高原寒区碎裂松动岩体成因机制研究

以澜沧江流域上游如美水电站工程区为例,针对高寒、高震、高陡、快速抬升及卸荷风化强烈(三高一快一深),这一特殊工程地质条件下孕育的碎裂松动岩体,运用地质过程机制分析方法手段、物理力学试验、数值模拟、文献计量学方法等手段,以岩性、河谷演化、地应力、气候等因素为重点,对碎裂松动岩体的成因机制开展了深入研究,为后续对碎裂松动岩体开展边坡稳定性评价与治理,并最终服务于工程建设提供了依据。在水能资源开发步伐逐步迈向青藏高原地区的今天,将具有较为实用的科学实践意义和工程应用价值。     

寒区抽水蓄能电站冰情发育特征研究

为研究寒区抽水蓄能电站库区冰情变化特征,文中采用冰情实时观测系统及无人机测绘技术,结合人工重点部位巡视观测手段,对库区冰情发展进行了观测,总结得到寒区抽水蓄能电站冰情发育特征,观测结果对于研究冰冻对寒区抽水蓄能电站冬季运行的影响具有重要意义。     

某水电站坝肩边坡碎裂松动岩体发育特征及开挖变形响应分析

以澜沧江某水电站左坝肩边坡为研究对象,通过野外调查发现,坡体广泛发育一类同时具有碎裂结构和显著松动变形的特殊岩体,由此提出了碎裂松动岩体的概念。对其发育特征进行研究后发现,碎裂松动岩体不仅具有从坡表往里依次呈现出散体-碎裂-块裂的结构特征,而且其发育深度与极强卸荷带也具有较好的对应关系。鉴于此,提出了其划分标准:将具有散体-碎裂-块裂结构的岩体深度作为其结构上的发育深度,而极强卸荷带发育深度则作为其卸荷上的发育深度,取二者的平均值作为最终的发育深度。为了验证利用该标准划分的结果能够指导边坡开挖,采用UDEC进行模拟,结果表明:边坡开挖后,整体变形小、稳定性较好,仅局部开挖面附近出现小规模的危岩体。建议沿划分的碎裂松动岩体发育深度对该边坡进行开挖,2 880 m高程上、下开挖坡比分别为1∶1.5和1∶1。通过碎裂松动岩体的划分,能够为此类特殊的边坡岩体合理的开挖深度的确定提供参考。     

碎裂松动岩体高边坡稳定分析及防治

高陡峡谷地区,碎裂松动岩石的存在对边坡稳定性起到重要影响。针对碎裂松动岩体的定量化指标获取尚无成熟方法、碎裂松动岩体稳定分析困难、防护效果不佳等问题提出一套碎裂松动岩体高边坡稳定分析及防治的解决方案。对碎裂松动岩体特性进行研究,分析其存在的破坏模式;根据碎裂松动岩体的分布范围及主滑动方向进行计算剖分,基于有限元应力的虚功率法对碎裂松动岩体边坡稳定进行分析;最后基于边坡稳定分析结果对碎裂松动岩体边坡不稳定位置采用削坡开挖、喷锚支护、柔性防护网防护以及坡面截排水相结合的处理措施进行防护。     

如美水电站坝址区碎裂松动岩体成因机制

以澜沧江如美水电站坝址区为研究对象,在工程地质定性分析碎裂松动岩体成因机制的基础上,运用离散元UDEC软件,建立了地质概化模型,模拟了岸坡在自重应力场和构造应力场共同作用下的河谷下切和碎裂松动岩体的形成过程,综合分析了碎裂松动岩体的成因机制。研究结果表明：坝址区岸坡岩体卸荷形式多样,其中以“推移-错动”型卸荷影响范围最大,卸荷机制最为复杂;随着河谷的下切,岸坡岩体地应力发生重分布,主应力减小,剪应力增大,近坡表岩体应力出现明显松弛卸荷现象,岸坡沿上部顺坡向中倾结构面产生较大变形,且对下部尖灭部位岩体产生了较大的推力,岩体沿反坡向陡倾节理出现反向错动,并在坡表形成外高内低的错台现象,岸坡岩体出现明显的倾倒变形特征,形成典型的“推移-错动”型卸荷模式,并叠加强烈的风化作用,最终形成碎裂松动岩体。     

融雪条件下碎裂松动岩体边坡渗流及稳定分析

采用饱和-非饱和渗流理论,在考虑裂隙及融雪条件下,针对某电站碎裂松动岩体边坡进行不同融雪补给强度及时间下渗流的稳定分析,重点考察不同融雪强度及融雪时间对边坡饱和区影响规律,进而对边坡进行稳定分析。计算结果表明:①表层裂隙能明显增加融雪入渗效果,对边坡稳定不利;②入渗初期,碎裂岩体边坡中下部首先出现暂态饱和区,且随着入渗继续,饱和区不断扩大,上部尤为明显;③融雪入渗0～60 h整个过程中,边坡稳定安全系数呈先减小后增加的变化规律,最危险工况发生在第48 h,最小稳定安全系数为1.312,对应的融雪强度为100 mm/d;④融雪强度越大,水分入渗越多,坡内饱和区出现的时间越早,饱和区范围越大,对边坡稳定影响越大。研究成果较为合理地反映了融雪过程中及融雪停止后一段时间内碎裂岩体边坡渗流场变化规律,并定量评价了该过程碎裂岩体边坡稳定性,对碎裂岩体边坡治理对策具有一定参考价值。     

某水电站坝基碎裂岩工程性状及处理措施

某峡谷区水电站坝址发育有不属于活动断裂的区域性断裂,穿越大坝河床近岸坝基,将其划分为碎裂岩带和软弱构造岩带,其中坝基范围碎裂岩带宽度约86～92 m、软弱构造岩带宽度不超过2.1 m。为了提供该水电站工程设计所需的工程地质资料,工程勘察论证的重点研究内容之一就是查明碎裂岩工程性状,包括分布及规模、矿物成份、物理力学性质、工程特性,同时研究对应的处理措施。结果表明：微新状碎裂岩可以作为最大坝高200 m余的混凝土重力坝坝基岩体所利用,进行坝基范围建基面下深度15～30 m全面积加强固结灌浆等处理措施后,能满足建坝要求。研究成果可为其它工程类似断层碎裂岩性状研究提供参考。     

气候变化对高原寒区水质影响机理研究进展及展望

气候变化可通过多种途径影响水环境质量,而识别气候变化对水质的影响机理是气候变化影响领域的研究前沿和热点问题。针对气候变化敏感的高原寒区,通过研究相关参考文献,系统综述了气候变化对水质的总体影响、高寒流域水量水质演变机理与数值模拟、纳木错流域水量水质演变规律等方面的研究进展。在此基础上,进一步讨论了气候变化对高原寒区水质影响机理研究方面亟待加强的科研项目和主要研究内容。     

碎裂岩夹层中大跨度悬索桥隧道锚稳定性分析

隧道锚作为悬索桥的重要受力构件,其稳定性是保证悬索桥安全运行的关键。为探究某大跨度铁路悬索桥隧道锚在碎裂岩夹层中的受荷响应规律,建立精细化数值模型,对隧道锚的稳定性进行综合评估,论证隧道锚在碎裂岩夹层中的适用性和安全性。研究表明：碎裂岩夹层对隧道锚的变形影响显著,隧道锚后锚面及围岩的位移分布曲线呈左高右低的“驼峰状”,锚塞体界面摩阻力在碎裂岩夹层区域产生突变。锚-岩联合体的破坏从碎裂岩夹层中锚塞体拱顶区域开始,逐步向拱腰和拱底扩展,直至锚-岩界面塑性区贯通,其破坏模式为锚-岩接触带的剪切破坏。隧道锚的综合承载力以钢束受拉破坏为控制条件,综合极限承载力为2.3倍设计主缆力。隧道锚在碎裂岩夹层中的稳定性和适应性良好。     

寒区渠道冻害破坏特征与成因

本文通过现场调研,总结了寒区渠道衬砌结构发生冻害破坏的主要特征。通过现场取样与观测,结合室内试验分析了寒区渠道衬砌结构发生冻害破坏的成因。结果表明:寒区渠道衬砌结构发生冻害破坏程度与渠基土体的土质、地下水的补给及土体温度有直接关系。冻融循环对土体抗剪强度产生了弱化,渠基土体在渗流作用下逐渐流失,导致了渠道边坡衬砌结构的塌陷。     

采动影响下软岩巷道松动圈的联合测试方法研究

为进一步研究软岩巷道在受采动影响下的围岩松动圈大小及发展规律,为锚杆锚索支护技术提供科学的依据,选取内蒙古鄂尔多斯市高家梁煤矿受采动影响的软岩巷道为研究对象,运用孔壁检视法和地震波反射法联合现场测试,然后用分形理论来预测比较围岩松动圈大小的方法来测定围岩松动圈;现场实测结果表明:受采动影响的巷道的松动圈是一个不断扩展的过程,最终稳定在1.7～1.9m之间,而且用分形理论预测的结果和现场测试的结果几乎相同;该联合测试方法为软岩巷道的支护参数选择提供了依据,为其他类似矿井的松动圈测试提供了一种新方法而且具有重大的指导意义.     

确定软岩中隧洞松动压力的理论方法

介绍预测软岩中隧洞周围塑性区的形成与发展和确定岩锚与衬砌必须承担的松动压力的理论方法。分析和讨论软岩的力学性对松动压力的影响。介绍根据地基特性曲线确定岩石破坏范围所用的判断方法，当胜任指数（抗压强度与初始地压力之比）之值小于临界值（可根据本文提出的理论公式确定）时，地基特性曲线中于现出表示最小支扩压力和隧洞洞壁控制应变的最低点。     

寒区湿地实际蒸散发动态特征及影响因素研究

为了解寒区湿地实际蒸散发(ETa)过程,有效利用水资源,基于哈尔滨金河湾湿地2015年8月-2016年7月涡度相关系统通量观测数据,分析了不同时间尺度下ETa变化规律及影响因素。研究期间年ETa为660mm,日最高值达8.1mm/d,夏季(3.4mm/d)最高,春季(2.3mm/d)、秋季(1.4mm/d)次之,冬季(0.1mm/d)偏低且变化平稳。5月生长期作物系数(Kc)由0.95增加到1.18左右,6月-8月中旬稳定期Kc在1.05~1.18之间,8月下旬-9月枯萎期Kc由1.05减小到0.85左右。影响ETa的主要气象因素为净辐射和饱和水汽压差。不同时间尺度下ETa与气象因子相关性略有不同:净辐射和水汽压差与ETa的相关性在两个尺度上均很显著,但30min尺度净辐射与ETa的相关性更高。温度与ETa的相关性在两个尺度上基本一致,高温促进ETa蒸散发而低温抑制ETa蒸散发。日尺度上空气湿度与ETa在秋、冬季相关性明显,30min尺度上春、冬季相关性明显。风速与ETa仅在30min尺度上夏、秋季有一定的相关性。     

大柳树松动岩体特征及工程特性

根据大量勘测试验资料，通过详细的现场调查复核和测试工作，分析汇总了大柳树坝址区主要勘探平硐、钻孔及试验资料，对大柳树坝址松动岩体特征及工程地质特性进行了简单总结归纳。     

德厚水库岩溶发育特征研究

研究德厚水库的岩溶发育特征,跟踪岩溶发育轨迹,摸清岩溶发育的总体规律,才能及时有效地采取工程措施,更好地解决德厚水库所面临的渗漏问题,发挥德厚水库的功能。     

寒区隧道保温隔热层研究

寒区隧道保温隔热层的设置是至关重要的一环,对隧道的顺利施工和安全运营起决定性的作用。根据传热学相关理论知识,对寒区隧道的保温隔热层材料导热系数进行推导,得出材料导热系数或保温层厚度的计算方法,并运用公式法和数值分析得到了在相同条件下,保温层设置在隧道里面的保温效果要比设置在隧道衬砌表面好的结论。更多还原     

寒区隧道保温隔热层研究

寒区隧道保温隔热层的设置是至关重要的一环,对隧道的顺利施工和安全运营起决定性的作用。根据传热学相关理论知识,对寒区隧道的保温隔热层材料导热系数进行推导,得出材料导热系数或保温层厚度的计算方法,并运用公式法和数值分析得到了在相同条件下,保温层设置在隧道里面的保温效果要比设置在隧道衬砌表面好的结论。     

碎裂化柱状危岩体崩塌-堆积特征概化模型研究

高密度颗粒流动现象与许多崩滑碎屑流类似,颗粒柱体崩塌试验一直是崩滑碎屑流动力研究的有效方法。基于野外柱状危岩体的成生及运动边界条件,在颗粒图像测速技术支持下,开展了一系列单面临空的颗粒柱体三维崩塌-堆积试验。结果表明:颗粒柱体的高宽比a值决定了其失稳模式和堆积形式,当a1.5时,柱体临空侧颗粒沿着库伦破坏角运动,但柱体底部一部分颗粒仍保持不动,当a≥1.5时,颗粒体发生下沉-剪切-推出破坏,随后发生复杂的崩塌流动-堆积过程;柱体内颗粒呈近似的二维运动,柱体外则呈类扇体的扩展堆积,且圆心在X轴上往前移动,颗粒的运动与堆积的相关参数均可采用a的多个幂指数函数来定量刻画。高柱体的崩塌堆积试验结果可为压溃式柱状危岩体的运动评估及防治提供较多启示。     

膨胀岩裂隙发育的现场观测及描述方法研究

基于图像灰度化及二值化的数值处理技术,提出了膨胀岩裂隙度的概念及定量描述方法。在南水北调中线新乡潞王坟试验段进行了膨胀岩裂隙观测试验,定量分析了膨胀岩边坡在干湿循环中的裂隙的变化规律及其与含水率的相关关系。分析表明,膨胀岩裂隙的发育与天气变化密切相关,随着干湿循环的发展,裂隙的宽度和裂隙度逐渐增加,利用 Matlab 数字图像处理方法得到的裂隙率可以较好地描述裂隙的发育和发展情况