某山区公路岩质边坡开挖效果数值模拟分析

通过数值模拟计算软件模拟某山区公路岩质边坡开挖后边坡应力、应变及变形破坏的情况,体现了开挖卸荷、断层、覆盖层对开挖边坡稳定的影响以及易发生变形破坏的部位;数值计算结果也为边坡开挖施工预加固提供参考。     

不同锚固方式下软弱破碎岩质边坡渐进破坏特性的模型试验研究

在软弱破碎岩体中进行人工边坡开挖,往往因局部坡体应力集中或变形过大而导致边坡失稳破坏,为此需要采用大量的锚杆加固岩体。为进一步了解该类边坡的变形破坏机制及其支护加固效果,以 Ⅳ 类围岩为参照对象,将其等效为单一均质地层,并根据相似理论建立其地质力学模型,随后开展了不同锚杆加固方式下岩质边坡破坏特性的试验研究。试验结果表明,当不采取加固措施时,软弱破碎岩质边坡的塌方主要是由于坡顶岩体的张拉和坡脚岩体的压剪共同作用的结果,且往往呈渐进性破坏机制;当采取锚杆加固时,一方面,锚杆加固可有效提高边坡岩体的承载能力和抵抗变形能力,锚杆的作用主要体现在抗剪止裂和抗拉伸两个方面,另一方面,不同的锚杆直径、锚杆长度和锚固间距对边坡岩体的加固效果和最终破坏模式有较大影响。     

全长粘结型锚杆加固岩石边坡应力与变形特性数值分析

通过有限元数值模拟方法 ,对全长粘结型锚杆加固的均质岩石开挖边坡进行了数值计算 ,并分析研究了加锚边坡的应力与变形特性和全长粘结式锚杆轴力分布规律 ,提出了一种简单实用确定边坡可能滑动面的方法 ,并且指出了在边坡锚杆支护设计中应注意的一些问题。     

基于FLAC~(3D)数值模拟的让压锚索边坡加固机理研究

高地应力或软岩地区开挖边坡的卸荷变形量及范围均较大,普通锚杆(索)已不能满足此类变形的需要,探索新型支护措施已成为必然趋势。提出一种能够体现让压锚索工作原理的本构模型,结合FLAC~(3D)软件和FORTRAN编程语言成功实现了让压锚索边坡加固的数值模拟方法。以锦屏一级左岸边坡加固设计为例,对边坡开挖卸荷过程中不同锚索的边坡加固效果和影响规律进行模拟分析。结果表明,较普通锚索加固效果,让压锚索在边坡大变形方面具有明显优势,且其数值模拟方法的实现也为让压锚索支护方案的设计及优化提供了科学依据。     

全长粘结型锚杆加固岩石边坡应力与变形特性数值分析

通过有限无数值模拟方法，对全长粘结型锚杆加固的均质岩石开挖边坡进行了数值计算，并分析研究了加锚边坡的应力与变形特性和全长粘结式锚杆轴力分布规律，提出了一种简单实用确定边坡可能滑动面的方法，并且指出了在边坡锚杆支护设计中应注意的一些问题。     

拉西瓦水电工程高应力坝基边坡开挖扰动 及锚固效应研究

基于对开挖与锚固等施工过程的详细数值模拟,围绕拉西瓦水电工程高应力坝基边坡开挖扰动及锚固效应问题开展深入研究,获得该高应力坝基边坡岩体应力、变形与塑性屈服区的开挖扰动特征及其断层影响效应,分析锚固支护对边坡应力、变形及屈服区的作用效果.研究表明,高应力坝基边坡存在较明显的开挖扰动带和锚固影响带;与常规地应力条件下的边坡相比,高地应力区岩体边坡因开挖导致的卸荷量值会显著增大,其强卸荷效应将使岩体的损伤程度更大;采用分步开挖并逐级锚固的方案进行高应力坝基边坡的加固支护是有效的,锚固支护不仅具有变形约束作用,而且能有效控制一定方向上的应力卸荷强度,从而可降低高应力岩体因开挖卸荷引起的损伤或破裂程度.根据上述结果,提出关于高应力坝基边坡开挖扰动与锚固问题的若干讨论和支护优化建议.作为重大工程典型实例研究,所得结果对类似高应力条件下的岩体高边坡工程具有参考意义.     

振弦式锚杆应力计在腾龙桥一级水电站左岸边坡的应用

边坡的安全与稳定是水电工程建设中的重中之重。对安全监测设备反馈的实时数据进行分析,可对边坡的运行性态做出评价。本文通过腾龙桥一级水电站左岸边坡锚杆应力计的受力分析,旨在掌握施工期间岩土体所受的应力、边坡的变形情况及岩土体锚固效果,为边坡稳定性分析提供数据支持及为边坡开挖施工提供参考信息。监测数据显示:在成活的20支锚杆应力计中有17支锚杆受力已基本达到稳定状态,其余3支也在逐步趋于稳定;锚杆最大拉应力值为130.62MPa,这表明左岸边坡岩土体受力稳定。     

土质垂直高边坡开挖特性及锚杆加固分析

为了研究土质垂直高边坡的安全性能,采用有限元数值模拟的分析方法,对土质垂直高边坡在开挖过程中的变形和稳定性进行了分析。分析结果表明:开挖前土质垂直高边坡稳定性较好,能够维持自身稳定;开挖过程中,坡顶水平位移较大,竖向位移受自重应力和土体回弹应力控制,边坡的稳定性逐步降低;土质垂直高边坡的破坏形式主要为坡顶局部崩塌破坏。采用锚杆框架梁对开挖后的边坡进行加固后,边坡稳定性大大提高,安全性能符合工程设计要求。     

浅析锚杆防护工程现场检测

锚杆框架梁植草防护适用于覆盖岩体分化严重以及页岩、泥岩等软岩挖方边坡的加固与绿化防护。路基边坡防护锚杆与混凝土框架梁组合成复合结构,增强自承能力的结构形式。在施工过程中,要求路堑开挖后及时施工,以控制山体变形,边坡崩塌、及早发挥稳定边坡的作用。锚杆框架梁植草防护施工灵活、经济,目前在我国西南山区公路路堑边坡稳定防护工程施工中得以广泛应用。     

水电站尾水出口边坡平面有限元分析

采用平面有限元方法模拟某水电站尾水出口边坡开挖、支护条件下的应力、变形特征,分析锚索的加固效果、节理和水位上升等因素对边坡变形及稳定性的影响,并给出了水位上升条件下边坡塑性破坏区增大的力学解释。最后由基于Mohr-Coulomb屈服准则的弹塑性有限元的强度折减方法计算得到边坡的安全系数,对尾水出口边坡的整体稳定性进行评价,结果表明：加固后的边坡在最不利的条件下（水位上升10m）的安全系数大于1．25,边坡处于稳定状态。     

大型复杂岩质高边坡安全监测与分析

 岩石高边坡稳定性是水电站建设能否顺利进行的关键问题之一。锦屏一级水电站左岸开挖高边坡地应力高、断层裂隙发育、岩体卸荷深度大,地质条件十分复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题特别突出。介绍左岸边坡的监测布置,并对岩体表面变形趋势、空间分布形态、变形与开挖的关系进行分析,对多点位移计变形大小、岩体变形与结构面的关系进行探讨,对平洞石墨杆收敛计变形、谷幅平距观测、锚索荷载和抗剪洞变形等监测结果进行综合分析,得到边坡岩体的变形规律。研究结果表明,锦屏一级水电站左岸边坡岩体受开挖影响的范围较大,超过80 m,边坡岩体卸荷松弛变形量级较大,边坡岩体应力释放与转移过程较长,边坡达到完全稳定需要的时间较长。该工程的监测成果可供其他类似工程参考和借鉴。     

雅砻江官地水电站料场边坡开挖扰动及其影响因素

 对雅砻江官地水电站竹子坝料场开挖高边坡稳定性及其影响因素进行深入研究;在对边坡失稳破坏模式及岩体力学参数进行分析的基础上,对典型代表性的坡段开挖过程进行非线性有限元模拟,得到边坡应力、位移及其塑性应变等开挖扰动特征及其断层、结构面参数、锚固措施等的影响效应,并对边坡施工过程中及长期稳定性的加固方案提出建议。研究结果表明,采用分步开挖、逐级加固的施工方案对确保边坡的稳定性是有效的,锚固支护不仅可以有效地约束变形,而且还能控制一定方向上的开挖卸荷强度,从而有效降低边坡岩体因开挖卸荷引起的强度损伤或破裂失稳。根据上述研究成果,提出在实际工程应用中进行开挖施工与加固优化的建议;作为重大水电工程的案例研究,所得结论也可对铁路、公路建设中的开挖边坡和矿山的露天矿边坡的治理工程提供一定的参考。     

锦屏一级水电站左岸边坡深部裂缝成因初探

 对锦屏一级水电站边坡工程地质条件、坝址区实测地应力分布及左岸深部裂缝发育规律进行全面分析,采用UDEC和3DEC离散元程序模拟锦屏一级水电站河谷的演化发展,对河谷边坡不同演化阶段应力场的变化规律及变形与卸荷分带规律进行深入分析。根据数值模拟结果并结合河谷边坡变形及地应力现状特征,认为锦屏一级水电站左岸发育的深部裂缝是在河谷地质结构上软下硬、地层反倾、上部开阔下部狭窄、下蚀迅速和区域高应力背景的特定条件下,在河谷下切至1 830～1 730 m高程阶段造成边坡1 700～1 850 m高程范围的局部应力集中到超过岩体强度而产生岩体屈服破坏的结果。从工程地质定性的角度分析,目前左岸发育的深部裂缝对边坡稳定性的影响有别于区域构造断层,其对工程边坡的影响是有限的、局部的,工程中切实保护河谷1 680 m高程以下岩体是控制深部裂缝进一步发展及保证边坡稳定的基本原则。     

Analysis of mechanical behavior of soft rocks and stability control in deep tunnels

Due to the weakness in mechanical properties of chlorite schist and the high in situ stress in Jinping II hydropower station, the rock mass surrounding the diversion tunnels located in chlorite schist was observed with extremely large deformations. This may significantly increase the risk of tunnel instability during excavation. In order to assess the stability of the diversion tunnels laboratory tests were carried out in association with the petrophysical properties, mechanical behaviors and waterlweakening properties of chlorite schist. The continuous deformation of surrounding rock mass, the destruction of the support structure and a large-scale collapse induced by the weak chlorite schist and high in situ stress were analyzed. The distributions of compressive deformation in the excavation zone with large deformations were also studied. In this regard, two reinforcement schemes for the excavation of diversion tunnel bottom section were proposed accordingly. This study could offer theoretical basis for deed tunnel construction in similar geological condition~     

高地应力下大型地下硐室块体变形特征 及其稳定性分析

 拉西瓦水电站发电厂房是地下大型硐室;硐室位置地应力 = 10～30 MPa,属于高地应力区。硐室上游侧墙A区存在f10,f12,f24断层,由全空间极射赤平投影分析,断层f10,f12,f24可形成关键块体,体积为2 103 m3。在硐室开挖过程,受应力释放和调整的作用,块体在加速变形阶段最大速率达到1.22 mm/d,因此,块体的稳定程度直接关系到该区域锚固措施的制定。用块体理论对其失稳模式和稳定性进行多参数分析,确定块体变形属于围岩开挖卸荷变形,不是块体滑移变形。在块体变形监测和稳定分析的基础上,对块体采用构造性锚固,没有施加额外的特殊功能性锚固,节约支护工程量,加快了施工速度。研究结果表明,高地应力下大型地下硐室块体抗滑稳定达到抗滑稳定要求,若块体变形不影响其他结构安全,可以允许块体释放开挖卸荷变形而无需要因约束块体变形实施特殊的加强支护措施。     

长河坝水电站右坝肩边坡裂缝成因分析

 大渡河长河坝水电站右岸坝肩边坡属于高陡岩质边坡,在开挖过程中先后出现16条贯通性裂缝,对边坡稳定与后续施工安全均存在影响。结合工程地质条件、岩体结构特征与监测成果,确定坡体的主要变形区域和主滑方向,分析坡体变形与裂缝形成的主要成因,以及边坡的潜在失稳模式,提出进一步开挖与支护建议。开挖使J1组结构面临空,导致边坡下部岩体沿J1组结构面产生剪切滑移变形,上部岩体沿J4组结构面产生拉裂,坡顶板裂状岩体倾倒变形;F0断层及其下盘岩体压缩变形,上盘岩体下沉加剧这种变形破裂。边坡变形破坏模式为前缘滑移–中部拉裂–后缘倾倒型破坏。采取强化加固措施后,裂缝变形得到控制,边坡基本达到稳定要求。     

锦屏一级水电站复杂地质条件下坝肩高陡边坡稳定性分析及其加固设计

 锦屏一级水电站是我国在建的世界最高拱坝,坝肩工程边坡高度达500 m,规模巨大。电站枢纽区地处深山峡谷地区,自然谷坡高陡,地应力水平较高,谷坡岩体卸荷强烈,并发育有断层、层间挤压带、深部裂缝等不良地质现象。在地质条件详细调查基础上,分析左岸缆机平台以上的顺坡向倾倒变形体、左岸1 800 m高程以上的楔形双滑变形拉裂体等坡体结构及其破坏模式,并进行边坡稳定性分区和计算分析。根据坡体结构特点,确定少开挖、弱爆破、强支护、分区分层支护、控制整体、以面覆点的开挖施工和加固设计原则,实施以预应力锚索和抗剪洞为主、辅以锚杆、混凝土框格梁等措施的局部和整体、浅表和深层的全方位、多层次边坡加固控制体系。精细设计并严格控制施工时序、爆破技术和工艺,保证建基面岩体质量,通过动态设计和完善的管理机制确保边坡施工安全。2006年7月～2009年9月边坡监测资料表明：边坡浅表最大横向位移79.5 mm,最大垂直下沉位移52.5 mm,主要受地层岩性和坡体结构控制;深层最大变形量60 mm,最大速率0.1 mm/d,主要受深部裂缝控制;目前位移均趋于收敛,满足安全控制标准。锦屏一级水电站坝肩高边坡工程的成功实施为我国工程建设提供新的经验和借鉴。     

某水电站引水隧道三维粘弹塑性有限元分析

同时对某水电站引水隧道系统进行了三维粘弹塑性有限元数值模拟和三维弹塑性有限元数值模拟.分析对比了围岩结构的受力、变形演化状况,评价了隧道开挖系统的稳定性.结论表明软岩流变性对隧道稳定性的影响显著.     

大跨径尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析

 针对目前国内外水利工程中大跨径地下尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析现状,对其存在的主要问题进行讨论。总结大跨径尾水岔洞开挖与衬砌稳定的分析方法,包括数值模型建立原则、分析内容、流程、评价指标等。应用此分析方法,对溪洛渡水电站尾水岔洞开挖与衬砌稳定开展研究,包括大跨径尾水岔洞开挖过程中变形、应力及屈服区分布特点,以及不同应力释放荷载条件下的喷锚支护效果;针对运行和检修工况,分析岔洞围岩、衬砌结构的变形及应力分布情况,变形计算结果与监测结果一致。通过实际工程分析与应用,表明所建议的大跨径地下尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析方法可用于指导同类岩土结构工程设计。