江口水电站岩石力学试验研究

江口电站的大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高139m，坝址岩体中存在大量的软弱夹层，拱座的变表及稳定受夹层的变形特性及抗剪强度控制，为此进行了岩体及夹层变形特性试验，混凝土与基岩，结构面以及岩一身的抗剪强度试验，岩体皮测试，地应力测试以及室内岩石力学试验研究，并据此提出了岩石单轴抗压强度，变形模量，抗剪强度等参数的建议值。     

结构面原位剪切试验在宗格鲁水电站中的应用

宗格鲁水电站在平洞及坝基岩体开挖中揭露到缓倾角结构面,部分为软弱夹层,性状差。为满足RCC重力坝抗滑稳定计算需要,分别对坝基岩体刚性及软弱结构面进行原位剪切试验,获取结构面抗剪强度参数,结合结构面连通率及可能发生的剪切破坏型式,提出合理的抗剪强度参数,供设计专业计算使用。     

缓倾顺向软弱夹层岩体边坡变形机理及稳定性研究

以贵州某边坡为例,基于FLAC3D平台建立含软弱夹层岩体边坡模型,等间距监测边坡垂直开挖后软弱夹层的变形特征可知,此类边坡失稳是沿软弱夹层向临空面缓慢滑动的过程,具有明显的渐进性,属于滑移-拉裂模式。为探究软弱夹层力学参数对此类边坡稳定性的影响,适当扩展软弱夹层参数粘聚力c、内摩擦角φ的范围,采用控制变量法对比分析强度折减法和极限平衡法的计算结果表明,极限平衡法计算偏于安全;软弱夹层参数对边坡稳定的敏感性为:内摩擦角φ粘聚力c。     

含软弱夹层引水隧道锚杆加固试验研究

为了研究引水工程穿越含软弱夹层隧道时围岩的稳定性问题,通过室内模型试验,以水泥砂浆和石膏分别模拟岩体和夹层,采用单轴抗压试验方法研究不同倾角夹层和锚杆倾角、长度及直径对岩体力学参数的影响.结果表明:(1)30°和60°倾角的夹层力学特性明显低于水平和垂直夹层的力学特性,通过加入锚杆方式能极大地提高岩体的强度等力学参数;...     

皂市水利枢纽大坝建基面选择与验证

皂市水利枢纽坝基岩体主要为石英细砂岩夹软弱夹层.软弱夹层性状由好至差依次分为软岩夹层、破碎夹层、破碎夹泥夹层、泥化夹层等4类.夹层分布连续性较差,多有尖灭、交错出现,局部呈透镜体状,受地下水及层间错动影响性状变化较大.以初设勘察资料为基础,依据坝基岩体风化状态、结构类型、岩体完整性、岩石强度、结构面形态与特征、岩体渗透性等具体指标对坝基岩体进行了工程地质分类,通过统计分析、量化数据确定了大坝建基面.施工开挖后与初设进行了对比,验证了初设阶段所确定的建基面准确,分析手段及方法有效、合理.     

桓仁大坝坝基夹层处理的经验教训

桓仁大坝坝基软弱夹层抗滑稳定分析及加固处理中， 由于当时试验方法不符合规范要求， 提供的软弱夹层抗剪与压缩参数偏低， 加之使用的稳定计算模式亦不符实际， 导致大坝坝基采取大规模硐挖回填加固的保守处理方式； 同时硐挖使完整岩体遭受破坏， 岩体松驰使夹层环境恶化。总结分析指出： 良好的夹层处理方式应是尽量使夹层环境不恶化并有所改善。较好的处理方式有： 适当改变基础混凝土形状， 以改善基础应力和渗压分布； 夹层岩体实施锚固， 限制夹层的法向膨胀， 以增强凝聚力， 增大安全度； 系统设置贯穿层面的排水孔，实现排水减压， 防止水力劈裂， 使岩体结构破坏等     

有软弱夹层岩体边坡稳定分析安全系数的确定

具有软弱夹层的岩体边坡稳定性分析，是水利水电工程设计和施工中经常遇到的重要问题．在我国软弱夹层引起岩体边坡失稳的情况较多，已造成巨大的损失．从岩体边坡整体滑动的几种型式出发，述及了以往稳定分析方法与安全系数的选取，以及稳定安全系数大小与边坡失稳的关系，从而根据我国抗剪强度参数的取值原则与设计经验，建议了设计应该遵循的稳定安全系数．     

黄石板岩山危岩岩体力学性质试验研究

 对区内主要岩层进行了较系统的试验研究，包括岩体结构的野外调查、岩块与结构面室内试验、岩体力学原位试验及岩体力学参数经验估算等。对各种试验数据进行了分析整理，得到了岩块、结构面及岩体的物理力学性质参数。然后用岩体分类及Hoek Brown经验方法对各类岩体的力学参数进行了估算。在分析对比基础上，并考虑岩体所处地质条件，给出了各种岩体的计算参数建议值。有限元计算结果表明，参数建议值能较好地反映危岩区岩体的力学性质。     

软弱结构面影响下高拱坝静力分析研究

建立含软弱结构面的高拱坝三维有限元弹塑性模型,混凝土采用Buyukozuturk屈服准则,岩体和软弱结构面采用Drucker-Prager准则,研究软弱结构面距坝位置改变及强度改变对坝体位移、应力及塑性区的影响。对各种组合的软弱结构面进行数值计算,并与无软弱结构面的情况进行了对比分析。结果表明:软弱结构面距坝较远时对坝体力学行为影响较小,距坝距离越近、强度与周围岩体相比较低的软弱结构面对坝体应力与位移的影响越大。     

大藤峡水利枢纽泄水闸坝段深层抗滑稳定性问题

大藤峡水利枢纽主坝为混凝土重力坝。根据前期勘察及施工期开挖揭露,泄水闸坝段坝基岩体发育多条层间软弱夹层,性状较差、连续性好,产状缓倾下游偏左岸,可构成坝基深层滑移边界。针对上述工程地质问题,通过分析软弱夹层分布及性状,确定结构面力学参数;进行软弱夹层与断层、节理空间组合,确定滑移模式;以刚体极限平衡法进行滑面深度的敏感性分析,并进行坝基深层抗滑稳定性计算,评价坝基深层抗滑稳定性;对不满足规范要求的坝段,亦在计算成果基础上,提出了针对性处理措施,取得理想效果。研究成果可为大型水利水电工程重力坝深层抗滑稳定性研究提供启示和借鉴。     

基于强度折减法的花石崖危岩体稳定因素数值分析

危岩体一般处于非稳定或极限平衡状态,影响危岩体稳定的因素很多,而地质勘探往往难以给出危岩体的准确参数。以金沙江花石崖危岩体为例,主要考虑了危岩体裂缝位置和深度、裂缝中水压力大小、危岩体强度参数以及危岩体下部软弱岩层参数等因素。使用FLAC~(3D)软件基于强度折减法计算分析各因素变化对危岩体安全系数的影响。对比计算分析结果表明,裂隙水压力和危岩体下部软弱岩层参数对危岩体稳定影响较大,在危岩体治理中应加固下部软弱岩层以及封闭上部裂缝,防止雨水汇集。     

复杂滑带条件下的岩体 参数反演研究

结合1967年稚碧江唐古栋滑坡1 -1剖面模型,综合比较分析了相关岩体各工况下的稳定 性,确定了最危险工况,以极限平衡原理确定了最危险滑面下强度参数,并取其满足规范要求的最低 稳定性标准为反演目标。由于滑带可能穿越不同的岩层,反演过程中需要分别对不同岩层进行危险滑 带搜索,以确定未知岩层的力学参数。结果显示岩体参数反演在工程上具有较高的可靠性,可为实际 边坡工程提供重要的依据。     

顺层边坡松动岩层工程特性及工程处治措施

通过对松动岩层的形成机制和工程特性深入分析,显示松动岩层和原岩层有本质区别,由于松动岩层孔隙张开、泥质充填等不利因素,其抗剪强度和原岩层相比差异显著;通过极限平衡方法对工程实例中的松动岩层滑坡进行反分析,结果表明松动岩层充分泥化后强度大幅下降,不能简单通过原岩强度折减得到。勘察阶段应将其作为特殊岩体对待,有条件的情况下应进行现场槽探,弄清松动岩层具体情况。边坡开挖后,松动岩层易于软化而导致大面积滑动,因此建议在边坡开挖前采用抗滑桩预先加固、开挖坡面后采用锚杆(锚索)框架加固坡面、并做辅以坡体截排水的综合工程处治措施。     

岩体工程力学参数取值方法研究Ⅰ:原位试验与定量类比

针对合理确定岩体工程力学参数的难题，在原位试验技术、定量类比方法和数值仿真试验等方面开展了系统研究，形成了包含“一设备、一库、一平台”综合确定岩体工程力学参数的方法体系。本文研发了适用于常规地质钻探的岩体质量随钻测试和岩体力学参数原位试验设备，建立了依据随钻实测参数评价岩体质量的方法以及岩体强度、耐磨性指标与随钻参数的定量关系，提出了通过孔内弹模剪切试验快速获取不同岩层岩体抗剪强度和弹性模量的技术和方法；同时，构建了包含81个工程681组不同类型岩体抗剪强度试验资料数据库，深入研究了不同类型岩体抗剪强度参数的统计特性，提出了基于Bayes方法和可靠度理论，利用大样本数据库资料和少量具体工程试验成果来确定岩体参数的定量类比方法。     

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。     

基于SHPB的复合岩样动态力学特性数值模拟

复合岩层的动态破坏问题在工程中越来越多,因此研究其动态破坏机理很有必要。采用PFC^2D软件建立分离式霍普金森压杆(SHPB)数值模型,模拟了复合岩层试样在不同倾角及不同应变率下的动态破坏过程。研究表明:随岩层倾角的增大,复合岩层试样动态抗压强度、动态弹性模量曲线整体呈先减小后增大的近“V”字型变化;动态抗压强度随着应变率的增加而增大,而动态弹性模量受应变率的影响较小;复合岩样裂纹以拉伸为主,随着应变率的增大,试样的动态破坏破碎程度越来越严重;试样的宏观破坏模式受细观裂纹的数量及贯通情况综合影响。研究结果有助于理解复合岩层动态破坏规律。     

黏塑流变本构模型力学参数敏感性分析

在岩体流变数值模拟中,岩体本构模型力学参数成为计算结果准确性的一个关键因素。在前期研究的基础上,开展了黏塑流变本构模型的力学参数敏感性分析。以3个围压下整体参数辨识结果作为基准值,将此基准值中的每一个参数分别增加20％,40%和减少20％,40％,其他参数保持不变,先推导流变本构计算应变值,然后求得计算应变值与试验应变值的差值,根据该差值求得总误差相对变化量,以此总误差相对变化量来衡量因参数变动而使得计算应变值偏离试验应变值的趋势和程度。在参与敏感性分析的6个参数中,E的敏感性最高,m,β 2个参数分区段具有较高敏感性,γ,n 2个参数次之,参数g敏感性最差。通过6个参数敏感性分析,明确了该本构模型中力学参数对计算结果准确性的重要程度,从而为参数取值提供了参考。     

南水北调西线隧洞砂板岩互层围岩稳定性研究

以南水北调西线工程输水隧洞为原型,针对其A围岩为砂板岩互层的特点,通过对实验室测得的岩石力学参数进行折减,利用数值模拟软件3DEC模拟了圆形无支护隧洞围岩应力应变随埋深、岩层倾角、洞径等因素改变而变化的规律,最后与地质探洞的现场观测结果进行了对比。得出结论：随岩层倾角的改变,隧洞围岩的最大位移值和塑性区范围都发生了变化,倾角为0°时,隧洞围岩自稳性最好,倾角为45°时,隧洞围岩稳定性最差;岩层倾角的变化对板岩的影响较大;随着埋深、洞径的增加,围岩的破坏形式由局部劈裂剥落向塑性挤出、膨胀坍塌转变。     

管棚支护在长河坝隧道施工中的应用

介绍了开挖穿过软岩或裂隙岩层的隧洞时采用的超前管棚支护技术的设计参数和施工要点。     

基于双滑面模型的混凝土重力坝深层抗滑动力稳定分析方法

地震作用下混凝土重力坝的深层抗滑稳定是设计关心的问题。应用刚体极限平衡方法,并与有限元相结合进行重力坝深层抗滑稳定动力分析,制定了相关的计算流程:①通过黏弹性地基模型考虑地基岩体的辐射阻尼效应;②通过不同岩体中地震波速的分段处理确定入射波在不同岩体中的传播时间,从而考虑岩层的不均匀性;③应用直接计算截面内力的方法提取有限元结果中的滑动力和阻滑力,并采用规范给出的抗滑模型进行深层抗滑稳定分析;④通过敏感性分析确定了双滑面模型的2个关键参数,并比较了地基均匀性对结构变形和稳定的影响。基于上述计算流程,结合小南海重力坝工程实例,计算了地震作用下重力坝深层抗滑稳定安全系数,计算结果验证了方法的有效性,并与常规方法作了对比,其一致性较好。