白鹤滩水电站柱状节理玄武岩帷幕灌浆试验研究

白鹤滩水电站地下厂房规模巨大,且厂区主要以硬脆玄武岩为主,内部赋存柱状节理、长大错动带等诸多不利地质条件,厂房防渗问题突出。通过在左右岸地下厂房选取玄武岩柱状节理部位进行帷幕灌浆试验,研究验证帷幕灌浆施工方法、工序、分段方式、孔位布置间排距、灌浆压力、开灌浆液水灰比等灌浆参数,还对比分析了普通水泥浆液及湿磨细水泥浆液不同开灌水灰比条件下的可灌性。帷幕灌浆成果及灌后检查结果表明,所采用的灌浆工艺、工法适合白鹤滩地质条件,能够保证白鹤滩水电站防渗帷幕效果。     

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩固结灌浆试验成果分析与建议

白鹤滩水电站大坝建基面扩大基础范围内广泛发育柱状节理玄武岩,岩体微裂隙发育,完整性较差。爆破开挖前柱状节理基本上呈闭合状态,可灌性较差,基础处理难度大。为研究提高柱状节理玄武岩坝基岩体承载力、强度和整体性的解决方案,探索相关灌浆方案、灌浆材料、浆液配合比及施工工艺等,在柱状节理玄武岩区域进行"有盖重灌浆"和"无盖重结合0~5 m有盖重灌浆"固结灌浆试验。试验成果和物探测试成果为确定白鹤滩水电站大坝坝基固结灌浆施工方法和质量检查标准提供依据,同时也为类似地质条件工程提供参考。     

柱状节理玄武岩爆破开挖现场试验研究——以白鹤滩水电站为例

为了确定适合柱状节理玄武岩开挖的爆破参数,研究爆破开挖对柱状节理岩体区域造成的损伤,选择与工程条件相近的梯段,进行了较大开挖规模的坝基柱状节理玄武岩光面爆破与预裂爆破对比试验。结果表明,在相同的爆破参数下,柱状节理岩体在爆破前后损伤深度一般大于非柱状节理;对于柱状节理,光面爆破较预裂爆破的振动大,爆前爆后损伤深度也较大;通过爆破参数的调整,可以减小爆破开挖对柱状节理岩体区域造成的损伤深度。试验研究结果可为柱状节理岩体爆破开挖的优化施工提供依据。     

考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖特性研究

通过建立柱状节理岩体径向应力比与力学劣化系数的数学关系,获取柱状节理岩体卸荷损伤效应的定量表达式。结合FLAC~(3D)提出一种考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖分析方法,实现岩体单元的力学参数在开挖过程中随实际应力状态得到动态调整。在此基础上开展柱状节理岩体试验洞的开挖特性分析。结果表明,考虑卸荷损伤的计算数据与实测数据基本吻合,试验洞围岩的位移、体积应变增量和塑性区均随开挖断面的逐步增加而增大,且呈边墙最大,底板次之,拱顶最小的分布规律。最后采用体积应变增量大于0.10%和塑性区作为岩体松弛的综合判别指标,其分析结果与钻孔声波测试数据相一致。     

白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理开挖松弛特性试验研究

白鹤滩水电站左岸坝基边坡柱状节理玄武岩出露且易松弛,对边坡安全稳定影响较大。为了解坝基柱状节理玄武岩在爆破开挖后松弛深度的变化规律及发展趋势,以坝基650~660 m高程边坡柱状节理试验区为研究对象,利用声波孔检测不同区域、不同支护条件下岩体松弛深度。通过分析检测成果得出如下结论:地质条件对柱状节理玄武岩的松弛深度有影响;预应力锚杆在一定时间内能压密松弛岩体,其防松弛作用好于砂浆锚杆。     

水利工程中的柱状节理岩体分类及质量评价

在总结国内外水利水电工程涉及柱状节理岩体工程问题的基础上,根据我国拟建的白鹤滩水电站工程不规则柱状节理岩体现场勘测和测试结果,对柱状节理岩体的分类方法进行了探讨,提出了柱状镶嵌块状结构和柱状镶嵌碎裂结构的分类方法.应用岩体质量评价的RMR法和GSI法对白鹤滩水电站两类柱状节理岩体进行了分析,并与美国汉佛德玄武岩核废料埋...     

水利工程中的柱状节理岩体分类及质量评价

柱状节理岩体广泛地分布于中国西南水电开发区域，其力学特性对水电工程的安全建设与运行意义重大。在前人关于柱状节理岩体的研究成果基础上，总结了国内外涉及柱状节理岩体工程问题的水利水电工程，结合白鹤滩水电站工程的不规则柱状节理岩体现场勘测和测试结果，对柱状节理岩体的分类方法进行了探讨，提出了柱状镶嵌块状结构和柱状镶嵌碎裂结构的分类方法，利用岩体质量评价的RMR法和GSI法对白鹤滩水电站两类柱状节理岩体进行了分析，对比了美国汉佛德柱状节理岩体工程案例，计算表明，RMR法和GSI法能较好的反映白鹤滩柱状节理岩体的工程力学特性，适用于类似工程的岩体质量评价。     

白鹤滩水电站坝基岩体盖重固结灌浆研究

白鹤滩水电站是国内外首个利用柱状节理玄武岩作为基础的特高拱坝。为解决坝基柱状节理玄武岩开挖松弛问题,满足特高拱坝稳定、安全条件,研究提出了河床坝段岩体盖重固结灌浆方案。在左岸坝基高程650～630 m开展生产性试验,灌浆后采用声波测试和压水试验,同时探索了保护层小梯段预裂爆破对已灌浆岩体的影响。试验结果表明,该方案对白鹤滩坝基复杂地质条件的处理是可行的,可用于下一步固结灌浆施工。     

白鹤滩水电站特高拱坝设计关键技术研究

白鹤滩坝址两岸地形地质条件不对称,坝基中下部出露特殊的柱状节理玄武岩,断层、层间层内错动带发育,岸坡卸荷发育强,坝址地震烈度高。针对复杂的工程地质条件和高标准建设要求,白鹤滩拱坝设计研究围绕坝址坝线选择、不对称拱坝、坝基处理、建基面防松弛变形、高坝抗震、坝体温控防裂等关键技术难题,开展了大量的专题研究及技术攻关,取得了丰硕的成果,保障了工程顺利建设。     

柱状节理玄武岩洞段开挖支护施工技术——以白鹤滩水电站导流洞为例

白鹤滩水电站导流洞工程开挖断面大、地应力水平较高,柱状节理玄武岩分布规模大、岩体特点突出、不良地质现象频发、开挖支护施工难度大。在柱状节理玄武岩洞段施工过程中,通过对开挖支护方法及支护参数不断地改进,取得了良好的效果,保证了施工人员设备安全和开挖施工节点目标的顺利实现。     

基于块体单元法的白鹤滩左岸边坡稳定性分析

左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。     

刚性钻孔弹模计在白鹤滩电站坝基岩体-变形参数测定中的应用

白鹤滩水电站是我国继三峡、溪洛渡之后又一座千万kW级的水电站。白鹤滩水电站挡水建筑物为双曲拱坝,坝基岩体主要为二迭系厚层玄武岩,其中第三层（P₂ β₃）微晶隐晶玄武岩柱状节理发育,坝基岩体的变形参数是大坝设计的重要依据。介绍了钻孔弹模计试验原理、方法和白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩弹模试验成果,以及钻孔弹模计与现场承压板法对照性试验成果。对照性试验表明,钻孔弹模计试验岩体的变形参数可以直接在工程上应用。     

裂隙较发育岩体的地应力测量与研究

为了解决裂隙较发育岩体在常规地应力测试方法下难度较大、成功率较低的问题,分析研究了各种地应力测试方法在裂隙较发育岩体中的适用性。结果表明:钻孔孔底应变解除法可用于节理裂隙较为发育岩体的地应力测量,并在某水电站坝基柱状节理岩体中得到应用;采用该方法成功获得某水电站坝基柱状节理岩体的平面应力状态,并对3个不同方位的钻孔测试获得三维应力状态;通过坐标转换至各个钻孔坐标系下的应力结果与单孔孔底应力测试结果较为接近,不同方法的测试结果得到互相验证。故钻孔孔底应变解除法能较好地适用于诸如柱状节理等裂隙较发育岩体的地应力测量与研究之中,可供类似工程参考使用。     

白鹤滩电站左岸强卸荷区边坡稳定试验研究

针对岩质高边坡的稳定问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,建立了边坡稳定综合法试验安全评价方法,并针对白鹤滩电站左岸强卸荷区高边坡的稳定问题开展试验研究。通过典型剖面及卸荷区边坡的2个模型试验,获得了边坡在底滑面降强后的变形特性和破坏机理,揭示了缓倾结构面是影响白鹤滩边坡稳定的控制性因素,其失稳模式为滑移—拉裂的块体滑动破坏。试验结果表明,在底滑面前缘区域布置混凝土置换洞,可有效增强底滑面抗剪能力、减小边坡变形、阻止滑块形成,加固后的边坡稳定安全系数为K_SC=1.42～1.58。研究成果为白鹤滩边坡工程的安全评价和加固处理提供了科学依据,同时也为类似边坡工程提供参考。     

边坡岩体风化卸荷特征研究及在姚家坪水利工程中的应用

姚家坪水利枢纽工程两岸边坡稳定性研究内容包括边坡卸荷带划分和卸荷岩体质量评价2部分。通过采用小排列折射波法,有效消除了试验平洞开挖后形成的岩体松动区对边坡卸荷带划分的影响,获得了边坡内部与风化卸荷有直接关联的未扰动层原岩波速;根据平洞地质素描和波速测试资料分析高边坡岩体卸荷带的风化卸荷特征;按照国家工程岩体分级标准,根据平洞波速和室内岩石力学试验求取卸荷区岩体的BQ值及其分布规律,最终达到了充分了解和掌握该工程边坡岩体稳定条件的目的。     

节理岩体宏微观损伤耦合的三维本构模型研究

提出了考虑宏微观损伤耦合的节理岩体本构模型,其中微观损伤模型采用基于应变强度准则和岩石微元强度服从Weibull分布的统计损伤模型,把其应用于被节理切割而成岩块。节理岩体损伤张量计算是该模型的一个关键问题,在已有的二维问题损伤张量计算方法的基础上对三维问题损伤张量计算方法进行了讨论。结果表明,所提出的本构模型能够较好地反映宏、微观两类损伤对岩体力学性能的影响。也能够较好地反映试件强度随围压的变化规律,因而较为合理。更多还原     

白鹤滩水电站开挖爆破数字化系统研究与开发

在水利工程爆破施工技术规程的基础上,结合分布式数据库技术、无线传感器网络技术和B/S体系结构,建立了一套基于分布式数据库存储方式和无线网络传输的爆破信息共享平台——白鹤滩水电站开挖爆破数字化系统。该系统的主要功能包括爆破基础数据管理、总体开挖方案管理、爆破作业流程管理、爆破器材管理、爆破监测管理、爆破质量检查管理、爆破监测预警、用户权限管理和系统帮助文档。该系统的建立可为现场爆破数字化系统的建设提供数字支持和技术支撑,提高了现场爆破开挖管理和控制水平。