基于极限平衡法的金川泄洪洞稳定性分析

以金川水电站泄洪洞进口边坡稳定性分析为目标,基于三维极限平衡法,考虑金川水电站泄洪洞进口边坡附近的四组优势结构面之间不同组合形式和不同排列次序,利用赤平投影原理对优势结构面进行定性分析并利用极限平衡法进行定量分析;基于二维极限平衡理论和方法,对泄洪洞进口边坡在开挖、蓄水、蓄水+暴雨+设计地震、蓄水+暴雨+校核地震4种工况下的稳定性进行分析。计算结果表明,三维稳定性分析中楔形体按倾向和倾角分别为336°∠60°、75°∠33°和237°∠65°的结构产状组合时,所产生的楔形体在开挖、饱水、设计地震、校核地震四种工况下的安全系数最低达到1.90,但仍符合设计规范要求。二维稳定性分析中,在蓄水+暴雨+校核地震工况下,边坡安全系数最低达到1.368,开挖扰动后变形体的强度能满足工程要求。对比两种分析方法,三维稳定性分析得出的安全系数均大于二维稳定性分析得出的安全系数,说明二维极限平衡法计算的结果更加偏于安全,但是同时也会增大工程的造价。     

节理倾角对砂岩强度及物理特征的影响

节理岩体广泛存在于实际工程中,深入研究节理倾角对岩体强度和物理特征的影响,对节理岩体工程稳定性研究具有重要的意义。通过完整及含不同节理倾角岩样在不同围压下的三轴加载破坏试验及声波测试试验,探讨了节理倾角对砂岩强度及物理特性的影响规律。试验结果表明①随着节理倾角的变化,岩样纵波波速衰减率有所不同,节理倾角为60°时岩样波速衰减率最大。②节理岩样的弹性模量随倾角大小的变化规律是E_完整>E _90°>E _30°> E _60°。③在同一节理倾角下,岩样峰值强度随着围压的增加而增大;在同一围压下,岩样峰值强度随着节理倾角的变化表现出明显的各向异性。④节理岩样的黏聚力随着节理倾角的变化呈现出U型的变化趋势,且在节理倾角为60°时黏聚力最小;同时内摩擦角随着节理倾角的增大而逐渐增大。由上述成果可知,节理倾角对砂岩强度和物理特性影响较大,节理倾角为60°时,影响程度最大。     

锦屏水电站地下厂房初始地应力场反演分析

结合锦屏二级水电站复杂的地质条件,运用有限元法和BP人工神经网络对研究区的初始地应力场进行了反演分析。结果表明:主应力的变化规律为从上到下逐渐增大,主应力的分布随埋深的增加而增大,主应力等值线在浅层区域受地形起伏影响很大;在靠近地表及河谷底部,等值线分布较密集,应力变化梯度较大,出现应力集中现象;地下厂房区域表层及浅层主应力倾角与山体坡角基本相同,在深部区域,最大主应力倾角随深度的增加逐渐增大;数值模拟反演计算得到的初始应力场分布与研究区的地形地貌关系密切,而岩性对地应力场的分布影响较小;BP人工神经网络反演值与实测值较接近,反演精度可以满足工程实际需要。     

高温后砂岩三轴卸荷试验研究

 通过三轴卸荷试验,综合考虑回弹值和纵波波速与温度的关系,对高温后砂岩的纵波波速和力学特性与温度的变化规律进行研究。试验结果表明：随着烘烤温度的升高,砂岩的纵波波速降低,且经历的温度越高,波速下降的幅度越大;随着烘烤温度的升高,砂岩的回弹值并非简单的单调递增或递减;砂岩的强度力学特性在摩擦特征和胶结特性共同作用下变化,砂岩高温烘烤后摩擦特性大大加强,在较大围压下,由于摩擦作用其强度得到显著提高;高温烘烤后纵波波速、回弹值和强度不具备必然规律;自然风干岩样在低围压下卸载破坏,依然表现出明显的压剪破坏形式,300 ℃,600 ℃,900 ℃烘烤岩样的轴向劈裂现象却逐渐增强;分析认为高温烘烤后岩样的抗拉强度出现了明显降低,热处理后砂岩内部产生热应力,由此诱发表面热开裂及内部微裂纹是造成抗拉强度降低的本质原因。     

某水电站导流隧洞开挖爆破振动监测与分析

通过现场监测与分析导流隧洞爆破开挖振动情况,得到了不同围岩级别的爆破振动波速衰减方程,根据爆破振动速度允许标准求出了导流隧洞围岩和新浇衬砌混凝土爆破安全控制参数;分析了振动速度超过安全控制标准的原因并及时调整爆破参数,从而有效控制了爆破振动破坏效应;根据现场实际情况,提出了几种后期隧道爆破施工中控制爆破振动的措施并取得了较好的效果.     

三种大型软件在边坡开挖中的应用分析

对ANSYS内置外角点外接圆摩尔匹配D-P准则,通过适当参数转换,可等效于M-C准则使用即可应用于岩质高边坡开挖的数值模拟.以水布垭溢洪道开挖边坡5-5剖面为例,通过子程序接口构建ANSYS、ADINA、 FLAC3D网格模型,在同等条件下分别计算并对比了三类程序数值模拟结果的差异性和数值收敛、前后处理等难易程度.指出采用前两种软件计算的边坡相对位移均小于后者,ANSYS选用摩尔匹配的收敛性较差,对三维模型FLAC3D计算效率较高但前后处理功能较薄弱,这对岩土工程数值分析具有指导意义.     

库水作用下滑带土力学参数降低的模拟

以石榴树包滑坡在库水作用下的物理模型试验为例,采用FLAC方法对滑坡模型在不同抬升角度下塑性区的变化进行数值模拟,获得了该滑坡模型试验中模型架抬升角度与降低滑带粘聚力之间的对应关系,并且得出在抬升模型架18°时滑带的变形破坏与降低滑带粘聚力为1.8 kPa时滑带的变形破坏是一致的,可以指导该滑坡在库水位作用下滑带土力学参数降低的物理模拟,同时也可为其它水库型滑坡的物理模型试验提供参考.     

丹江口库区郧县汉江二桥嵌岩桩基岩承载力特性试验研究

丹江口库区郧县汉江二桥地基为白垩系至下第三系的一组软岩和极软岩,具有胶结较差易扰动的特点,桥梁基础为嵌岩钻孔灌注桩,在详勘阶段进行了岩块物理力学性质试验和现场岩体力学试验,其中采用的桩侧摩阻力试验为岩体力学试验的新方法。通过现场试验研究基岩荷载与沉降变形的关系,得出桩端阻力和桩侧摩阻力的容许值,弥补了室内岩石试验的局限性,提出了桩端阻力及桩侧摩阻力参数建议值,为工程优化设计提供了依据。     

裂隙岩体参数分区分级法在如美电站中的应用

结合现行岩体参数研究方法,以西藏如美水电站为背景,通过分区分级裂隙岩体数值模拟等效计算方法,根据该地区边坡岩石的类型、强度及风化程度,裂隙结构面的发育特征和几何特征等因素,对下坝址区裂隙岩体进行了合理的区域划分和数值模拟计算,并与岩体质量评价系统GSI计算结果进行了对比分析,分析发现,两种方法得到的如美水电站下坝址区碎裂岩体参数基本一致,并从两种方法自身理论角度分析了其差异性,虽有差别,但都在允许范围之内,证明其结果是可靠可用的。另外,裂隙岩体参数分区分级法还可以简化数值模型,并能有效地降低运算量,提高了计算精度和速度。     

煤储层应力敏感性及影响因素的试验分析

采用鄂尔多斯盆地东南缘高煤级煤储层样品,通过煤样的应力敏感性试验,分析了煤储层应力敏感性及有效围压、煤中裂隙和含水情况等对煤储层应力敏感性的影响。研究结果表明：煤储层渗透率随有效应力的增加按负指数函数规律降低,当有效应力从2.5 MPa增加到10 MPa时,煤样无因次渗透率为0.10～0.28,平均低于0.15,渗透率损害率为71.92%～90.14%,平均为84.59%。在有效应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随有效应力增加快速下降,应力敏感性最强;有效应力在5~10 MPa时,渗透率随有效应力增加而较快下降,应力敏感性较强;而当有效应力大于10 MPa后,渗透率随有效应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱。含裂隙煤样初始渗透率较高,且应力敏感性相对较小;但在升压过程中产生不可恢复的塑性变形大,导致降压后不可逆损害率相对较高。同样,含水煤样的渗透率随有效应力的增加而快速下降,含水条件下的应力敏感性也更明显。