某水电站低高程岸坡卸荷带量化研究

由于坝区低高程岸坡特殊的地貌和应力环境,其卸荷裂隙的形成机理和地质表现也与高高程岸坡有所不同。采用缓倾角卸荷裂隙的平均倾角、开度和、裂隙密度、平均迹长作为低高程岸坡卸荷带划分的量化指标,结合西南某大型水电工程实际,在现场大量裂隙精细调查的基础上,分析表明4个指标与卸荷强度有较好的响应,继而给出了坝区低高程岸坡卸荷带划分的建议值。     

一种高边坡岩体卸荷分带方法的探讨

岩体卸荷是水利水电工程建设中常见的工程地质问题之一。本文介绍了高边坡岩体卸荷的背景条件、作用机理、卸荷岩体特征以及常见的卸荷带划分方法。针对河谷斜坡岩体从表部到深部 ,岩体裂隙发育程度、张开程度逐渐降低的特征 ,以黄河上游某水电站高边坡印支期花岗岩体的现场调查资料为依托 ,应用岩体裂隙发育程度、张开程度量化指标对斜坡岩体卸荷进行分带 ,较好地将岩体卸荷分带与岩体结构、岩体工程特性紧密结合起来 ,为以后其它边坡岩体的工程实践提供了借鉴.     

大岗山水电站坝肩边坡开挖支护有限元模拟

大岗山水电站坝肩边坡地质条件复杂,断层、岩脉、卸荷裂隙密集带、深部卸荷带及节理裂隙发育。为对该边坡在开挖支护过程中的应力、变形情况进行分析,采用弹黏塑性有限元软件EVP3D,利用弹塑性有限元法进行边坡稳定性的三维有限元计算,揭示边坡可能的失稳部位,对初拟的施工程序的合理性进行评价,并对边坡的支护方案提出建议。     

渗透系数作为岩体卸荷分带量化指标的研究

渗透系数在一定程度上可以反映岩体内部裂隙发育程度、节理开度及卸荷程度,因此常作为岩体卸荷带划分的定量指标之一。但由于卸荷岩体的非线性特征,以及卸荷带研究方法和工程背景条件等方面的差异,各家划分卸荷带时所采用的渗透系数界限标准各有不同。本文从工程实例出发,通过对定性划分的各卸荷分带内对应钻孔段渗透系数的统计分析,以其统计平均值作为岩体卸荷分带的界线标准。实际应用表明,渗透系数作为卸荷带划分依据具有一定的优势,按渗透系数划分的卸荷带深度与其他方法综合确定的卸荷带深度基本接近。     

考虑力学参数不确定性的岩质边坡开挖卸荷响应概率评价

鉴于目前关于节理岩体力学参数空间变异性表征及存在潜在滑移面边坡的可靠性问题研究较多,但对于岩质边坡力学参数空间变异性影响及开挖卸荷响应(变形与塑性区)不确定性分析的研究较为有限。提出考虑力学参数不确定性的岩质边坡开挖卸荷响应概率评价方法,该方法以室内岩石力学试验及现场地质勘察测绘数据为基础,利用Hoek-Brown经验准则与Monte Carlo分析手段,构建了以岩石单轴抗压强度(uniaxial compressive strength,简称UCS)、地质强度指标(geological strengthindex,简称GSI)和节理工程参数为输入的边坡岩体力学参数概率统计模型,并采用卡方检验进行模型的吻合度检验;基于点估计原理构建岩体力学参数组合方案,并结合数值模拟开展边坡开挖过程的仿真分析,获得边坡开挖后整体安全系数及位移及塑性区的概率分布。利用该方法对在建京秦高速沿线某路堑边坡岩体力学参数及开挖卸荷响应进行分析,得到了岩体强度、弹性模量、黏聚力与内摩擦角的取值及不确定性分布,采用点估计与FLAC^3D模拟分析,得到了边坡安全系数及典型观测点的位移与塑性区分布结...     

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。     

基于结构面网络模拟的岩体深部卸荷裂隙及非均质特性研究

深部卸荷裂隙是一类非构造成因的特殊地质现象,常出现在高山峡谷地带,对工程建设有重要影响。将二维结构面网络模拟运用于模拟某水电站边坡平硐内深部卸荷裂隙和常规卸荷裂隙,在该模拟结果中布设18个虚拟钻孔,利用Autolisp编写岩石质量指标统计程序来计算岩体RQD值。并统计、对比两类裂隙岩体在不同阈值的岩体RQD值及其标准差。利用RQD值的差异将两类岩体裂隙实现区分,同时基于RQD值的标准差体现出的数据的离散性,进一步分析裂隙岩体的非均质特性。     

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。     

黄河拉西瓦水电站坝区花岗岩风化研究

风化作用对于岩体工程地质性能的降低不言而喻。研究探讨重大水电工程岩石风化作用机理对于工程区岩体风化带划分、风化渐进性分析、表征岩体风化特征指标的选择及力学性质参数取值等具有重要意义。文章从风化作用本质、化学元素迁移、风化作用类型等角度,对拉西瓦水电站坝区花岗岩风化作用机理进行了探讨。结合本区气候演化、岩石性质、地形条件等综合分析认为:在浅表河谷范围内,风化形式以岩石胀缩作用和冰劈作用为主,而化学风化作用并不强烈。论文采用量化指标对岩体进行风化带划分,选取的定量指标有平硐纵波速度Vp、钻孔RQD、裂隙间距与单元面积节理数等。在此基础上,利用电站20余a来丰富详实的地质、物探、岩体测试等大量资料,采用定性分析与定量划分相结合的研究方法,对黄河拉西瓦坝基花岗岩体进行风化分带,得出坝基岩体风化带总体空间布局。     

锦屏水电站左坝肩岩体深卸荷带成因分析

平洞探坑揭露了锦屏水电站普斯罗沟坝址左坝肩岩体内部存在深卸荷带,该卸荷带生成原因及分布范围将严重影响未来水电站坝肩的稳定及工程处理费用。在充分考虑断层、裂隙带、岩性特点基础上,应用ANSYS软件分析了不同荷载组合情况下普斯罗沟坝址左坝肩高陡边坡岩体深卸荷带的力学特点,建立了解释深卸荷带形成的简单力学模型,确定出深卸荷带应力场异常范围。     

三峡工程永久船闸高边坡岩体卸荷松弛特征研究

三峡工程永久船闸高边坡岩体卸荷松弛特征明显,采用地质调查、钻孔声波测试、内外部变形监测、现场变形试验、钻孔芯样力学试验、压水试验、孔壁录像、钻孔弹模测试等手段进行综合研究,结果表明,边坡岩体可划分为强、弱、微三个卸荷带,强、弱卸荷带岩体力学性质有明显弱化,微卸荷岩体力学性质无明显变化。在卸荷带内未产生新的结构面,但卸荷引起了结构面的进一步扩展和张开。岩体变形是结构面张开和岩块变形的综合反映,主要受开挖卸荷影响,锚索对于限制结构面张开作用明显。     

上硬下软反倾边坡开挖变形响应的物理模拟

现有上硬下软边坡的研究大都集中在压缩挤出变形的近水平泥岩、页岩基座型边坡变形演化过程,针对倾倒变形的板岩基座型边坡开挖响应研究甚少,本文以西藏玉曲河某水电站厂址边坡为研究对象,根据现场地质调查建立符合坡体实际情况的地质结构模型,采用物理试验的方法模拟原型边坡开挖。通过试验揭示上硬下软反倾边坡在开挖条件下的变形响应特征及破坏模式。研究结果表明:（1）开挖条件下上硬下软型边坡变形破坏过程分为a）下部软岩倾倒弯曲加剧;b）软岩倾倒折断,上部卸荷硬岩沿已有裂隙剪切;c）倾倒软岩滑移,卸荷硬岩剪断岩性分界部位,折断面贯通3个阶段。其变形破坏模式为下部软岩倾倒—上部硬岩剪断组合滑移型破坏;（2）开挖强倾倒区岩体会使下部软岩迅速失稳并促使上部硬岩剪切破坏;开挖引起的反倾上硬下软边坡大变形在短时间内完成,前期变形和能量积累是一个较长的过程;（3）开挖时需避免对坡脚倾倒岩体“大开挖”施工。     

基于有限元修正节理岩质边坡稳定性计算的解析解

采用有限元方法探讨在人工开挖或自然侵蚀环境下,岩质边坡体内应力场的变化及节理发育形成机理,并采用有限元强度折减法对后缘具有张节理边坡的稳定性影响因素进行敏感性对比分析,进而得出具有非贯通节理边坡稳定性计算的修正解析解。结果表明：卸荷及风化作用导致边坡体由表及里出现应力重分布及应力集中的现象,使边坡后缘由顶部向下发育一簇竖直向下或略向临空面倾斜的张节理,当张节理与下部的缓倾剪节理贯通时,边坡发生破坏;边坡稳定性最敏感的影响因素为受剪节理的倾角及贯通度,其次是节理的强度参数;可将工程中较难调查的节理贯通度转化为节理的强度参数来等效表达,并根据Mohr-Coulomb强度准则推导得到适用于具有非贯通节理的岩质边坡稳定性的修正解析解。     

节理分量式剪切本构模型及岩质边坡双安全系数研究

在法向荷载和切向荷载的作用下岩体节理的剪切应力由抗剪断效应、剪胀效应和摩擦效应所引起的三部分应力构成,但三个组成部分在节理的剪切过程中并不是同时发挥其最大作用。在详细分析边坡岩体节理工程地质特性的基础上,提出一种节理分量式剪切本构模型,主要特征为（1）体现了剪胀与剪切之间的耦合效应;（2）采用分量式表达,物理意义更明确;（3）每一分量采用简单函数,避免了总量式分段构造函数的不足。在节理分量式本构模型基础上,提出应用于岩质节理边坡的双安全系数的概念和求解原则,双安全系数能够较好地反映岩体节理剪切破坏直至残余强度的物理过程。最后,通过双安全系数算例明确了各个分量对于边坡稳定性的贡献。     

刘家湾滑坡特征及成因机制探讨

刘家湾滑坡位于青川东河口红光乡刘家湾,为汶川地震触发的特大型岩质山体滑坡。野外调查结果表明,该滑坡堆积体与一般汶川地震滑坡运动堆积体迥异的是滑体在沿碳质板岩与白云岩划分带破坏溃滑后,滑源区又沿白云岩风化卸荷带触发了二次溃滑,形成二级堆积平台的形态且以不同岩性区分,在岩性划分带及风化卸荷带呈现出明显的动力破坏特性。通过对该滑坡堆积体进行岩体物理力学试验及波速测试研究表明,该滑坡由白云岩、碳质板岩及千枚岩组成的内硬外软岩质边坡具有明显的量化差异特性,强震条件下差异岩性组合边坡岩层接触面的动力突变效应耦合凸出地形是导致该边坡破坏的主要因素。近一步研究显示该滑坡运动可大致分山体震裂阶段、地质分界面应力突变阶段、高速溃滑阶段、碎屑流堆积阶段、二次溃滑堆积5个动力过程。     

基于灰色系统理论的改进SMR法初探

综合灰色系统理论与传统的边坡岩体质量分级方法(SMR法),提出改进SMR法。传统的岩体质量分级方法中定量指标取值离散性很大,造成质量分级结果阶梯变化。灰色系统理论的灰度特征对解决这类小样本、离散性的问题有很好的适用性。首先对传统质量分级方法的评价指标进行灰类划分,确定各指标所占权重,再构建评价指标的三角白化权函数,并基于最大隶属度准则对边坡岩体进行质量分级。最后结合工程边坡实例,与一般工程RMR(岩体质量分级)与SMR法比较,改进SMR法的评价结果更加吻合工程现状,且质量分级稳定性高,表明其应用于边坡岩体质量分级是科学和准确的。     

基于岩体结构特征和未确知测度评价模型的岩质开挖边坡稳定性研究

综合黔西地区层状岩质开挖边坡研究成果发现:岩体结构特征是分析评价层状边坡变形失稳模式、机制和稳定性的重要基础。因此,结合该地区层状边坡地质条件的差异性,针对性地划分岩体结构类型对边坡的分析评价尤为重要。考虑地层岩性组合、地质构造、软弱夹层（结构面）因素,系统地将边坡岩体结构类型分为4个大类（近水平-缓倾边坡岩体,倾斜层状边坡岩体,陡倾、直立、倒转层状岩体,地质构造作用强烈或含有溶蚀洞穴、沟壑的边坡岩体）和10个亚类,并针对相应类型的边坡进行工程地质综合评价,分别阐述了失稳模式和机制。以边坡岩体结构类型为基础,甄选影响开挖边坡稳定性的6个定性指标和6个定量指标;对指标组合赋权,用未确知测度理论对边坡进行稳定性预测评价,建立了“岩体结构-指标组合赋权-未确知测度理论”的新评价体系。实例预测结果表明预测结果与实际情况具有较好的一致性,说明该方法是一种可靠性高、科学合理的稳定性预测新方法,可在相关工程领域中应用推广。     

岩石高边坡开挖卸荷松弛准则研究与工程应用

基于对卸荷松弛过程和机制的定性分析,提出了以岩石极限拉应变作为卸荷松弛的判别准则。通过对岩石极限拉应变室内试验资料与其抗拉强度之间关系的分析,并结合小湾工程卸荷松弛分析的成功实践经验,提出了极限拉应变值的取值原则,并明确了岩石边坡开挖后实际拉应变的计算方法。运用三维弹黏塑性加锚节理岩体流变模型,将该准则和计算方法应用于锦屏一级拱坝建基面开挖卸荷松弛的数值分析中,通过与实际开挖揭示和声波测试资料的对比,结果表明分析结果较为合理,为工程建设提供了有益的指导     

浅析山区高等级公路中的边坡工程岩体

随着山区高等级公路建设的飞速发展，各类边坡工程岩体问题也日益增多。从卸荷岩体力学的基本观点入手，探讨了边坡工程岩体的变形破坏特性、稳定性评价方法以及开挖设计理论。研究表明，边坡工程岩体的变形破坏特性完全符合卸荷岩体力学行为，不同于常规的加载岩体行为；边坡工程岩体的稳定性分析计算中必须重视水力学因素和卸荷作用的影响，并得到了有意义的表达式；边坡工程岩体的开挖设计应在充分认识其工程力学性状的基础上，针对边坡岩体地质特性，结合已有各类稳定边坡的资料，进行既经济又可靠的优化设计。     

黄土坡体节理发育特征和空间分区与边坡稳定性

通过现场调查分析了黄土坡体节理发育特征,节理走向与边坡倾向呈大角度斜交,节理走向受边坡倾向的控制。根据对斜坡不同区域受力分析,台塬区土体主要受到湿陷拉张作用,在斜坡地带土体主要受水平卸荷所产生的推力作用,把斜坡区节理发育分为湿陷节理发育区、拉张节理发育区、挤压节理发育区和开挖卸荷节理发育区。最后,对有无节理边坡进行了稳定性计算,计算结果和理论分析一致。