锦屏一级水电站普斯罗沟左岸深部裂缝变形模式

通过对锦屏一级水电站普斯罗沟坝址左岸深部裂缝的发育特点及规律的研究,提出了深部裂缝4种变形模式,即缓剪陡张型、缓倾张剪带型、顺剪反张型和引张型。发现变形的结果是岩体拉张位移主矢量以一定倾角指向河流,正是岸坡卸载特点,这从一定程度说明了深部裂缝的卸荷变形实质,揭示了其成因。     

雅砻江锦屏一级水电站左岸深部裂缝成因机制探讨

雅砻江锦屏一级水电站普斯罗沟坝址左岸山体内存在大量深部裂缝,它们不仅发育于坡向与岩层倾向相反的左岸,而且发育在卸荷带以内数十米至上百米处,远远超出常规意义的边坡岩体卸荷带分布范围。通过深入分析发育在深部裂缝内部纤维状方解石脉所反映的动力学、运动学意义,断层充填物的年代学特征,并结合区内河谷阶地演化,首次提出并论证了深部裂缝不是地震的产物,也不是边坡卸荷的结果,而是构造运动长时间脉动拉张作用下形成的。     

锦屏普斯罗沟坝址右岸地下水连通试验

连通试验证明普斯罗沟溪水与PD07、PD47、PD01、PD29及其邻近泉存在水力联系。地下水涌水点的分布受T2-3z^2(4)层和NW向张性裂隙带控制。涌水点水的电导率曲线具双峰特征，揭示右岸地下水系统具岩溶管道与岩溶裂隙双重并联型特征。右岸坝肩内地下水水力坡度较大，且裂隙及岩溶裂隙通道较为发育。普斯罗沟沟水是右岸坝肩地下水的重要补给源，但并非右岸坝肩地下水的唯一补给源，可能还存在其他补给源，锦屏山断裂属于区域性的导水带，通过该导水带有一定量的地下水从其南侧的解放沟方向越过普斯罗沟潜入了右岩坝肩。     

普斯罗沟泥石流发育特征及其防治对策

1前言 普斯罗沟位于西南某在建水电站坝址区右岸坝肩上游侧进水口附近,调查显示,该沟在1995、1998和2004年均暴发了不等规模的泥石流,其中以2004年6月暴发的泥石流是近十年来规模最大的一次。因此沟域内现有松散物质分布位置及其稳定性如何？是否还存在暴发较大规模泥石流活动的可能性？不同降雨频率下形成的泥石流物质是否会对拟布置工程产生不利影响？因此,研究普斯罗沟泥石流发育特征,预测其暴发规模,并提出相应的工程处理措施建议,是非常必要的。     

考虑岩体开挖卸荷边坡岩体质量评价

正确评价开挖后岩体质量并对其进行分类,对研究岩石边坡开挖卸荷后的稳定性有十分重要的意义。以某水电站坝肩高边坡开挖工程为背景,运用卸荷岩体力学的理论与方法,对坝肩边坡开挖岩体进行三维有限元分析。根据边坡岩体开挖后应力应变场的动态变化情况,确定岩体开挖卸荷后质量损伤劣化程度,并根据岩体开挖卸荷后的力学参数,采用RMR法对开挖后的边坡岩体质量进行评价。结果表明,边坡岩体RMR值随开挖后卸荷量的增大基本呈线性递减趋势,进而考虑开挖卸荷影响因素,修正了RMR法中的评价参数,为以后用该法评价开挖后的岩体质量提供参考。     

西南某水电站左坝肩岩体卸荷分带研究

西南某水电站坝区由蛾眉山玄武岩组成，岩体卸荷较发育。本文从卸荷形成及特征入手，利用卸荷裂隙条数、岩体纵波速度等代表性指标定量对左坝肩作出了强弱卸荷带的划分，为工程设计提供了参数依据。     

岩体卸荷与水电工程

根据20世纪70年代以来我国西南山区大型水电工程实践,讨论了水电工程建设中岩体卸荷的地质现象和工程地质问题。文中介绍了我国工程地质界对岩体卸荷现象的认识过程和工程应用实践,提出以卸荷裂隙力学机制类型作为卸荷带划分的参照依据,并以典型实例对岸坡中在正常卸荷带以里出现的深裂缝及深卸荷问题作了探讨,提出我国深裂缝和深卸荷的力学机制基本模式。结合实例,讨论了岩体卸荷在水电工程实践应用中的一些问题。     

金沙江某水电站上下坝址岩体卸荷差异研究

在河流下切、斜坡成坡过程中,斜坡应力场不断调整和适应坡体的变化,表浅部岩体在应力变化过程中往坡外发生卸荷,在同一地区岩体卸荷深度应当相差不大。而在西南某水电站相隔仅1.4km上下坝址勘察过程中发现,两坝址岩体卸荷深度却存在较大差异,上坝址岩体卸荷深度在20m以上,最大深度达到90m;下坝址岩体卸荷深度仅为5~20m。,通过现场调查及数值模拟成果表明,上下坝址岩层方位是两坝址岩体卸荷差异的决定性因素,上坝址为顺向坡,岩层走向与边坡走向平行,倾角较陡的岩层形成拉裂面,易于风化营力的侵入,岩体卸荷深度大;下坝址为横向坡,岩层走向与边坡走向近于垂直,岩体强度远大于岩层面的强度,且平行坡向的结构面数量少,岩体卸荷深度在20m以内。     

白鹤滩水电站拱坝推力对坝肩的影响分析

对于地质条件复杂的高拱坝,坝肩的变形及稳定性对拱坝的受力状态有很大的影响,在研究过程中必须考虑拱坝与坝肩之间的相互作用。为降低三维有限元建模的难度和更好地模拟坝肩复杂的地质构造,分别建立坝肩和拱坝的有限元模型,采用试算迭代的方法考虑二者之间的相互作用;并运用卸荷岩体力学理论的方法分析坝肩岩体开挖卸荷后,在拱坝推力作用下的应力应变情况。结果表明,考虑拱坝推力后坝肩槽上、下游边坡位移变化不大,变幅在1 cm左右;拱坝推力对拱端边坡有比较明显的影响,在推力作用下,边坡向坡内有一定的变形。     

拱坝联合坝肩岩体三维计算模型构建

坝址区复杂的地质条件与岩体力学环境变化,直接影响坝肩岩体抗滑稳定及拱坝的安全。我国西南乌东德超高拱坝坝址区工程地质条件极为复杂。坝体载荷后,区域内地层岩性、断层构造、岩溶系统、拱座内不连续裂隙等自然地质条件,成为影响坝肩岩体稳定性的主要因素。基于可研阶段地质勘探数据、二维地质剖面和工程设计数据,采用面向对象技术、多种软件协同作业,建立自然地质条件和工程对象的几何模型。构建适用于地应力反演分析,坝体载荷、工程开挖等因素影响下坝肩稳定性分析的三维精细有限元计算模型。该三维模型最大程度地模拟了工程岩体复杂结构,为高拱坝坝肩岩体稳定性综合分析提供良好的基础。计算结果表明:河谷两侧近地表地应力带及河床深部地应力区应力水平与实际量测值接近。坝肩槽开挖完成后,右岸拱肩槽800 m高程附近位移值最大达到12.9 mm。两岸9个可能滑动楔块在不同荷载组合条件下有一定差异,整体上左岸坝肩稳定性强于右岸。组合地震荷载作用下,所有楔块安全系数均大幅下降,但仍具有一定的安全裕度。     

细观非均匀性对脆性岩石材料宏观破坏形式的影响

岩石材料的宏观力学特征是材料内部细观力学特性的综合反映。对于脆性岩石材料,其内部的非均匀性对材料的宏观破坏形式有着重要的影响。应用演化细胞自动机方法（ECA）对岩石的非均匀性进行了初步的探讨。该方法以位移、力、应力和应变等矢量和张量作为系统的基本变量,定量计算了反映岩石破坏过程中应力集中以及应力重新分布的过程。在宏观上则认为脆性岩石材料是一种非均匀性材料,并假定脆性岩石材料的非均匀性符合Weibull分布,坡度参数m是Weibull分布中的反映分布非均匀程度的重要参数。通过对符合Weibull分布中不同坡度参数的脆性岩石材料进行数值模拟试验,发现由Weibull分布中的坡度参数表示的非均匀性是影响脆性岩石材料破坏方式的重要因素,材料的坡度参数越小,材料越不均匀,其破坏形式则越具有随机性;材料的坡度参数越大,材料越趋于均匀,其破坏形式越具有规则性,即趋于弹性材料的破坏形式,这与试验结果是吻合的。     

强降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场

降雨持时较长且雨强较大时,雨水的入渗不仅会增大孔隙水压力,且易使张裂缝充水形成静水压力,对边坡稳定不利。结合降雨条件下饱和-非饱和渗流分析,考虑降雨过程中的瞬态孔隙水压力场与瞬态强度场,并同时考虑张裂缝充水时的静水压力,对边坡临界滑动场法进行改进,提出降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场数值模拟方法,且对其进行了验证。将该方法用于一个典型均质黏土边坡算例,结果表明,（1）文中方法可考虑张裂缝具体位置、深度及其充水状态下对边坡稳定性的影响,并能搜索出任意形状危险滑面,计算结果合理可靠;（2）降雨条件下张裂缝中静水压力对边坡稳定性及滑面形状有较大影响;（3）降雨条件下张裂缝位置对边坡稳定有较大影响,距坡肩越近,张裂缝对边坡稳定性影响越大;（4）张裂缝处在最不利位置且充水时存在一个最不利深度。     

都江堰市五里坡高位滑坡-碎屑流成因机制分析

2013年7月10日发生的四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡滑坡-碎屑流,属于典型的降雨型高位斜向层状岩质滑坡-碎屑流灾害。在前人研究成果梳理和进一步野外调查的基础上,分析总结了五里坡滑坡-碎屑流的成因及演化模式,并对五里坡高位滑坡在降雨作用下的后缘裂隙扩展判据和滑坡启动判据进行了定量计算。研究表明,五里坡滑坡的演化模式为后缘拉张裂隙形成→降雨作用下裂缝开始扩展→动、静水压力联合作用下斜坡沿泥质软弱层滑动→后缘拉裂槽形成→“7?10”强降雨诱发滑坡复活→滑体前缘临空崩落、加速→崩滑体沿沟谷铲刮、运移→堆积停止。从力学角度推导了前期降雨作用下滑体后缘裂缝自动扩展的最小深度、滑坡失稳的临界水头高度和临界降雨强度的计算公式,得出充满水的后缘裂缝在静水压力作用下开始自行扩展的临界深度为11.3 m;后缘裂隙贯通至滑带后,当五里坡斜坡体在后缘裂缝水头高度达到9.8 m时滑坡处于启动的临界状态。     

高温下花岗岩的细观结构与声发射特性研究

利用LEICA DM4500P偏光显微镜对实时温度作用下山东临沂花岗岩的细观形态进行了观测,结合其在高温下单轴压缩与声发射检测试验结果,对不同温度下花岗岩的强度和声发射与细观结构形态关系进行了初步的探讨。研究表明,高温下花岗岩细观结构形态的变化主要体现在不同温度下裂纹萌生及扩展速度的不同;随温度的升高,花岗岩内部形成的裂纹越多,内部损伤越严重,单轴压缩下其声发射活动越频繁;花岗岩的力学特性及声发射特征与岩样内部裂纹网络的形成具有对应的关系,裂纹扩展缓慢则其峰值应力曲线和振铃累计数曲线走势平稳,而裂纹网络急剧扩展则峰值应力曲线和振铃累计数曲线出现拐点导致突变。通过观测岩石在热作用下内部结构形态的变化,以期推断其在热破裂过程中物理力学特征参量发生变化的原因。     

Stability assessment of jointed rock slope with different crack infillings under various thermomechanical loadings

Thermoelastic deformation of rock significantly affects the stability of rock slope because thermoelastic strains may cause fracture propagation under favorable condition of failure. Rock slope stability depends on the balance between shear stress and shear resistance along the plane of weakness. Due to warming of rock slopes by heat transfer phenomena, viz. conduction and convection, considerable change in induced stresses (normal and shear) and resistance takes place which further causes instability in rock slope. In this paper, a two-dimensional finite element model has been used to simulate the stability of jointed rock slope containing crack in its upper surface. Four different cases have been simulated on the basis of infilling material (air, water, ice, water and ice) in the crack. Stability of rock slope is examined in terms of shear displacement and factor of safety for different thermal conditions of slope surface. A comparative study has been done for the four cases of infilling material in the crack. The various affecting parameters, viz. shear displacement, factor of safety, shear strength along the joint, and different surface temperature conditions, are illustrated by means of graphs. It has been found that the values of horizontal and vertical displacements are in the range of millimeters. The maximum values of horizontal and vertical displacements are 2.17 mm. Moreover, the maximum values of vertical compressive and tensile stresses are 15.4 MPa and 4.45 MPa respectively for the said four cases. According to the infilling material in the crack, the stability of the rock slope for the given geometry of slope is found in the following order: crack filled with ice < crack filled with ice and water < crack filled with water < empty crack. Validations of numerical results have been done from previous studies, and it has been found that the trends of normal stress, shear strength, and shear displacement along the joint are well matched.     

复杂含水条件下滑坡的稳定性分析及治理措施

成渝铁路K492滑坡为一大型堆积层老滑坡,自1998年开始变形以来,每年雨季出现线路外移、下沉和地面开裂现象,且日趋加大。随着地下水位和前缘长江水位的变化,该滑坡呈阶段性滑动变形,它的形成与发展以孔隙水压力为主。确定了该滑坡在不同水位条件下的安全系数,在特大洪水位下处于不稳定状态。同时提出根据水位的变化、裂隙的发育情况及裂隙水位计算其安全系数,对复杂含水的堆积层滑坡应以支挡和排水综合治理。     

岩石边坡渗流破坏的数值流形方法模拟

通过对岩石边坡中的裂隙水对岩石边坡裂隙作用的力学原理进行分析的基础上,提出了数值流形方法中对裂隙水渗流作用的计算方法,并在原有考虑裂纹扩展的数值流形方法程序中加入了考虑裂隙渗流的子程序。最后利用综合考虑渗流与断裂的数值流形方法程序对含初始裂隙的岩石边坡在渗流作用下的破坏过程进行了模拟。模拟结果再现了原始裂隙在渗流作用下的扩展路径及所形成的切割块体在自重作用下的运动过程,与边坡的实际破坏模式基本一致。     

降雨渗流及干湿循环作用下红砂岩顺层边坡稳定性分析

针对红砂岩顺层岩质边坡稳定性问题,建立顺层岩质边坡力学模型,对降雨渗流条件下边坡受到的力学作用进行了计算;选取典型结构面,通过室内干湿循环试验,分析了结构面强度参数衰减规律;综合考虑降雨渗流及结构面强度弱化,对降雨渗流及干湿循环综合影响下红砂岩顺层岩质边坡稳定性进行了分析,获得了边坡稳定性衰减变化规律;通过炎汝高速公路边坡稳定性监测对理论计算结果进行了验证。结果表明,边坡受到的水力作用与后缘张拉裂隙充水高度呈正比;干湿循环作用下,结构面黏聚力呈幂指数形式衰减,内摩擦角呈二次函数衰减;边坡稳定性与后缘张拉裂隙充水高度呈线性关系,而与干湿循环呈指数关系,且干湿循环对边坡稳定性影响比后缘裂隙充水高度大;在降雨渗流及干湿循环综合作用下,边坡稳定性系数降低了约66%,较考虑单一影响因素有了大幅度降低;边坡稳定性监测结果与理论计算结果吻合较好,进一步证明了理论计算结果的正确性。     

猴子岩水电站进水口洞脸边坡稳定性分析

猴子岩进水口洞脸边坡高约180m,由于开挖所形成的边坡属于高陡边坡,其开挖后的稳定状况会极大影响引水系统的正常运行。通过对该边坡平洞揭露裂隙特征及地表工程地质条件的系统调查,对边坡的岩体结构类型及其结构面、断层与坡面组合特征进行了细致研究,在此基础上对可能的滑面组合采用刚体极限平衡法进行计算。最后对边坡的安全稳定性进行了评价。     

湖北宜昌盐池河滑坡成因机理分析

1980年6月3日湖北宜昌盐池河发生大规模山体滑坡地质灾害,滑坡体总体积约130×104m3,导致284人死亡。通过现场调查和分析后认为,地下采矿是盐池河滑坡的重要原因。针对已有对盐池河滑坡研究中存在不足,考虑到随机介质理论在岩层移动变形分析中的应用,采用随机介质理论方法对地下采矿作用下盐池河滑坡体移动变形规律进行研究。并结合边坡稳定性分析和数值模拟方法,对采动作用下坡体移动变形规律进行分析、验证。结果表明,采矿诱发的坡体不均匀沉降是盐池河滑坡的重要原因。采动变形导致山体中Ⅰ号裂缝形成、扩展,降低了山体内侧对滑动山体的侧向阻滑作用,并加剧地表降雨入渗趋势,导致滑带力学参数劣化,最终导致坡体失稳。