弹性波反射法在地质超前预报中的应用

 隧洞施工中，由于地质情况不明，经常出现塌方、涌水、冒顶等地质灾害，十分需要开展地质超前预报方法研究。基于不良地质体与围岩的弹性波波速差异的地球物理超前预报方法主要有水平声波剖面法、地震波反射“负视速度”法和TSP-203系统等3种方法。从3种方法的基本原理和工程应用实例出发，对比分析了各种方法的优缺点，提出了以TSP-203系统为主的综合预报思路。     

瀑布沟水电站坝基廊道结构缝渗水处理

为慎重、彻底解决瀑布沟水电站大坝心墙廊道结构缝渗水问题，经参建单位、专家组多次讨论、分析，确定了分期、分层处理的原则，即先对可能存在的大渗漏通道进行封堵，再封堵小的渗漏通道；对深层的渗漏源头、浅层的渗漏通道、表层的止水进行全面处理。经实践证明，处理效果较好。对整个处理过程作了详细介绍，可为同类型工程心墙廊道结构缝渗水的处理提供值得借鉴的经验。     

折线形坝轴线重力坝地震动力反应分析

以某折线形坝轴线碾压混凝土重力坝为工程背景,基于有限元软件ADINA进行重力坝全坝段三维有限元时程动力分析,研究了该重力坝的抗震性能,确定了坝体抗震的薄弱部位。结果表明,该折线布置重力坝的动力反应规律与一般重力坝基本相同,但左岸转折后的岸坡坝段横河向动力反应较大,转折处楔形坝段上游面出现较为显著的坝轴线方向拉应力,应采取一定的抗震措施确保转折处楔形坝段的抗震安全性。     

地下洞室围岩顶拱承载力学机制及稳定拱设计方法

 受枢纽布置和地形地质条件的限制,三峡工程地下厂房布置于右岸白岩尖山体中,主厂房洞室上覆岩体最薄处仅1倍厂房跨度,显然不满足现行规范关于上覆岩体厚度不小于2倍开挖宽度的要求。对于这类浅埋式的大跨度高边墙地下厂房,在上覆岩体厚度有限及一定初始应力条件下,洞室顶拱的稳定性是必须解决的首要技术问题。从岩体结构、岩体强度和地应力水平对围岩稳定性控制的角度出发,通过对地下厂房洞室围岩顶拱承载力学机制的研究,提出地下洞室岩体稳定拱的定义及其存在的力学条件,给出地下洞室岩体稳定拱的确定方法,分析采用地下洞室岩体稳定拱确定上覆岩体厚度的可行性,形成一套确定浅埋式地下厂房洞室埋置深度的稳定拱设计方法。研究结果表明,三峡工程地下厂房顶拱围岩具备形成稳定拱的埋深条件和水平应力等条件,形成稳定拱的最小埋深约为2/3倍洞跨,在上覆岩体中形成稳定拱的最小水平侧压系数应大于1.5,而最大水平侧压系数不宜高于3.0。据此进行主厂房顶拱设计,多年的应用成效显示,地下厂房顶拱围岩是稳定安全的,表明三峡工程地下厂房顶拱在既定的围岩强度、岩体结构以及初始地应力水平等条件下,采用稳定拱设计方法确定洞室上覆岩体厚度是合适、可靠的,能够保障洞室围岩稳定,满足工程安全的要求,可为解决大型浅埋洞室的设计提供理论基础和科学依据。     

大型水电站地下厂房结构自振特性研究

结合某大型水电站地下厂房工程实际,采用三维有限元法从边界条件、模型范围、材料特性、垫层范围和垫层失效5个方面对其自振特性进行全面、系统的研究.结果表明:采取一定的措施加强围岩与厂房上下游边界的粘结强度,能够有效提高机组支撑结构的自振频率,抑制楼板、风罩薄弱部位的低频振动;模拟范围越小,结构各阶自振频率越大;提高混凝土的强度等级对整体混凝土结构的自振特性影响较小;垫层失效后,结构的自振频率显著减小,老化后的垫层平面范围越大,高阶频率降低越多,而低阶频率变化不大.     

The potential of hydrogen storage in depleted unconventional gas reservoirs: A multiscale modeling study

Subsurface energy storage in depleted petroleum reservoirs is a promising technique to balance and optimize the utilization of energy resources. In this work, we numerically explore the possibility of storing excessive hydrogen gas in depleted unconventional gas reservoirs. Our study is a multiscale analysis. From the molecular (pore) scale, we investigate the thermodynamics and transport mechanism of the hydrogen gas in the nanopores of the unconventional reservoirs. Then based on the results of the pore scale, we conduct reservoir-scale simulations to quantitatively investigate the preferred cycling pressure, the effective fraction of cushion gas and the amount of storage capacity of unconventional reservoirs. We have discovered that, compared to conventional gas reservoirs, hydrogen stored in unconventional reservoirs maintains higher purity because of the differential adsorption effect of the nanopores. This feature makes depleted unconventional gas reservoirs appealing candidates for underground storage of the hydrogen gas.     

基于Rivlin模型的水封预压压力非线性计算方法

考虑水封预压压力对闸门启闭力计算的重要影响,本文基于有限元计算的基本理论,将两参数、三参数、五参数、九参数Rivlin模型拟合高水头水封橡胶材质实验数据所得的超弹性参数分别应用于方头P60水封预压压力的非线性有限元计算中,并与其预压压力模型实验进行对比研究。结果表明：五参数Rivlin模型具有较好的工程适用性,将其应用于水封预压压力非线性有限元计算能有效提高启闭力计算的准确性,为闸门启闭设备的选型提供可靠、安全、经济的数据。     

长河坝坝基廊道应力变形特性研究

深厚覆盖层上的长河坝心墙堆石坝坝高 240 m ,坝基防渗墙采用顶部设置灌浆廊道的方式与坝体心墙相连接,廊道受力条件复杂,已有类似工程出现廊道破坏导致漏水的现象。采用基于子模型法的三维非线性有限元对该部位结构进行重点研究,以薄层单元模拟各种接触面,坝体材料及覆盖层采用 Duncan 双曲线 <> E -<>μ 模型,考虑大坝实际填筑施工过程和水库蓄水过程,对坝基廊道与防渗墙的应力变形状况进行分析。计算结果表明,由于在河床段沿坝轴线均不设横缝,廊道横河向正应力值较大,且极值出现在左右岸 1/4 跨的位置;廊道底板顺河向拉应力较大,将导致底板产生纵向裂缝;廊道与两岸灌浆平洞的结构缝三向变形形态复杂,止水设计困难。应对廊道的结构型式进行调整以及采取一定的工程措施以保障防渗系统的安全性。     

考虑扩容碎胀特性的岩石本构模型研究与验证

 高应力卸荷条件下岩石扩容碎胀非连续变形行为研究对揭示深部巷道围岩稳定性演化及控制机制,分析预测围岩稳定性具有至关重要的意义。为此,依托室内岩石三轴卸荷试验,首先研究全应力–应变曲线各特征应力值随围压变化的演化特征,提出岩石进入峰前损伤扩容与峰后破裂碎胀阶段的临界条件准则,并考虑扩容碎胀破裂演化过程中岩样力学性质劣化规律,建立描述卸荷条件下岩石损伤扩容和破裂碎胀演化机制的本构模型,采用VC++编程语言将该模型嵌入到UDEC软件中,实现其非线性数值计算功能。同时,通过室内岩石试验曲线的模拟拟合,表明该模型在描述岩石扩容碎胀特性方面的合理性。最后,将该模型应用于一典型深部巷道围岩破损区分布的模拟研究中,通过与经典模型的对比分析,验证该模型在工程应用方面的可行性,并有针对性地提出深部巷道稳定性分析与维护的合理化建议。     

高密度电法在地下暗河勘探中的应用

白水塘水库为云南省泸西县一中型水库,为地区灌溉、防洪发挥了重要作用,但由于库底岩溶发育,一直存在渗漏问题,2009年云南省遭受极端干旱自然灾害,库区几近干涸,造成很大的经济损失。介绍利用高密度电法勘探库区岩溶发育规律及地下暗河的走向,为水库除险加固提供依据。