三峡工程建基面岩体弹性波检测技术

长江三峡水利枢纽是一个举世瞩目的世纪性工程，它的开工建设，标志着我国水电事业的成熟与发展。三峡工程规模巨大，技术复杂，设计单位针对该枢纽各建筑物的特点，提出了工程建设质量标准及技术要求，而这些要求在某些方面高于国家及部颁规范和标准，三峡工程建基面岩体弹性波检测技术即是其中之一。它利用完整岩体与缺陷岩体的物性差异，采用与建基面平行和垂直两个方向的弹性波观测方式，评价建基面岩体一定深度(一般为5m)范围内岩体的完整性情况，从而为枢纽基础开挖验收提供了岩体定量物性依据。三峡枢纽建基面岩体弹性波检测技术全面覆盖了基础开挖工程，历时八年，这在中国水电建设史乃至世界水电建设史上都是绝无仅有的。同时，也大大促进了用弹性波方法评价岩体质量技术的进步。由于是第一次将弹性波检测技术大范围地应用于水电工程基础验收工作中，从建基面岩体弹性波检测技术要求、检测基本理论及方法技术、典型成果分析等方面，介绍了该项技术在三峡工程中的应用和效果。作为水电工程基础验收新方法的初步总结，抛砖引玉，以求方法的完善，更好地运用于工程建设，为国民经济建设服务。     

利用高分辨率影像建立三维虚拟校园——以"数字成都理工大学"为例

以数字化校园工程———“数字成都理工大学”为例,探讨利用航空影像和数字摄影测量技术,获取基础空间地理信息的方法及途径。并采用三维建模软件Cyber C ity对建筑物进行三维建模。而对于复杂地物,采用三维地理信息系统IMAGIS软件建立单个模型,从而实现了成都理工大学校区的三维可视化虚拟重建和漫游。实践证明,利用数字摄影测量技术和遥感影像,能够有效地获取大范围区域地表地物的三维信息,并快速地建立地面模型和三维景观。     

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     

利用GEOSIS软件平台建立三维地质可视模型——以典型岩溶流域湖南洛塔为例

探讨了洛塔典型岩溶流域在缺乏钻孔资料的情况下,利用系列地质剖面、地质图、DEM等现有资料建立三维地质模型的建模方法及模型的应用。其中地质剖面数据的获取采用了计算机自动提取地形高程、地层界线、地下河位置等信息制图,精确快速。三维建模过程使用Geo SIS三维地质建模软件平台,以超体元实体模型、断层数学模型、褶皱几何模型等进行建模,模型形象逼真。建好的三维模型可以进行任意方向、角度的切割;进行地下漫游、放大、三维观察地层与断层之间的关系;进行揭层三维显示及单层三维显示; 进行任意形状的开挖显示。从建模的角度考虑,该方法对仅有地形图、水文地质图和极少量钻孔资料的情况下建立三维地质模型,具有普遍推广的意义。      

基于地层信息的三维洞室可视化仿真技术研究

在大规模的岩土工程建设中隧洞和洞室群是最为常见的地下结构。由于受岩土工程所处复杂地质条件的影响,针对地层和洞室的三维GIS综合建模及可视化分析是信息岩土工程面临的难题。讨论了基于栅格模型的地层三维建模技术,提出了由多层数字等高模型（DEM）生成三维地层的自适应控制算法。在此基础上,系统研究了地层中的三维洞室可视化仿真技术,提出了地层信息和洞室的三维综合建模技术,通过地下洞室的三维实体模型生成、洞室和地裙相减、洞室和地层相交等运算,实现了基于地层模型的洞室开挖与漫游,最终生成了赋含地层信息的三维洞室,并给出了一个典型的工程应用实例。     

三河口水库河谷坝段建基面优化研究

三河口水库河谷坝段建基面原定为501.0 m,开挖中发现地质条件好于预测,建基面高程有优化的可能。采用地质编录、钻孔取芯、孔内电视、波速测试、跨孔电磁CT,获得了501.0~506.0 m范围内的坝基岩体地层岩性、风化特征、结构面、岩体完整程度等工程地质特性,据此进行了岩体工程地质分类。综合岩体工程地质分类及爆破影响深度,得出建基面可优化到504.5 m的结论。     

基于BIM技术的地铁基坑工程施工仿真模拟方法

如何在地铁基坑施工过程中充分利用复杂地质和工程结构的多源异构信息,实现施工数字化建造是地铁工程建设中的一个难题。通过提出建筑信息模型（BIM）定制化思路,有效集成工程结构体和岩土体模型,建立岩土体开挖与结构体施作同步进行的基坑施工仿真模拟方法,来解决这一难题。采用工业基础类（IFC）标准,分别针对地质体和工程结构进行扩展和定义,构建基于IFC标准的基坑工程基础数据体系。在Autodesk软件平台上,研发基坑结构构件库和参数化构件建模技术,创建自定义的基坑结构建模插件。构建基于钻孔数据的三维地质建模方法,建立面向施工过程的地质模型动态剖切方法,将地质模型离散划分不同开挖阶段的三维地质块体,形成基坑分阶段施工三维地质模型。在此基础上,研究地质体与结构体融合的拓扑重构算法,构建基坑多阶段开挖一体化集成BIM模型,动态加载施工进度信息,形成基于BIM技术的地铁基坑工程施工仿真模型和模拟方法。最后,通过工程实例展示所提出的仿真模拟方法的可行性与有效性。     

混凝土重力坝多折面建基面稳定安全分析

研究了重力坝多折面建基面的稳定评价问题,指出现行规范建议公式无法完整计算三维情况下的多折面建基面稳定安全性。为此,在对规范建议的结构极限承载能力验算表达式进行改进和探讨的基础上,采用分项系数对材料参数和作用进行配套处理,导出了基于有限元计算结果的极限平衡准安全系数计算表达式,同时采用强度储备系数法揭示坝体建基面破坏模式和稳定安全度。以极限平衡准安全系数法和强度储备系数法的联合应用构成定值安全度的综合评价体系。工程算例的结果表明,这两种方法判断准则简单适用并相互补充印证,能够较好评价多折面建基面的稳定安全性     

多源数据三维地质结构模型约束的属性建模方法：以北京市通州城市副中心为例

支持多源异构数据的三维地质建模方法一直是三维地质建模研究的重点和难点之一。本文以北京市通州城市副中心工程地质勘察为例,设计了一种多源数据三维地质模型自动建模方法。该方法首先在数据预处理阶段,利用剖面、地震剖面解译及等值面(线)等数据生成虚拟钻孔,从而将异构的多源数据统一转换成同构的虚拟钻孔数据,然后利用钻孔和虚拟钻孔实现三维地质结构的自动化建模;根据已构建的三维地质结构创建属性模型结构约束,采用六面体网格或四面体的单元结构构建属性模型网格;属性模型网格中的每个属性块通过三维空间插值方法进行属性赋值,然后将属性变化映射为颜色变化,建立了相应的三维地质属性模型,实现了多源数据三维地质结构模型约束的属性建模。该方法已经应用在工程地质勘察和城市地下空间开发等领域,通过使用多源异构的建模数据,使构建的三维地质模型更加完善,有助于三维地质模型的推广和应用。     

井震联合地质建模技术应用

<正>地质模型是一个三维网格体,建模的一般思路和方法是:根据模拟区域内各井的地质、测井资料,结合沉积信息,以地质统计学理论为基础,建立各地质参数的空间分布模型,利用插值技术预测出每个网格块的地质参数值,三维定量的地质模型应包括构造模型、砂体骨架模型、物性模型和油气水分布模型。目前,三维地质精细建模的软件较多,本次研究选取了斯伦贝谢的Petrel软件作为研究的工具。三维地质建模一般遵循点→面→体的步骤,建模过程一般包括四个主要环节,即建模数据准备、构造建模、相建模及     

GIS地表塌陷计算的有限棱柱法及三维数据模型

具有强大信息管理和可视化功能的GIS已在地下硐室开挖、矿山采掘、边坡等许多工程领域中得到了广泛应用。笔者给出了一种用于地下开挖变形描述和应力分析的方法——有限棱柱法，并就该方法与GIS集成中的数据模型和数据组织方法进行了探讨，建立了基于GIS的虚拟地质体地下开挖变形描述与评价计算的三维可视化系统，并对多语言集成模式和数据可视化方法进行了探讨。同时还给出了该方法的工程应用实例，对该方法的可靠性和有效性进行了验证。     

基于GOCAD的复杂地质体FLAC^3D模型生成技术

鉴于FLAC3D难以建立复杂三维地质体的缺陷和GOCAD强大的地质建模能力,本文提出了基于GOCAD软件建模和划分网格,并通过GOCAD与FLAC3D的接口程序,将其导入FLAC3D的复杂三维地质体建模方法,从而实现了复杂地质体FLAC3D模型的直观、快速建模。该建模方法在郴宁高速公路某软土地基斜坡高填路堤建模中得到了实际应用,结果表明该方法是完全可行和有效的。     

公伯峡电站开挖边坡古风化岩松弛与工程特性变化研究

利用公伯峡电站泄水洞左岸边坡开挖过程中获得的各种资料,分析、研究边坡在开挖后岩体松弛程度和工程特性的变化。分析表明,边坡开挖后,一定深度范围内边坡岩体将松弛,松弛带的厚度可以通过现场调查、地震波速、声波速度来划分。岩体发生松弛后,松弛带岩体力学参数明显降低。开挖后尽快支护是防止边坡岩体松弛有效方法之一。     

基于影像源法的基坑开挖对邻近单桩影响简化分析

邻近建筑物进行基坑开挖会使桩基产生附加变形和内力,降低其承载能力,如果桩基变形过大会威胁到上部结构的安全。针对该领域目前存在的三维有限元数值模拟法建模复杂且计算耗时的现状,同时为了充分利用基坑围护位移较易通过现场监测技术获取的优势,提出了基于影像源法的基坑开挖引起邻近单桩变形影响的两阶段简化分析方法。同时,引入了Kerr地基模型,并针对Winkler地基模型进行改进,弥补了Winkler地基不能考虑土体连续性的缺陷。在第1阶段基于影像源法,由基坑围护变形计算基坑开挖引起的土体水平自由场位移;第2阶段分别基于Winkler和Kerr地基模型,将土体自由场位移施加于桩基,建立桩基在被动位移扰动下的微分控制方程,得到基坑开挖对邻近桩基影响的简化解析解,包括基坑开挖引起桩基的水平位移、弯矩和剪力等。将计算结果与既有理论结果、监测数据以及三维有限元数值模拟结果进行对比,取得了较好的一致性,其中基于Kerr地基模型的简化解比基于Winkler地基模型的简化解更为精确。该简化方法可为有效分析基坑开挖对邻近桩基的变形影响提供一定理论依据。     

深基坑PCMW工法开挖过程离散元数值模拟分析

深基坑稳定性问题是重要的工程问题,其中,有效支护结构是保证基坑工程顺利实施的基础。本文引入离散元法,提出了基坑及支护结构建模和数值模拟方法。采用紧密堆积离散单元构建模型初始地层,引入了离散单元团簇模型来构建表面较为光滑的管桩。以南京某深基坑工程为例,采用三维离散元模拟软件MatDEM3D构建几何模型,并根据土体的力学性质设定相应单元的力学参数。数值模拟中,通过预平衡操作实现土层的压实,进而模拟了基坑开挖过程中土体和管桩的变形。将数值模拟结果与实测监测数据进行了对比分析,评价了基坑支护结构的有效性。这种基坑离散元数值模拟方法在基坑开挖过程的稳定性预判和支护结构的有效性评价上具有潜在的应用前景。     

软岩高边坡开挖卸荷变形研究

以大型岩土工程数值分析软件（ADINA）为研究手段,基于卸荷岩体力学理论与方法,对某公路开挖高边坡进行了开挖卸荷分析,综合考虑了初始工况、开挖工况、卸荷工况,加固工况,并与监测数据进行了对比分析,卸荷岩体力学理论考虑了边坡开挖面附近的强卸荷区域以及该区域岩体参数的劣化,计算结果与监测数据吻合较好,进而也验证了卸荷岩体力学理论在边坡开挖计算分析中的合理性。研究成果对边坡的后期运营提供了指导,对其他工程也有一定的借鉴作用。     

基于能量原理的露天矿边坡开挖稳定性突变研究

基于边坡系统能量的原理,借助FLAC3D有限差分法内嵌FISH语言进行了三维露天矿边坡模型在开挖过程中能量计算的二次开发。将能量与突变理论相结合,以边坡系统的总耗散能作为状态变量,构建了边坡系统的能量耗散突变判别准则。以大孤山露天矿西北帮边坡为例,通过能量耗散突变分析、塑性区演化分析、安全系数变化分析及关键点位移分析可知,以上分析得到的边坡稳定性演化规律具有一致性,验证了提出的突变判别准则的适用性,研究结果表明：能量突变特征值 是露天矿边坡在第ki步开挖后发生失稳的充要力学条件;当进行至第6～8步开挖时,边坡局部岩体系统发生了失稳,且第7、8、9三个台阶受开挖扰动的影响较为严重,与现场的实际开挖情况相符,为预防露天矿边坡在开挖扰动过程中的局部围岩系统失稳提供了一定的理论支持。     

数字图像处理技术在隧道掌子面的应用

在隧道施工过程中,为了解开挖方量以及隧道前方的地质构造等信息,有必要对掌子面图像进行分析。传统分析中大多数以人工素描为主,效果因人而异。为了克服传统方法的局限,将图形、图像处理及三维建模技术引入对掌子面图像的处理中,建立隧道掌子面地质图像画像系统,对一系列跟踪拍摄的掌子面图像进行处理,自动提取出掌子面上不同岩层的边界,获取岩层的特征信息,以此对围岩分级。根据相邻掌子面上岩层目标的对应关系,建立起隧道的三维模型,为隧道施工提供必要的参考信息。     

清子高速某工程滑坡诱发机制及治理模拟

以清子高速某场地工程滑坡为研究对象.该工程滑坡的形成从地质条件上来看受下伏砂质粉土软弱层影响极大,该层遇水饱和后强度下降极大.从工程条件来看,由于修建服务区开挖坡脚,破坏了原始应力平衡,产生了一个有利于滑坡产生的临空面,两种因素共同导致该工程滑坡的发生.本文采用FLAC3D模拟软件模拟场地开挖后滑坡的发生机制,模拟结果验证了分析的准确性.治理措施拟采用抗滑桩.使用FLAC3D模拟软件对该抗滑桩加固效果进行模拟,结果表明,用抗滑桩治理后,滑坡整体将处于稳定状态.     

济南典型地层HSS参数选取及适用性研究

针对济南地区典型地层上的基坑工程,土体采用PLAXIS 3D中的硬化土小应变（HSS）模型,建立了有限元模型,并根据实际监测数据结合位移反分析技术,得到了该典型地层下土体HSS模型参数的一般选取方法。之后简化模型,分别采用土体的HSS模型与Mohr-Coulomb（M-C）模型进行有限元分析,对比基坑开挖至不同深度时,应用两种模型模拟所得挡土墙变形与墙后地表沉降的差异。结果表明：基坑数值分析中,土体采用M-C模型与HSS模型所得结果的差异随基坑挖深增加而增加,且采用HSS模型所得结果更符合深基坑的实际变形。综合考虑采用HSS模型与M-C模型建模时的参数选取难易程度、经济性以及两种模型数值分析的工程适用性,建议基坑开挖超过15 m时,土体采用HSS模型进行数值分析,反之可采用M-C模型。研究结果对指导深基坑支护设计及岩土工程参数的勘察、选取,具有重要参考价值。