五嘎冲拱坝坝肩加固效果分析及整体安全度评价

五嘎冲拱坝右岸坝肩由于存在张性裂隙、软弱层以及泥化夹层等地质缺陷,坝肩抗滑稳定不能满足要求而采取加固措施。根据工程最新揭示的地质资料、拱坝结构设计成果以及加固处理措施,建立拱坝–地基整体三维数值模型。采用满足Mohr-Coulomb屈服准则的节理单元,模拟基岩中张性裂隙、软弱夹层、层间泥化夹层等构造。采用非线性有限元法,对加固前后坝基岩体及结构面的变形、屈服区进行对比分析,评价右岸坝肩加固处理措施的有效性,采用水容重超载法分析拱坝坝体和地基岩体的变形以及屈服状态的发展过程,给出加固处理后拱坝–地基系统的整体安全度,结合工程类比,综合评价五嘎冲拱坝的整体安全性。计算成果表明,针对右岸L1张性裂隙所进行的加固处理措施可明显提高右岸坝肩的稳定性,加固效果显著,五嘎冲拱坝坝肩加固处理后超载安全度较高,处于高坝工程的偏上位置。     

隘口沥青心墙坝坝基溶洞处理措施研究

隘口心墙堆石坝基岩岩溶发育,右岸分布有多个溶洞群,其中K6和K5的空腔体积均超过10万方.溶洞群不仅对右岸坝基防渗影响较大,而且由于K6溶洞位于右岸坝肩应力影响范围之内,对右岸坝肩压缩变形、坝体稳定性及心墙应力应变影响最为显著.本文采用了有限元法研究了K5溶洞处理前后坝体及基岩的渗流场特征,K6溶洞天然地基未换填、部分换填及完全换填三种工况下的的坝体及基岩的应力与变位.结果表明,由于K5溶洞离坝肩较远,对于K5溶洞对坝体应力应变影响较小,处理重点是做好防渗处理,而K6则对坝基变位和应力影响显著,需进行换填处理,从而显著减小右坝肩压缩变形,改善坝肩位移和应力分布协调性,同时消除沥青心墙右侧的拉应力区.     

基于地质力学模型试验的锦屏拱坝坝肩加固效果研究

锦屏一级高拱坝最大坝高305 m,是目前在建的世界最高拱坝,其坝址区地质条件复杂,存在断层、蚀变岩脉、层间挤压带、节理裂隙及深部裂缝等各类软弱结构面,坝与地基的整体稳定问题突出。为使坝体达到良好的受力状态,满足拱座的抗滑稳定与变形稳定等要求,工程上采取了大量的加固措施,主要有左坝肩垫座、左右坝肩混凝土网格洞塞置换、刻槽置换、传力洞等。加固处理后,坝肩的整体稳定性以及坝肩坝基的加固效果如何是工程上关心的重要问题。采用两个三维地质力学模型,分别开展了锦屏一级高拱坝在地基未加固和加固两个方案下的坝肩稳定综合法破坏试验研究,对比分析了两个方案下坝与地基的变形分布特性、坝肩坝基失稳的破坏机制和整体稳定安全度。结果表明：坝肩坝基加固处理后,坝体及左、右两岸坝肩变位的对称性得到明显改善,变位量值减小;在相同的超载倍数下,加固方案下两坝肩开裂破坏的范围减小,破坏程度减轻,坝肩破坏失稳的超载系数增大,超载能力得到提高;未加固方案拱坝整体稳定综合法试验安全系数为4.7 ~ 5.0,加固方案下安全系数为5.2 ~ 6.0,安全度得到明显提高。综合分析认为,锦屏拱坝采用以坝肩垫座、混凝土网格置换洞塞、刻槽置换、传力洞等为主的加固方案对坝肩坝基起到了良好的加固效果。     

复杂地质条件下拱坝整体稳定三维地质力学模型试验研究

针对某高拱坝坝址区地质构造复杂,两岸坝肩岩体内存在断层、煌斑岩脉、层间挤压带、深部裂隙等各类软弱结构面等工程地质问题,本文利用三维地质力学模型试验技术,采用强度储备与超载相结合的综合法试验方法,研究了坝体和坝肩从加荷到破坏的整个过程,试验中充分考虑了影响坝肩坝基稳定的各种因素,既考虑拱坝上游超载情况,同时还重点模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响。通过试验获得了坝肩坝基的变形及分布特征、失稳的破坏形态和破坏机理。试验结果表明:拱坝整体稳定安全度约为4.7～4.9,拱坝的基础处理效果较好,并针对坝肩的薄弱环节提出了加固处理措施建议。     

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。     

复杂条件下高拱坝应力及坝肩稳定分析

众所周知,研究复杂地质条件下的高拱坝应力和坝肩稳定对确保工程安全具有重要的意义。研究的江坪河高拱坝地质构造较复杂,坝基及坝肩岩体存在大量断层、软弱夹层、泥化夹层和卸荷、风化岩体等地质缺陷,引起两岸坝肩岩体变形不对称、压缩变形量增大以及坝肩局部岩体承载能力低,直接影响到拱坝正常运行和稳定性。因而,对各种工况下的坝体及坝肩岩体进行了三维有限元分析,研究了坝体及坝肩的应力和变形发展状态、可能失稳模式、破坏形态和破坏机制。研究成果表明,未加固时坝肩岩体不稳定,因此,通过研究采用合理的加固处理措施,右岸采用6个传力洞进行加固;左岸采用锚洞进行加固。采取加固措施以后对其进行三维有限元分析,其研究成果表明,加固有一定的效果,改善了两岸的受力状况和变形分布,提高了坝肩稳定性,但左岸坝肩仍不能完全满足规范要求,还需要进一步增加锚洞的面积。     

安达坝址工程地质条件的初步研究

通过对地处青藏高原腹地,南水北调西线工程杜柯河安达坝址区工程地质条件的初步调查与研究,对坝区稳定、岸坡稳定、坝基稳定、坝基渗漏和河床覆盖层等主要工程地质问题进行了分析,并作出了阶段性结论:①坝段处于稳定区,坝段内水质较好,未发现水平或缓倾角的软弱结构面,可以满足混凝土面板堆石坝的建坝要求;②受F1、F2断层的影响,右岸岸坡稳定条件好于左岸;③坝基可能存在沿背斜核部、左坝肩断层破碎带集中渗漏问题及绕坝渗漏问题。     

综合物探在水库渗漏探测中的应用

受右坝肩正断层F2的影响,某水库岩溶发育,一直存在渗漏问题,经多处防渗处理,问题依然存在且日趋严重。本文综合采用流场法、自然电场法、高密度电阻率法对该水库渗漏进行了探测。发现老隧洞封堵质量较差,存在渗漏问题,并导致其下游侧坝体集中渗漏和大面积散浸;大坝坝体中部存在从上游坝坡至下游渗漏通道,是坝体下游二级坝坡出现散浸的主要原因;大坝右岸低矮山体存在渗漏入口,并可能与下游山脚的泉水点相连通;大坝右坝肩F2断层带防渗性差,存在与下游断层露头集中渗漏点相通的渗漏通道。此次探测结果表明:综合物探法能较准确获得水库渗漏源、渗流通道等位置信息。     

武汉高腊梅水库大坝安全研究

在调查高腊梅水库大坝所处地形地貌、地层岩性、地质构造与地震及水文地质等地质环境条件的基础上,研究了坝体、坝基及坝肩的工程地质特征,对坝体的稳定性、填筑土的渗漏,坝基及坝肩岩（土）体的渗透等问题进行了评价.对可能产生的工程地质危害及应采取的加固处理措施等提出了有针对性的建议.     

向家坝水电站左岸坝基挤压破碎带变形特性试验研究

坝基软弱破碎地质体是影响大坝安全的关键因素之一,其岩体力学参数的合理确定是大坝工程稳定分析与安全评价的基础。为合理确定向家坝水电工程左岸坝基挤压破碎带的变形模量,进行了室内MTS变形模量试验、现场小型承压板和大型承压板试验研究。3种试验方法得到的破碎带岩体变形模量基本都小于1.0 GPa,有盖层承压板试验条件下的破碎岩体变形模量测试值远大于无盖层岩体影响情况下的试验成果。研究成果表明,不同试验方法反映了左岸坝基破碎带岩体的不同受力状态,其变形模量也呈现一定差异性。在分析挤压破碎带变形模量试验值差异性的原因基础上,提出了左岸坝基破碎带岩体变形模量的建议值。     

考虑时变影响的拱坝坝肩空间变形场预测

坝肩变形是拱坝坝肩稳定状态的综合反映,在运行期呈小变形变化,监测点测值在空间上具有连续性,同时影响拱坝坝肩变形的各种因素具有时变性。通过融合统计回归和多层递阶方法的特点,建立了反映变形场空间和时变特性的空间时变分析模型。实例分析表明,该模型实用有效,预测精度高。考虑时变影响可以提高拱坝坝肩空间变形场的预测能力,对监控拱坝坝肩的实际工作状况有重要意义。     

某水电站坝基挠曲破碎带工程力学特性试验研究

膝状挠曲破碎带是某水电站坝基的主要工程地质问题。破碎带岩性为完整性较差的碎裂、碎屑软弱砂岩,并呈现孔隙式胶结接触,其工程力学特性对坝基变形和稳定存在巨大影响。基于破碎带砂岩组织结构疏松、含水率较高、物理力学性能较差等特点,首先开展了基本物理特性试验分析,认为岩石微细观结构复杂、渗透特性较好,属小孔隙率砂岩。其次,开展了室内常规和现场力学特性试验研究;最后,在宏观力学参数确定的基础上,探讨了破碎带对工程作用的响应及影响。结果表明,破碎带岩石内部结构破坏严重,矿物成分主要为石英、长石、绢云母等,化学成分以SiO2为主,但化学侵蚀并不显著。常规剪切曲线呈现出明显的4阶段特征,三轴压缩试验破坏机制为塑性剪切破坏,表现出强度低、延性扩容明显、出现屈服平台等特征,且碎裂岩强度略高于碎屑岩;现场试验表明岩体变形均匀,变形模量较低,处于60～630 MPa;地基承载力处于0.8～2.3 MPa。研究成果对该水电站坝基工程有重要的参考价值。     

复杂地质条件下多结构面对重力坝坝基稳定性的影响及处理

武都重力坝坝基地质条件复杂,发育有断层、层间错动带等多种不利地质构造,且结构面相互交错组合形成多条潜在滑移面,坝基深层抗滑稳定问题突出。为了研究多结构面对坝基深层抗滑稳定的影响及加固处理,结合武都重力坝19#坝段,建立了三维数值模型进行有限元分析。首先,对坝基中各软弱结构面的力学参数进行敏感性分析,研究影响坝基稳定的主要因素,揭示了坝踵处倾向下游的10f2、F31断层对坝基抗滑稳定影响较大,应进行重点加固处理。在该基础上,在断层10f2、F31拟定不同深度的混凝土置换,对断层置换混凝土的深度进行敏感性分析,得出不同置换深度下坝基的超载稳定安全系数。结果表明,断层10f2、F31的置换深约19 m时可以达到良好的加固效果,位移和应力值得到良好的改善,坝基塑性区域明显减小,抗滑稳定安全系数得到明显提高,并满足设计规范要求。研究成果对武都重力坝工程的加固处理提供了重要的科学依据,对类似工程的稳定分析与加固处理具有参考价值。     

基于蓄水期反演的锦屏一级拱坝极限承载力分析

锦屏一级拱坝坝高为305 m,是世界上最高的拱坝。但是,其坝基岩性较差,f5、f8等断层在建基面出露,基础严重不对称等地质复杂性给锦屏一级拱坝的极限承载力分析评价带来很多不确定性。基于变形加固理论,使用三维非线性有限元程序TFINE,采用直接法和正倒垂测点监测值反演蓄水期坝体混凝土弹性模量和基础变形模量,并验证反演参数在锦屏一级蓄水期预测和极限承载力分析中的适用性。使用反演参数,对坝体正常运行的应力、位移进行仿真分析;采用屈服区、不平衡力、塑性余能范数、整体稳定性安全系数等指标,基于工程类比法,全面评价锦屏一级拱坝的极限承载力。对比反演参数和设计参数的计算结果,验证了设计参数的可靠度。结果表明,锦屏一级拱坝起裂安全系数K1为2倍超载,极限承载安全系数K3为8倍超载,锦屏一级拱坝具有较高的极限承载力,整体稳定性是有保证的。     

湖北省巴东新城白土坡斜坡岩体稳定性分析

巴东组第三段是三峡库区滑坡发育的主要地层之一,巴东新城深部变形监测钻孔岩芯分析表明在巴东组第三段地层中发育有多层软弱夹层,以泥质灰岩、钙质泥岩为主,大部分破碎带具有顺层、连续等特点。白土坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有13层,中上部夹层分布较密,西壤坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有3层,与白土坡巴东组第三段下部夹层对应,巴东组第三段中的软弱夹层是斜坡深层岩体的主要结构面。白土坡深层岩体稳定性分析结果表明随着库水位的上升斜坡稳定性有下降趋势,但其整体稳定性较好,白土坡前缘断层为斜坡深层变形提供了边界条件。     

Simulated Test on Compression Deformation Characteristics and Mechanism of Fractured Rock in Mined Out Area

In order to study the whole compression process deformation characteristics, the compression test of fractured rock in goaf was carried out by using the large-scale compression deformation seepage experiment system of fractured rock. Through the Taibo theory, the particle size gradation of the fractured rock mass was determined as n is 0.5. Loaded prepared dry fractured rock into the experimental cabin, and carried out the short-time creep test for 2.5 h at different gradients in a graded loading manner. After level 5 gradient loading for 1.25 h, carried out the long-term creep test under immersion condition. After the creep test, additional stress was added and the additional deformation was observed. The results show that the fractured rock compaction process includes initial compaction, crushing compaction; under the influence of load gradient and water, the fractured rock compaction process has accelerated deformation, which threatens the goaf stability; under creep condition, compaction deformation shows logarithmic growth, slows down gradually and tends to be stable; After fractured rock in the mined out area is stabilized by compaction, it is still possible to be activated under the influence of building load.     

金沙江某高拱坝坝肩变形稳定计算分析

为了论证和评价金沙江拟建某水电站高拱坝坝肩岩体的变形稳定性,应用有限差分程序FLAC3D对坝肩岩体在天然状态和荷载后的应力、变形和破坏的发展特征模拟研究,分析了坝肩岩体在正常工程荷载下的变形特征及超载状态下变形破坏特征,结果表明坝肩岩体在正常工程荷载下处于稳定状态,得到了坝肩岩体在超载条件下的变形破坏机制,并评价了坝肩岩体的整体稳定安全度和超载能力.     

变形岩体软弱破裂带的处理技术

在研究完成变形岩体软弱破裂带或灌性的基础上,彩旋喷注浆技术进行直接加固处理,提高破裂带的内聚力和内摩擦角。实践证明,抑制了岩体的变形,防止了滑坡的产生。     

淮南六方堤多层土堤基塑流稳定性计算

本文研究了台阶状六方堤堤体荷重的弗里哀级数展开式和堤基应力计算系数的计算原理,通过堤基应力计算和塑流判别,对六方堤多层土堤基塑流稳定性进行了评价。