最高的碾压混凝土重力坝。坝基开挖后,为复核坝基岩体力学指标,分析前期勘测设计工作的合理性,并考虑在适当的条件下对200 m级大坝的建基面进行优化,受业主委托,中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院对建基面进行了全面、系统的地质检测及岩体质量研究。此过程中采用了地质雷达、孔间声波CT、钻孔彩色录像、钻孔变形模量测试及钻探、压水试验、现场试验和室内物理力学试验等综合手段,获得了丰富的坝基岩体力学参数资料。结合地质编录资料,地质人员对检测成果进行了详细的地质分析。根据检测结果,该电站坝基岩石坚硬、岩体完整、岩溶相对不发育、地下水不甚活跃,坝基岩体具有足够的抗压强度、完整性、均一性,具有足够的抗滑稳定性及比较均一的岩体变形参数。经设计复核,除沿F1断层带需经专门处理外,前期所推荐大坝建基面高程的岩体质量及相关力学参数指标能满足坝基变形及抗滑稳定要求。     

小湾高拱坝整体稳定三维地质力学模型试验研究

 结合小湾高拱坝坝肩坝基的地形、地质特征、软弱结构面分布状况、浅层松弛卸荷现象以及加固处理方案,建立三维地质力学模型,研制主要断层的变温相似材料,运用超载与降强相结合的综合法对整体模型进行破坏试验。通过试验获得小湾拱坝坝肩坝基的变形特征、失稳的破坏过程、破坏形态及破坏机制,得到强度储备系数为1.2,超载系数为3.3～3.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定综合法试验安全系数为3.96～4.20。对试验数据的综合分析得出,两坝肩中上部高程部位由于对断层和蚀变带采用了混凝土洞塞置换,其变位相对较小,破坏形态和破坏范围相对较轻,说明混凝土加固洞塞置换起到较好的加固效果。根据试验显示的破坏形态和破坏区域,建议对右坝肩下游1 245 m高程以上的断层F11和F10做一定范围的处理,对左坝肩推力墩以上部分岩体进行适当的加固处理。     

建基岩体摩擦系数对重力坝抗滑稳定影响分析

本文以重庆地区某重力闸坝为实例,介绍了混凝土与建基岩体摩擦系数对重力坝抗滑稳定影响.。通过对坝基泥岩进一步的岩石力学试验证明了试验方法方法和试验条件的不同对软岩力学参数的影响是十分显著,在试验基础上考虑坝基岩体地质代表性和软岩的具体特点,将混凝土与泥岩的抗剪摩擦系数由0.42提高至0.55,用重力坝抗滑稳定分析软件对抗滑稳定计算分析较为敏感的摩擦系数f值进行了计算,结果安全系数大大提高。根据水工建筑物大坝设计相关规范要求,在不改变大坝使用功能条件下,对大坝结构进行了优化并采纳应用,节约工程投资20%左右。     

特高拱坝基础破坏、加固与稳定关键问题研究

特高拱坝的坝基条件大都比较复杂,基础岩体的破坏、加固与稳定评价出现一些关键新问题:坝基岩体力学参数合理取值;坝踵、坝趾基础开裂机制;坝肩非典型软弱蚀变带的处理;贴角区灌浆时机选择;坝趾锚固力损失评价以及大坝-基础非线性稳定分析等.传统的分析方法和加固处理措施日益受到挑战.结合实际工程,就如上问题涉及的研究方法、处理措施...     

大岗山双曲拱坝整体稳定三维地质力学模型试验研究

针对大岗山双曲拱坝的工程地质问题,采用三维地质力学模型试验技术,研究坝体和坝肩从加荷到破坏的整个过程和机制.试验过程模拟大坝基础的不连续岩体条件、岩体力学特性和整体双曲拱坝.试验考虑拱坝上游超载情况,同时还模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响,为此研制适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术,并在一个模型上进行强度储备与超载相结合的综合法试验.试验结果给出拱坝在正常蓄水位和降强之后超载作用下的位移场,获得坝体和坝肩的变形及分布特征、内部断层典型测点的相对位移,揭示拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制.得到强度储备系数为1.25,超载系数为4.0～4.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为5.0～5.6.对试验数据的综合分析,可以评价边坡的稳定性,并针对坝肩的薄弱环节提出加固处理措施建议.     

三峡左厂3#坝段深层抗滑稳定三维有限元分析

建立了包含基岩内大量节理裂隙和断层并且反映它们的真实产状和分布的三维有限元计算模型,研究了三峡工程左厂3#坝段的深层抗滑稳定问题,提出了一个合理实用的坝基安全系数的判断原则,给出了合理的基于强度储备概念的左厂3#坝段抗滑稳定安全系数。     

武都水库18号坝段深层抗滑稳定性分析

采用有限差分强度折减方法研究了武都水库大坝加固前后坝基深层抗滑稳定性问题,并与极限平衡方法计算结果进行对比,结果表明,强度折减法的计算结果合理可靠,坝基加固措施效果明显。     

基于应力-渗流耦合的三维坝基抗滑稳定性分析

向家坝水电站二期工程大坝坝基岩体抗滑稳定问题较为突出,坝基岩体的稳定性对整个水电站的正常运行具有至关重要的作用。针对该坝基典型坝段基岩在正常蓄水位工况下,采用三维强度折减方法进行抗滑稳定性分析,失稳判据采用常用的弹塑性计算不收敛和坝基关键点位移突变两种方法,计算结果表明:以计算不收敛得到的安全系数为3.62;以塑性区贯通和关键点位移突变作为失稳判据,则安全系数为3.2左右,且由当前参数计算得到的坝顶、坝踵与坝趾等三个特征点位移均指向下游方向,说明在该工况下坝体有向下滑动的趋势。     

大藤峡闸坝典型坝段坝基稳定模型试验研究

在工程荷载和渗透水压的共同作用下,水闸工程坝基岩体强度和变形参数极易产生弱化,这对工程的安全建设和运行极其不利。针对大藤峡闸坝基岩的多层单斜和软弱夹层长大密集等不利地质条件,有必要对泄水闸坝段基础的滑移破坏模式做进一步研究。本文采用综合法地质力学模型试验,对大藤峡典型坝段闸坝与地基的整体稳定性进行破坏试验研究。通过超载和降强两种方式,获得了闸基在正常状况、降强阶段和超载阶段的变位特性,探明了闸坝与基础的破坏过程及破坏形态。研究结果表明,在降强和超载两阶段,坝基变位均较正常工况有所增加,且埋深较浅的软弱夹层变位更为明显。随着超载倍数增加,软弱结构面R9、R14、R17、R19的浅表层部分相继开裂,最终表现为沿基础表层滑动失稳的趋势,揭示浅层结构面对闸坝与地基的变形稳定起控制作用。     

胶凝砂砾石坝深层抗滑稳定模型试验研究

胶凝砂砾石坝(CSG坝)是一种新坝型,目前学术界主要针对坝体的结构形式、应力分布及结构强度等方面展开了研究,而关于地基对CSG坝的影响相关研究较少.通过设计地质力学模型试验,模拟了CSG坝在复杂地基上的正常运行及破坏状态.具体为,以守口堡大坝的典型坝段及武都水库#18坝段址区的坝基为研究对象,采用超载法,对模型进行了破...     

复杂地基上高拱坝开裂与稳定研究

研究复杂地基上高拱坝坝面开裂与稳定的力学机制,这些机制涉及到大坝温度变化、大坝的基础弱化、渗流影响等.首先从分析大坝坝面裂纹细观开裂扩展的主轴本构力学机制、节理岩体的宏观开裂强度条件.然后提出大坝破坏的机构条件作为大坝整体稳定的判据.最后结合复杂地基的溪洛渡拱坝,运用提到的开裂与稳定模型,分析大坝在超载工况下,裂纹从细观裂纹扩展到宏观开裂,以至大坝失稳的全过程;分析建基面的点安全度随超载变化规律以及大坝的整体稳定.结果显示提到的分析方法有较好的应用价值.     

Stability assessment of the Three-Gorges Dam foundation, China, using physical and numerical modeling—Part I: physical model tests

Foundation stability is one of the most important factors influencing the safety of a concrete dam and has been one of the key technical problems in the design of the Three-Gorges Project. The major difficulties lie in two facts. The first one is that the dam foundation consists of rock blocks, with joints and so-called ‘rock bridges’ and the gently dipping joints play a critical role in the foundation stability against sliding. The second one is that, even in the regions where the gently dipping fractures are most developed, there are no through-going sliding paths in the rock mass due to the existence of the rock bridges; so the dam could slide only if some of the rock bridges fail, so as to create at least one through-going sliding path. To date, due to unavoidable shortcomings in physical and numerical modeling techniques, there is not a single satisfactory method to solve the problem completely. For this reason, the integration of multiple methods was adopted in this study and proved to be an effective and reliable approach.This Part I paper describes work based on the results of geological investigations and mechanical tests, relating to the geological and geomechanical models of the Three-Gorges Dam, and then a systematic study procedure was developed to carry out the stability assessment project. Then, 2D and 3D physical model tests for some critical dam sections were performed. In the physical tests, based on similarity theory, various testing materials were selected to simulate the rock, concrete, fracture and rock bridge. The loading and boundary conditions were also modeled to meet the similarity requirements. The failure mechanism was derived through a progressive overloading that simulated the upstream hydrostatic pressure applied to the dam, and the factor of safety was defined as the ratio between the maximum external load inducing the start of sliding instability of the dam foundation and the upstream hydrostatic load. The experimental results indicated that the stability of the Three-Gorges Dam foundation satisfies the safety requirements. Nevertheless, further discussions demonstrated that because of the incomplete definition of factor of safety adopted in the physical model tests, it is also essential to study the stability of the Three-Gorges Dam foundation using numerical modeling, which will be presented in the companion Part II paper.     

高拱坝坝肩坝基整体稳定地质力学模型试验研究

锦屏一级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站。工程主要开发任务是发电，同时还兼有拦沙、防洪、蓄能作用。该工程大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高305m，为目前世界上最高拱坝。坝址区地质构造复杂，两岸谷坡为近千米的高陡边坡，两坝肩岩体内存在断层、煌斑岩脉、层间挤压带、深部裂隙等各类软弱结构面，对拱坝坝肩坝基稳定带来不利影响。采用三维整体地质力学模型试验研究方法，研究了锦屏一级高拱坝坝肩坝基的整体稳定性。试验中充分考虑了影响坝肩坝基稳定的各种因素，既考虑拱坝上游超载情况，同时还重点模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响，为此研制了适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术，并在一个模型上进行了强度储备与超载相结合的综合法试验。通过试验获得了坝肩坝基的变形及分布特征、失稳的破坏形态和破坏机理，确定了拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为4．7～5．0，评价了工程的安全性，并针对坝肩的薄弱环节提出了加固处理措施建议。     

木里河立洲拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

采用三维地质力学模型超载法试验,对立洲拱坝的整体稳定性进行研究,在模型中充分反映断层、层间剪切带、裂隙密集带及长大裂隙等复杂地质构造对拱坝与地基整体稳定性的影响。通过超载法破坏试验获得坝体、坝肩、坝基岩体及结构面的变形特征、破坏失稳过程、破坏形态和破坏机制,揭示影响稳定的控制性因素和工程薄弱部位,确定拱坝与地基在各阶段的超载安全系数为：起裂超载安全系数K1 = 1.4～2.2,非线性变形超载安全系数K2 = 3.4～4.3,极限超载安全系数K3 = 6.3～6.6。通过对比分析类似拱坝工程的超载法试验结果可知,立洲拱坝的超载安全系数在统计分布范围之内,但两坝肩中上部的岩体和结构面局部破坏较严重,需对这些薄弱部位进行重点加固处理,以进一步提高坝与地基的整体稳定安全性。     

Three-dimensional stability analysis of the dam foundation at Baise

It is usually difficult to determine the actual safety factors of rock masses in an ordinary two-dimensional stability analysis if the safety factors of the different cross sections in the rock mass vary significantly. In addition to the actual slope, arch dam abutment, and the actual foundation of a high building, another example is that the different cross sections of the foundation in the monolith of a gravity dam vary significantly, just like the condition at the overflow dam in the Baise project. A three-dimensional stability analysis method based on the upper-bound theorem was employed to solve this problem. The parameters used in the analysis were obtained from geomechanics tests, as well as continuity simulations of the randomly distributed joints. Two failure patterns against sliding are analyzed. One pattern is the foundation slide along deep-seated planes which were determined by calculations. The other pattern is the foundation slide along the planes across the bottom of the high steps in the foundation pit. The results indicate that a special overflow dam monolith can be considered to be safe in case of considering the three dimensional effect. However, a key wall with a depth of 5m must be constructed at the upper side of this monolith in order to ensure the safety of the foundation. Translated from Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(3): 533–538 [译自: 岩土力学与工程学报]     

向家坝水电站左岸坝基破碎岩体渗透变形特性试验研究

坝基岩体的渗透变形特性关系到大坝能否安全运行。针对向家坝水电工程坝基存在的挤压破碎带问题,通过常规的渗透变形试验方法和改进后的渗透变形试验方法,对左岸坝基破碎岩体渗透变形特性进行了全方位的试验,通过综合分析 3 种不同试验方法得到的试验结果,深入研究了坝基破碎带岩体的渗透变形特性。研究表明左岸坝基破碎岩体受扰动越严重,其临界水力坡降值就越小;在分析引起临界水力坡降差异的本质原因后,提出了坝基破碎带的临界水力坡降合理取值建议。