三峡船闸高边坡岩体开挖卸荷变形及流变分析

采用粘弹性理论和有限元法,对三峡船闸高边坡在施工开挖过程中岩体的蠕变变形以及应力、位移分布进行了计算分析。研究结果表明,边坡岩体由于开挖卸荷引起的蠕变变形大都量值不大,变形收敛的时间也较快,属于稳定性蠕变,不会引起边坡的失稳     

某水电站韧性剪切带的发育特征及边坡开挖变形响应研究

拟建的澜沧江某水电站右岸岩质高边坡开挖近400 m,根据现场地质调查,边坡岩体为硬脆性的英安岩,卸荷强烈,且边坡内中小型断层发育。此外,右岸边坡还发育有2条陡倾坡内的韧性剪切带,剪切带内产生了糜棱化,这导致了右岸边坡的地质条件和岩体结构都非常复杂。为了探究此条件下岩质高边坡的开挖变形响应机制及规律,选取水电站右岸坝轴线边坡为研究对象,通过离散元程序UDEC来模拟边坡的开挖过程。研究结果表明:开挖导致韧性剪切带浅表层岩体产生较大变形,影响边坡稳定性;开挖引起的变形主要受倾坡外的卸荷裂隙及溢流面的控制,其地质-力学变形破坏模式以"滑移-拉裂"为主;边坡开挖后主要产生横向位移,其累计位移模式为向高高程传递、在后缘累积;边坡开挖与产生的变形能基本保持同步,最终受岩体弹性恢复滞后的影响,在接近开挖结束时剩余变形较小。     

三峡永久船闸高边坡稳定性几个问题的分析

通过对永久船闸高边坡详尽的地形、地质资料、施工开挖、锚固资料和多种类型变形监测成果的综合分析，对边坡变形的发展过程及影响变形的因素、边坡开挖岩体的卸荷特征、分带及其岩体特性的影响做了深入分析和全面论述。根据边坡变形特点，结合临时船闸和升船机边坡变形的全过程的分析，对永久船闸高边坡开挖施工结束后的变形发展趋势、变形阶段以及时效变形量等做了分析预测。得出结论如下：边坡岩体变形主要发生在施工开挖期，开挖停止后，岩体变形收敛明显，并逐渐趋于稳定，开挖期后的时效变形量，因地质、地形条件不同而有差异，开挖期后的过渡期仍有较大的变形量，在混凝土浇筑，金结安装时应给以足够重视。建立多因子的统计学模型，是研究边坡岩体时效变形和预测边坡变形位移量时的一种实际可行的方法。     

三峡升船机及临时船闸高边坡岩体变形分析

结合三峡水利枢纽升船机及临时船闸高边坡岩体的变形监测资料，分析了边坡开挖爆破以及形成的临空面，温度和降雨量对高边坡岩体变形的影响规律，建立了岩体变形模型。通过分析，说明升船机及临时船闸高边坡岩体是安全的。对升船机及临时船闸高边坡岩体的变形分析将提高人们对人工开挖高边坡岩体变形的认识，为以后工程的岩体边坡开挖设计提供依据。     

基于多点位移计和外部变形观测墩监测成果的高边坡开挖期变形深度分析

黄金坪水电站引水隧洞及泄洪洞进口开挖边坡最大坡高为205 m,岩体为斜长花岗岩,弱风化、强卸荷,开挖后强卸荷水平深度达100 m,并有多条岩脉、小断层及裂隙等,地质条件复杂。阐述了基于多点位移计和外部变形观测墩监测成果,对该高边坡在开挖期的变形深度进行了分析,对边坡支护方案提出了建议。     

物探技术在三峡工程高边坡岩体研究中的应用

在以往对三峡工程永久船闸高边坡岩体的研究中,一个共同点是未对高边坡岩体力学参数进行现场测试.为此采用电磁波层析成象、地震波跨孔及钻孔声波测井等地球物理探测技术,对三峡工程永久船闸中隔墩高边坡岩体性状进行了研究,确定了边坡岩体爆破、卸荷损伤程度及范围,圈定了边坡岩体表层松动带、卸荷变形带及应力调整带,并分析了中隔墩边坡岩体各向异性特征及爆破卸荷损伤的优势方向,其结果与实际情况吻合.     

长河坝水电站高边坡开挖扰动及支护效应研究

通过对开挖、支护等施工过程的详尽数值模拟,深入分析了长河坝水电站左坝肩边坡的开挖扰动特征及支护效应,得出该岩石高边坡岩体变形、应力及塑性屈服区的开挖扰动及支护效应,并和监测成果相对比,进一步验证所得结论的合理性。采用分步开挖并逐级锚固支护的方案对边坡的加固作用明显。锚固支护除了可以约束岩体的变形,还可以降低边坡岩体的卸荷强度。对类似的西南岩质高边坡开挖支护提出了若干建议。     

某库岸开挖边坡卸荷岩体分析评价方法研究

深切峡谷中电站库区岩质边坡开挖过程中形成的卸荷岩体,是影响边坡开挖支护设计与防范库岸产生渗透潜蚀作用及实现坡体长期变形预测所需关注的重点对象。以某电站库区岩质开挖边坡为对象,结合工程地质剖面及应力卸荷量,构建了考虑分级开挖过程和开挖面附近岩体卸荷松弛效应的数值计算模型;以室内分级卸荷试验为基础,界定了不同卸荷量级下变形参数的取值范围;综合对比岸坡初始场应力应变试算结果,遴选确定了考虑开挖卸荷效应的岩体力学参数;结合本构模型的优缺点,对比了Mohr-Coulomb与Drucker-Prager准则分析开挖卸荷岩体的适用性。结果表明：对象边坡初始场特征是遴选岩体计算参数的基础,卸荷分带的预估可为边坡开挖支护范围及变形预测提供参考,区分边坡拉剪与压剪等应力状态是本构模型优选的前提。     

边坡卸荷带岩体渗透特性分析——以三峡永久船闸高边坡为例

为了准确描述卸荷带岩体的渗透特性,以三峡永久船闸高边坡为例,应用其监测资料,引入应变指标,将岩体卸荷带划分为强卸荷变形带、弱卸荷变形带和卸荷应力应变调整带.观测资料的计算分析表明:与未开挖岩体相比,强卸荷变形带、弱卸荷变形带和卸荷应力应变调整带的渗透系数分别增大了3 138～330,92～27倍和8～1倍.对整个分析过程作了详细介绍.     

某水电站引水隧洞出口高边坡变形机理研究

在运行过程中,某水电站引水隧洞出口高边坡监测数据显示,边坡中上部出现了反常的向上游变形的趋势,此种变形有别于一般边坡的变形规律.在详细分析地质资料、监测数据和外界影响因素的基础上,对引水隧洞出口高边坡的变形机理进行了深入探讨,结果发现1998年库区遭遇的千年一遇的洪水是边坡变形趋势改变的重要诱因,边坡上硬下软的岩体构造特性和充分发育的层间剪切带是其变形的内在原因,边坡岩体的卸荷流变、库水位变化、降雨和泄洪雾化、岩体风化、水-岩长期作用等是变形发展的外界因素.目前,边坡各监测点的变形基本趋于稳定,但在后期运行过程中边坡变形发展趋势仍然值得关注.因此,必须坚持长期监测,发现异常情况应及时分析处理.     

预应力锚索施工技术在西藏林芝老虎嘴水电站高边坡加固中的应用

西藏林芝老虎嘴水电站在进行导流洞、泄洪洞出口洞脸边坡开挖施工过程中,由于边坡地质条件差、岩层破碎,在边坡下部形成了较大范围的塑性区,边坡变形加大,导致开挖边坡及顶部自然边坡相继产生了一系列的拉裂缝且扩张迅速,导致多次发生较大规模塌方。为确保边坡稳定和施工安全,业主、监理、设计及施工单位四方针对边坡加固制定出切实可行的治理措施,其中采用了大量的预应力锚索对边坡岩体进行了预应力锚固,效果明显。     

离心模型技术在三峡工程高边坡研究中的应用

本文论述了利用离心模型研究岩石开挖边坡的相似理论、模型材料及试验技术,列举了对三峡船闸深挖高边坡的应力、变形和稳定性的研究成果以及边坡不连续面构造部位破坏机理的试验成果,展望了近期可能应用离心模型研究岩石力学和边坡工程的一些课题。     

三峡船闸高陡岩石开挖边坡设计研究

船闸高边坡是三峡工程的重要建筑之一，是船闸结构的组成部分，达到足够的稳定，控制适量的变形，确定合理的开挖形态和进行恰当的加固支护是船闸高边坡工程系统研究中应解决的主要问题，经过近２０年的大量试验研究工作，论证了边坡总体稳定性好，变形不会影响运行，并确定了满足船闸结构布置要求的边形形态和以截，防，排水措施为主，岩锚支护为辅的边坡加固方案。     

软弱岩体蠕变模型辨识与参数反演

压缩蠕变试验是了解岩体蠕变力学特性的重要手段。通过对大岗山水电站坝区软弱岩体现场压缩蠕变试验资料的分析,揭示坝区软弱岩体具有瞬时弹性变形、减速蠕变和弹性后效特性。通过对各种流变组合模型的辨识,确定采用广义开尔文模型来反映坝区软弱岩体的压缩蠕变特性。根据辨识的蠕变模型推导出了刚性承压板边缘岩体表面的压缩蠕变变形计算公式,据此采用优化反演法获得了坝区软弱岩体的瞬时弹性模量、黏弹性模量和黏滞系数等蠕变参数,从而为坝区边坡加固设计和稳定性分析提供了重要的岩体流变参数资料。     

考虑卸荷带和岩体软化特性的某桥址边坡稳定性研究

为了综合分析卸荷带以及凝灰岩泥化夹层对某桥址边坡稳定性的影响,通过不同岩体强度加权计算得到凝灰岩及其泥化带综合强度,结合现场勘察结果,对凝灰岩及其泥化夹层的分布取上限值、平均值和下限值并确定了卸荷带岩体强度参数.在对岩质边坡破坏模式分析的基础上计算了自然工况、地震工况、桥基荷载作用工况、桥基荷载和地震荷载共同作用工况四...     

地震荷载作用下含节理岩质边坡的破坏机理

以汶川地震为背景,采用UDEC数值模拟,以什邡八角镇实测的"5.12"汶川地震波作为原始波形,对地震荷载作用下,含一条节理面岩质边坡滑移、拉裂破坏的过程进行了研究。结果表明:岩石边坡破坏模式为块体沿节理面的滑移破坏,并伴随着上方岩体拉裂破坏;节理刚度主要影响边坡前期相对位移大小及塑性区的产生,其后期拉裂区的扩展模式基本是一致的;节理面倾角较小时,边坡岩体仅在节理与坡顶、坡面交叉区域产生小范围的拉裂破坏,随着倾角的增大,边坡的相对位移及拉裂塑性区都显著增大。     

韧性剪切带和蚀变岩体对坡体卸荷特征影响分析

岸坡异常卸荷是西南深切河谷地区进行大规模水电工程建设过程中常遇到的典型工程问题之一。根据野外详细地质调查,得出研究区坡体卸荷特征,再以是否考虑韧性剪切带和蚀变带为变量建立3个二维离散元模型,模拟河谷5次下切后坡体的变形情况,对比分析韧性剪切带和蚀变带对坡体卸荷特征的影响。研究结果表明:研究区卸荷异常主要与韧性剪切带和蚀变岩体的发育有关;韧性剪切带和蚀变带质软,其软弱基座效应和弱抗风化能力加剧了坡体变形程度,同时构成软硬相间的坡体结构,使得沿缓倾坡外结构面的差异剪切错动更为明显。相关成果可供从事高边坡坡体卸荷研究人员参考。     

三峡永久船闸开挖边坡岩体力学参数反分析

 采用基于人工神经网络的边坡位移反分析方法， 取得了三峡永久船闸开挖边坡多介质岩体的宏观等效弹性模量， 并利用各层等效弹性模量进行了有限元正分析计算， 预测了三峡永久船闸开挖边坡下一开挖阶段的应力及变形发展趋势。     

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。     

紫坪铺工程复杂结构层状岩质高边坡变形破坏模式研究

紫坪铺工程地质条件复杂，岩质条件差，由软硬相间的砂页岩互层组成，坝区有一向斜构造分布，组成了复杂结构的层状岩质高边坡，且开挖边坡较多，因此，边坡变形破坏模式研究具有重要的实际意义，通过对各边坡的岩体结构和边坡的变形破坏模式的研究，为边坡稳定性分析打下了可靠的基础。