节理化块体边坡失稳机理数值分析

针对三峡库区移民新址的工程地质问题，用改进的岩土工程软件系统FINAL，研究了节理化块体岩坡的失稳机理，指出除了节理的C，值控制岩块的滑移、倾覆变形，倾倒等破坏形式外，岩块的模量E也对倾覆变形破坏起重要作用，从而不仅说明了保护坡脚，防止岩块浸水软化的必要性，也说明了应用传统离散元法分析这类问题的局限性。     

岩体结构三维无缝建模与四面体优化剖分

复杂地质特征给数值模拟的建模工作带来很大困难,针对该问题,提出并实现了岩体结构三维无缝建模方法。将直接法拓展到四面体网格剖分中,实现了基于岩体结构无缝模型的四面体优化剖分方法,从而为数值模拟提供既符合地质实际,又有较高网格质量的计算模型。利用该方法建立了某拱坝坝肩岩体三维地质模型,并进行四面体优化剖分。     

用强度折减方法分析重力坝深层抗滑稳定性

目前,对重力坝深层抗滑稳定的分析方法尚无统一和明确的规定。强度折减方法在求解安全系数方面具有不用指定滑面、自动搜索滑裂面等优点。本文基于FLAC软件,采用强度折减方法对分属三种典型地质条件的多个算例进行分析。分析结果表明,无论采用相关联还是非相关联流动法则,采用强度折减方法得到的安全系数与Morgenstern-Price方法求解的安全系数都相差较小,误差小于5%,且采用相关联流动法则时得到的安全系数误差更是小于3.5%。根据在破坏时坝基塑性区的分布,提出了确定滑裂面的方法,该方法确定的滑裂面与M-P方法搜索到的滑裂面有很好的一致性。本文通过多个算例的分析证明基于FLAC软件的强度折减方法是一种可靠、有效的方法,可以应用于分析重力坝深层抗滑稳定性。通过对向家坝水电站泄12坝段的深层抗滑稳定分析表明该方法可以应用到重力坝深层抗滑稳定的工程分析中。     

特厚煤层小煤柱沿空掘巷数值分析及应用

沿空掘巷开采技术成功的关键主要取决于采场覆岩稳定的时间和沿空掘巷的位置。采场采动岩体运动导致围岩应力重新分布,动态采场应力作用于围岩并使其状态发生灾变是发生矿山灾害的根本原因。特厚煤层分层综采巷道布置（包括内错、外错和垂直）,合理确定煤柱尺寸、巷道支护方式和参数选择能够最大可能发挥围岩的自承能力,是提高巷道稳定的重要保证。在稳定的内应力场范围内布置小煤柱护巷,能够明显提高巷道围岩稳定状态,减少巷道维护费用。通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对特厚煤层下分层沿空掘巷小煤柱不同巷道布置设计,通过煤柱的应力、应变和位移进行对比分析,确定特厚煤层下分层沿空掘巷合理的巷道位置和煤柱尺寸及上覆岩层防控技术,并得到工程验证是正确可靠的,从而为特厚煤层小煤柱开采技术提供了重要的科学依据。     

锦屏二级水电站大理岩复杂加卸载应力路径力学特性研究

地下洞室开挖围岩经历典型径向卸载、环向加载应力路径,由此引起的岩体强度、变形特征和破坏机制也不尽相同。针对锦屏二级水电站高地应力赋存环境,对施工排水洞大理岩开展常规单轴全应变、三轴压缩、卸围压、卸围压-加载轴压等4种不同应力路径力学试验,得到应力-应变全过程曲线、变形破坏特征和极限储能变化规律。试验研究结果表明, （1）锦屏二级水电站大理岩破坏时轴向应变一般较小,为硬脆性材料,卸荷应力路径下该脆性特征更为明显;（2）卸围压同时加载轴压试验峰值强度对应轴向应变、环向应变及体积应变值一般高于单纯的卸围压值,而对应峰值强度则一般低于卸围压值;（3）卸荷速率较大时,变形模量越大,大理岩峰值强度越低。加载速率越大,变形模量越小,峰值强度越高。初始围压越高,变形模量值越低,峰值强度越高;（4）无侧限作用时试件主要为张拉破坏,低侧限作用时为剪切破坏为主,局部存在张拉破坏,较高侧限时,剪切面为典型X或Y型;（5）岩石试件具有极限储能值,该值受多种因素的影响。一般情况下试件破坏对应围压越高,极限储能值越高,卸载速率越大,极限储能值越小。研究结果对于岩爆孕育发生机制解释以及工程实际问题的解决均有参考价值。     

金沙江上游某大型古堆积体群地质成因分析

金沙江上游地质条件复杂,大型古堆积体群普遍发育,严重影响该区的水利水电开发建设。合理的解释古堆积体群的地质成因问题是进行水电建设工作的基础。本文以金沙江上游某水电站古堆积群现场工程为依托,通过工程地质分区、岩体结构特征分析和地质现象分析3个步骤,逐步还原了堆积体群的形成过程。最终结论如下: (1)以古堆积体群整体形貌特征为基础,结合岩性、结构等基本特性,将古堆积体群划分为4个区域; (2)根据古堆积群Ⅱ区的形貌特征假设Ⅱ区物质来自河对岸,继而采用结构特征分析证明了这一假设,结果表明: Ⅱ区物质与河对岸物质结构具有较好的一一对应关系,同时物质结构具有明显的分选性,为典型的泥石流产物; (3)结合区域风化程度、S型转弯、冲积扇、高位静水沉积等地质现象分析,还原了该古堆积体群的形成过程,即: Ⅰ区风化程度较严重,年代明显早于其他各区。Ⅲ区、Ⅳ区之间应为古河道,Ⅰ区的形成造成了河流的S形改道,但并未造成真正意义上的堵江。真正的堵江事件发生在Ⅱ区形成后。Ⅱ区泥石流物质与Ⅲ区、Ⅳ区物质一起形成了一个天然土石坝,形成了真正意义上的堵江,产生了高位沉积现象。此时江水一部分从古河道流出,一部分从Ⅱ区泥石流物质区向下渗流,最终Ⅱ区物质被掏蚀冲垮,形成了今河道。     

复杂构造条件下煤矿上覆岩体移动规律研究

在复杂构造矿区,为了能有效地减缓由于地下煤层开采而引起的地面沉陷量,就必需对复杂地质特征的上覆岩体的移动规律作一深入的研究和探讨,本文通过数值模拟方法,对"入"字型断层模型的上覆岩体的移动规律进行了不同过程和力学参数情况下的分析,得到了复杂断层上覆岩体的非线性移动过程和与力学参数有关的变形特征.     

小湾拱坝变形承载力及整体安全度评价与分析

运用三维非线性有限差分数值分析方法,研究小湾拱坝在多种工况下的应力场和位移场以及蚀变带、卸荷松弛岩体对拱坝安全度的影响。坝体建基面的抗剪验算表明小湾拱坝建基面的面安全度偏低,其主要原因除了小湾拱坝所受水推力超大外,建基面上由于开挖引起的岩体松弛效应也是重要原因。分析表明坝踵部位的受拉屈服范围已经接近于帷幕位置,必须引起重视并采区必要的防范措施。坝体分别按线弹性和非线性弹塑性进行超载分析,上游水压力超载引起小湾拱坝丧失承载力的安全度,前者约为6.5,后者约为3.5,因此小湾拱坝的整体安全度为3.5,应受坝体强度控制,右岸坝基安全度小于左岸。根据屈服破坏区的分布指出在右岸高程1 160～1 190 m之间由于坝肩下游深沟和蚀变带的存在,在超载系数大于5.0时,该将出现贯通性屈服。     

厂坝联合条件下重力坝应力及抗滑稳定分析

关于厂坝联合作用对重力坝坝基抗滑稳定的影响一直是水利水电工程中比较关注的问题。针对这一问题,结合金安桥水电站重力坝工程,通过弹塑性有限元方法和坝基抗滑稳定系数的计算进行了探讨和分析。结果表明,对于水电站的河床坝段,不论是通过传统研究方法 法,超载法还是强度储备安全系数计算方法,都说明通过厂坝联合的共同作用,可有效地提高坝基浅层抗滑稳定性能,但提高效果不很明显。另外,采用厂坝联合作用后,可有效地降低坝体内的最大压应力和拉应力,使坝体内的应力分布更加均匀,可使厂坝连接处的发电进水钢管的挠度曲线比较光滑连续,减小了因挠度突变而产生不利的附加应力,有利于发电进水钢管的正常安全运行。     

铁矿开采对脖子梁副坝安全运行的影响

马道子铁矿位于潘家口水库脖子梁副坝东侧约160 m,铁矿开采是否会对副坝的安全运行产生影响是一个非常重要的课题。首先,采用三维激光扫描仪对研究区地形进行了大比例尺的测绘,建立了三维地质模型;然后,采用回弹仪、点荷载仪对岩块强度进行了力学测试,同时在井下进行了节理裂隙统计。在此基础上,运用RMR分级系统对围岩质量进行了分级,确定出了围岩的强度指标。其次,运用FLAC-3D对铁矿开采引发的地表移动规律进行了预测研究。最后,采用Visual Modflow对脖子梁副坝渗流场进行了模拟分析。研究成果表明,只要马道子铁矿按照设计要求进行开采,就不会对脖子梁副坝安全运行造成影响。