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。     

三维岩体随机结构面切割方法

三维岩体随机结构面切割及块体分析是块体理论的新发展,成为边坡工程和地下洞室围岩稳定分析的有效手段。通过生成三维岩体随机结构面网络,将结构面相互切割,生成新的面,运用面的回路方法形成块体,然后确定岩体开挖面上的可动块体并找出关键块体。经多次模拟,可以获得岩体开挖面形成的关键块体几何形状和尺度规模等统计特征,为工程系统支护方案提供较可靠的设计依据。     

岩石块体理论中三维随机块体几何搜索

运用地质统计学与计算机技术随机模拟生成三维结构面网络,并在对前人关于结构面地质统计分析、结构面网络模拟、砍树、寻找封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域等研究的基础上,运用交点组合法,通过交点旋转方向及空间位置的判断等过程,形成搜索三维随机块体的方法。运用该方法对边坡交棱处、洞室顶拱进行随机块体的搜索,并对块体的形态、大小及空间分布特征进行统计分析,从而实现了边坡和洞室工程的随机块体分析。算例表明,该方法可以在工程分析中得到较好的应用。     

江坪河水电站溢洪洞洞室及出口边坡稳定性分析

江坪河水电站洞室群及出口边坡处结构面发育,不同产状裂隙面相互组合,对洞室稳定性起控制性作用.以1号溢洪洞为例,采用赤平投影法和块体计算程序分析不同结构面组合下洞室和出口边坡的稳定性.结果表明,1号溢洪洞的溢0+460～溢0+490和溢0+500～溢0+550洞段,结构面组合出现安全系数较小、体积较大块体,建议加大衬砌厚度,采用间距为0.5～1.0 m的钢拱架支护,加设预应力锚索和系统锚杆加固,使洞室边墙抗滑安全系数能满足规范要求.1号溢洪洞的出口边坡关键块体安全系数大于规范要求值,由此判断其出口边坡较稳定.     

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。     

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。     

块体稳定性研究综述

块体理论由于能较合理地分析岩石块体沿结构面的滑动力学问题,一直是岩质边坡及地下洞室中工程岩体稳定性分析的主要方法之一。在国内外研究的基础上,分别阐述了块体的几何识别、可动性判断及稳定性计算方面所取得的成果;并就块体理论在实际应用中所涉及到的结构面空间延伸特征、边坡及地下洞室工程岩体内部关键结构面的存在与否对块体识别的影响,地应力、地震等作用及岩体结构面非完全贯通情况对块体稳定性的影响进行了阐述。指出了不同方法所具有的适用性和优缺点,阐明了在今后的研究中需进一步改进和深化的方向。     

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。     

基于结构面特征的合掌岩石窟稳定性分析评价

合掌岩石窟属于浅埋洞室,其开挖和雕刻过程中的失稳情况主要是洞壁局部块体掉落。为分析评价洞壁的块体稳定性,进行了工程地质调查、工程钻探、声波测试、以及室内试验等工作,得到结构面的产状以及岩体的物理力学性质。采用BQ法对围岩等级进行划分,并采用基于结构面特征的赤平投影对洞室稳定性进行定性评价,运用块体理论进行定量评价。计算结果表明,洞壁及洞顶块体不稳定需进行加固。     

基于岩体结构面特征的地下水封洞库轴向优化

地下水封洞库是国家战略石油储备的主要模式,其主洞室轴向的合理布置,不仅对洞室稳定有利,而且可节省支护成本.库址区岩体结构面特征是洞室轴向布置的决定要素.通过对地下水封洞库工程区地表和深部结构面的调查,确定了库址区岩体的4组优势结构面特征;通过设置不同的主洞室轴向布置方案,运用块体理论分别计算了不同方案下洞室可能形成的关...     

拱坝沿建基面抗滑稳定的体安全系数及其工程应用

对于坝基岩体发育有顺坡向结构面等复杂地质条件的拱坝,通常需要核算大坝沿建基面单滑面或多个平面组成的复合滑裂面的抗滑稳定性,但目前尚无为工程界公认的计算方法,现行拱坝设计规范也未作出明确规定。本文采用非线性有限元与传统的刚体极限平衡法相结合的分析方法,将滑裂面、坝基面、临空面与结构面相互切割、组合形成的潜在滑体作为研究对象,以坝基岩体内部发育的陡倾角结构面为分界面,将滑体离散为多个按串联或并联方式排列的块体,利用各块体的静力平衡条件与相邻块体间的变形协调条件,分析滑体在拱推力等外力作用下的抗滑稳定安全系数,即体安全系数。结合小湾拱坝工程,开展大坝沿坝基岩体发育的浅层卸荷裂隙抗滑稳定性的分析计算,通过实例分析表明本文方法的合理性与工程实用性。     

水电工程危岩体数据采集与稳定性分析

水电工程危岩体往往分布于高山峡谷之中,治理方案对地质勘察提出了更高的要求,通过三维激光扫描及数码摄影技术可以获取高陡危岩体的主要边界条件,以查明危岩体的结构面组成、连通情况、规模、主要影响因素等,进而进行危岩体分区及定性评价.根据岩石单轴抗压强度、结构面特征、地面坡度、结构面不利组合、地下水特征、植被覆盖情况等影响因子...     

基于开挖卸荷劣化的边坡岩体质量评价体系研究

采用3类常规评价体系对卸荷岩体质量进行分析评价,并求解原态和卸荷态岩体力学参数,分析常规评价体系在评价卸荷岩体质量中存在的不足。有针对性地提出了适用于卸荷岩体的质量评价体系USMR法。该法不仅考虑了岩块条件、结构面条件和间距、地下水等RMR法包含的岩体基本性质,还考虑了坡面倾角与结构面倾角、坡面倾向与结构面倾向的关系,另外对开挖方法、卸荷损伤、边坡形态等使岩体质量劣化的因子进行了分析评价。基于USMR法所得的cm值小于常规方法,符合实际情况。所得结论对高边坡开挖工程中岩体稳定分析有一定指导意义。      

二滩水电站进厂交通洞围岩结构体稳定分析方法探讨

二滩水电站交通洞为永久交通要道,洞室围岩为硬质裂隙岩体,结构面的不利组合是导致围岩失稳的重要原因之一。利用赤平极射投影和实体比例投影法进行围岩结构体的稳定分析是行之有效的方法,配合简便计算更能给人有一种量的概念。文中对传统的分析方法和程序的完善作了探讨。     

考虑地下水作用的Goodman-Bray方法改进及应用

反倾岩质边坡的稳定性分析方法一般为Goodman-Bray法,但其没有考虑地下水。对Goodman-Bray法进行改进,推导出了考虑地下水作用的反倾岩质边坡稳定性计算方法,并用MATLAB编写了计算程序。最后以重庆巫溪县中梁水库硝洞槽-郑家大沟反倾岩质边坡为例,采用Sarma法和传递系数法(TCM)对改进的Goodman-Bray法(简称WGB法)进行验证。结果表明:反倾岩质边坡往往受自身岩体结构的控制,条块划分结合结构面产状的Sarma法和WGB法比铅直方向条分的TCM法更符合实际情况,但Sarma法忽视了对条块底面连通性的考虑,使计算结果偏低。综合比较3种计算方法,WGB法更加适用于考虑地下水作用的库岸反倾岩质边坡稳定性分析。     

塑性应变能判据在含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定分析中的应用

由于地质构造作用,一处岩质边坡往往在几个软弱结构面的共同作用下发生失稳,其破坏形式与单一软弱结构面的破坏形式有较大差异,尤其是在地震的往复作用下,其稳定性分析十分复杂,需要合适的判据对其稳定状态进行判别。鉴于塑性应变能具有客观性强,能真实反映岩土体稳定性的特点,本文基于有限元软件ABAQUS 使用强度折减法建立某一实际水利工程含组合软弱结构面岩质边坡震后塑性应变能与折减系数的关系曲线,以震后塑性应变能突变为失稳判别准则对边坡在地震作用下的稳定性进行了分析,并将计算结果与常用特征点位移突变、塑性区贯通判据结果进行对比。结果表明：塑性应变能突变判据与特征点位移突变、塑性区贯通判据得到的结果相近,准确性有保证,且不受观测点选取等主观因素影响,得到的结果唯一,是在分析含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定性时的较优选择。     

三峡水库消落带斜坡岩体劣化过程地质强度指标研究

三峡库区消落带岩体劣化研究多针对室内岩样,难以应用到现场岸坡稳定性分析评价中。本文开展了水库实际运行状态下原位跨孔声波测试和井下电视,获取了不同深度下岩体物理力学参数,改进了GSI系统对岸坡劣化带岩体的描述,拓展了广义Hoek-Brown(H-B)准则在劣化带岩体强度动态评价中的应用,得出主要结论如下:广义H-B准则可以评估、描述原位岸坡岩体强度,结合水位循环消落原位跨孔声波测速,改进并构建了GSI量化取值方法;GSI结合广义H-B准则得到的特征深度强度包线表明,三轴受压应力状态可以提高岩体强度,且可明显抑制岩体劣化;脆-延转换线σ1=4σ3计算的H-B准则适用范围表明GSI系统对岩体劣化评价有宽泛的适用性,且随着GSI下降适用范围下降;通过指数回归构建了考虑劣化过程的GSI(t)、Erm(t)时效曲线,并基于GSI(t)解得不同深度结构面处二、三维强度劣化包线。强度劣化包线显示表层结构面的劣化敏感性高于深层,且表层受劣化影响H-B准则适用范围下降最明显;结合多层面GSI(t)曲线可得三维结构面GSI(t,h)时空函数。这种基于消落带原位跨孔声波的GSI(t)时效函数以及二、三维结构面强度劣化包线分析方法为岸坡岩体劣化评估、稳定性分析和工程治理提供了更加科学合理的新途径。     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

基于非线性有限元法的混凝土拱坝稳定特性分析

由混凝土拱坝的受力特点可以看出,其稳定性主要是依靠坝肩两岸岩体来维持,因此,坝肩岩体的稳定直接关系到拱坝的正常运行与安全,是拱坝设计中较为关注的问题之一。文章结合某实际工程,以大型分析软件ANSYS为平台,以某混凝土拱坝和地形整体为研究对象,针对同一模型,采用超载系数法、强度储备系数法等从不同角度分析坝体结构的稳定性。通过非线性有限元计算分析得出,在不同超载荷载作用下裂缝首先沿坝基面向坝高方向发展,同时坝踵区的裂缝沿坝体坝厚方向扩展,最终趋于稳定。随着强度储备系数的增大,拱坝抗滑稳定安全系数随之逐渐减小,基本呈现线性发展。同时,坝体位移也基本呈线性分布规律,但是,当接近临界抗滑稳定安全系数时,坝体位移明显表现为非线性发展趋势。该稳定分析为充分了解拱坝的结构安全度提供计算依据。