白鹤滩水电站巨型地下厂房高边墙开挖支护变形研究

白鹤滩水电站左岸地下厂房规模巨大,且面临高地应力、长大错动带、硬脆玄武岩等诸多不利地质条件,存在围岩失稳、高边墙和岩壁梁成型困难等风险。为此,通过数值计算研究,厂房高边墙开挖选取薄层开挖、快速支护的方案。岩壁梁层分为"中部拉槽、保护层、岩台"三区六序的精细化开挖爆破,保证围岩应力分区释放、降低卸荷松弛程度。数值分析结果表明,开挖过程中数值计算与监测结果一致,围岩失稳风险得到了有效控制,厂房高边墙稳定成型。     

岩爆过程的声音信号特征研究

 为探究岩爆过程的声音信号特征,采用自主研发的真三轴岩爆试验机系统,在室内实现花岗岩岩样的岩爆过程模拟,并对试验过程中的声音信号进行全程监测,分析岩爆过程声音信号的波形特征、分形特征以及频谱特征。研究结果表明,岩爆的声音信号波形变化特征能够反映岩爆所经历的主要破坏过程,临近岩爆弹射破坏前,存在一段声音信号波形幅值较小的“相对平静期”;岩爆过程的声音信号幅值具有时间分形特性,声音信号幅值分形维数持续增加至峰值后在一段时间内持续下降至最低值可作为岩爆发生的前兆信息;岩爆过程中,不同破坏现象具有不同的声音频谱特征,声音信号主频总体呈“高频向低频迁移”的演化趋势,频谱形状经历“多峰–单峰”的交替变化过程。岩爆过程的声音信号在波形、幅值的时间分形维数、频谱3个方面具有显著特征与内在演化规律,声音信号的变化特征可作为岩爆预测的前兆信息。     

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。     

不同加载速率下岩爆碎块耗能特征试验研究

利用自主研发的真三轴岩爆试验系统,以红色粗晶花岗岩作为岩石长方体试件,开展了不同加载速率的应变型岩爆室内模拟试验,在提出一种岩爆碎块单位面积表面能测定方法的基础上,结合应力–应变曲线分析,实现了岩爆碎块耗能组成的定量化分析,进而探讨了不同轴向加载速率下岩爆碎块的耗能特征。研究结果表明:1在单面临空真三轴压缩条件下,只有在足够大的轴向加载速率下,岩样集聚一定的弹性应变能并通过岩板劈裂以及潜在岩爆坑等岩爆碎块的形成耗散适当能量,岩爆弹射破坏才可能发生;2在0.5~30 k N/s加载速率范围内,随着加载速率的增大,碎块破碎程度呈降低趋势,碎块耗能呈线性减小趋势;3不同加载速率下的岩爆碎块中,片状粗粒碎块主要来自岩爆坑表面,主要为张拉破坏所致,棱块状的中粒碎块、细粒碎块,粉末状的微粒碎块主要来自岩爆坑内部,主要为剪切破坏所致;4不同加载速率下,岩爆碎块耗能均以剪切耗能为主,剪切耗能的百分比达到97%~99%。