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。     

沪蓉西马水河大桥岸坡稳定性评价

马水河大桥是沪蓉国道主干线关键性工程,大桥桥头边坡地质条件复杂,构造发育,边坡整体稳定性对大桥施工和安全运行影响很大,但其整体稳定性非常难以判断。如何在计算中反映马水河大桥岸坡的地质结构、岩体结构特征及岩体结构面网络以及变形破坏模式,是决定岸坡稳定性分析结果客观性的重要因素。基于岸坡地质条件、地质结构和岩体结构面网络模拟的有限差分数值分析方法和数值分析模型,分别模拟了边坡在天然状态下、桥荷载作用下及水位升高50 m情况下的应力状态和变形大小。研究结果表明,在桥荷载作用下,斜坡应力场局部影响较大,深度达50 m,因此建议桩基设计时应加大桩基断面尺寸以改善桩体承载力。     

不同产状节理岩体隧道围岩稳定性的模型试验研究

大量实践和理论分析表明,地下洞室的应力分布、变形特征和稳定性受许多因素的影响,这些因素如岩体初始应力状态、岩体结构特征、洞室断面的形状和大小、施工技术和方法等。其中,岩体的初始应力状态和岩体结构特征起着重要作用。国内外许多地下工程实践还表明,岩体中初始应力场问题是一个相当复杂的问题,测得的洞室围岩中初始应力状态是各式各样的。水平方向的压应力有的     

复杂变形区工程地质解析方法探讨——以丹巴水电站为例

三维地质结构是岩体力学计算和稳定性评价的基础,也是岩体力学分析最大误差来源。强变质变形的复杂构造区由于地层失序无法用常规地质方法建立地层-构造三维模型。位于松潘-甘孜造山带东南部的丹巴水电站工区经历角闪岩相变质和多期剪切-挤压构造变形,地层序列混乱,构造格架复杂。二云母片岩等软岩层分布规律和厚度更是影响工程岩体稳定性的主要因素。结合工程地质勘查要求和丹巴地区地质特征,以构造历史分析为主线,综合利用构造解析方法对工程区岩体的原岩类型、变形机制和构造演化历史进行了恢复,认为丹巴工区主期片理化岩体形成于15~20km的剪切型构造置换和构造堆垛作用下,提出了丹巴工区以顺层剪切和多层次滑脱为主的变形模式。在丹巴工区单斜层中识别出多套基本岩性段,将软岩基本厚度限制在328m,在"大套有序、小套无序"岩层序列基础上建立了丹巴工区三维地质结构,在此基础上提出了复杂构造变形区工程地质勘察的基本思路。     

地应力测量及其地下工程应用的思考

国内外地应力实测资料证实,地表附近构造应力受多种影响因素的干扰,经常叠加着非构造应力(如地形等引起的应力)。为此,本文讨论了地应力测量及其地下工程应用值得注意的问题。地应力测量前应充分考虑测量孔位的选定和地形地貌、岩性、断裂等的影响;地应力测量后应对测值的各种影响因素和可靠性进行分析、进行岩石力学性质校正和对比分析以及测值的代表性分析等;工程应用应考虑具体工程所处不同构造部位、不同岩性、不同岩体结构、不同深度等局部地应力状态的变化和差异,此外,工程本身不同的设计结构、尺寸等引起的局部地应力状态变化也需予以充分考虑。     

地质力学基础知识讲坐 第七讲 岩石力学性质和模拟实验

一岩石力学性质自然界广泛存在的构造形迹,是地应力作用的结果.然而,室内岩石力学实验和野外地质现象表明,在同样形式的应力场中不同性质的(力学的、化学的、矿物的)岩层、岩体和地块,在构造方面的反映是不一样的;同样大小、同一方式的应力和加之于不同性质的地块上所产生的构造现象和构造特点可以完全不同.例如,一个地区受水平压力时,有些软弱的地层发生褶皱,而另一些坚硬的地层则发生破裂和矿物相变.这样即可得出,力的作用方式和被作用岩体的性质,是两个主要的因素.两者结合起来才产生某种构造现象.所以,在考虑地壳形变时,需要把这两个因素同时并重的加以考虑和分析才能从本质上掌握各种构造形迹的形     

1∶5万矿产调查磁测资料对隐伏岩体的推断及意义

目前开展的1∶5万矿产调查工作中,广泛使用了地面高精度磁测方法.应充分利用磁测资料提供找矿信息.岩浆活动及构造作用是矿产形成、定位的重要因素,而隐伏岩体和隐伏构造是磁测资料研究的主要对象,对其细致研究对找矿工作有重要指导作用.通过分析对比磁场及异常特征,密切结合地质资料识别异常起因,初步定性解译圈定与合理选择磁性参数建模反演计算相结合,并利用其他方法进行相互验证,能够有效地推断出隐伏岩体的存在及其深部空间形态,在各项条件选择合理情况下,磁性推测也能获得较好效果.隐伏岩体的推测对侵入岩特征研究、总结构造控矿作用、寻找与岩浆热液有关的隐伏矿体具有重要意义.     

1:5万矿产调查磁测资料对隐伏岩体的推断及意义

目前开展的1：5万矿产调查工作中,广泛使用了地面高精度磁测方法.应充分利用磁测资料提供找矿信息.岩浆活动及构造作用是矿产形成、定位的重要因素,而隐伏岩体和隐伏构造是磁测资料研究的主要对象,对其细致研究对找矿工作有重要指导作用.通过分析对比磁场及异常特征,密切结合地质资料识别异常起因,初步定性解译圈定与合理选择磁性参数建模反演计算相结合,并利用其他方法进行相互验证,能够有效地推断出隐伏岩体的存在及其深部空间形态,在各项条件选择合理情况下,磁性推测也能获得较好效果.隐伏岩体的推测对侵入岩特征研究、总结构造控矿作用、寻找与岩浆热液有关的隐伏矿体具有重要意义.     

巫溪南门湾危岩体稳定性分区研究

危岩体是影响人类生命财产安全与工程活动的自然地质灾害之一.对危岩体的勘察、稳定性评价与防治是地质灾害防治的研究难题.受危岩体复杂地质特征影响,南门湾危岩体由20余个危岩块体组成,其防治设计存在一定工程风险.本文通过分析岩体裂隙系统发育状况,在W6危岩单体稳定性研究的基础上,建立了赤平投影法评价危岩体稳定性的判断标准与南...     

金沙江某水电站引水洞出口边坡稳定性分析

金沙江某水电站引水洞出口边坡为千枚岩类软岩边坡,其地质条件复杂、结构面发育。由于边坡特殊的岩体结构及其重要性,其稳定发展趋势便成为工程技术人员关心的主要问题。本文在地质调查的基础上,分析了边坡岩体结构特征,建立边坡地质模型,并采用3D-FLAC模拟边坡-洞室组合开挖后的应力、变形分布特征及破坏区范围。结果表明,洞室开挖主要影响6倍洞径范围内围岩应力分布状态,对边坡整体稳定性影响不大;但边坡开挖会使得坡面产生不同程度的受拉区域,对边坡稳定性影响较大。另外,在此基础上选取典型的边坡进行稳定性分析,分析表明,天然状态下,边坡开挖后局部岩体稳定性较差,存在块体失稳的可能,但整体稳定性较好;暴雨、地震条件下,边坡稳定性较差,边坡顶部岩土体有沿结晶灰岩与千枚岩的地层分界面发生失稳的可能。     

山西交城水峪贯区域构造及地貌形成因素分析

交城水峪贯区域地质构造复杂,三大岩类齐全,岩浆岩类发育,岩层露头特征明显,并伴有煤、铁等矿产分布。区内主要发育NNW、NNE、SN向构造体系,从构造、地貌、地层及岩浆岩等因素分析,本区域经历了多次地质构造运动,对其影响最大的为燕山运动。在早燕山期构造运动中近EW向的主应力作用下形成了本区域古洞道向斜、鲁沿向斜、山前大断裂等构造及狐偃山六大岩浆岩体,后期受应力转变造成本区域X型剪节理发育及构造扭曲等现象。形成了本区域现代地质构造及地貌轮廓。     

某水电站左岸坝基岩体卸荷松弛特征与形成机制

坝基岩体稳定性是水电站建设过程中至关重要的问题,而坝基岩体卸荷松弛现象对其稳定性具有极大的影响作用。因此加强坝基卸荷松弛特征及机制的研究具有重要的工程实际意义。本文以某水电站左岸坝基为研究对象,通过现场调查、勘探,在查明了坝基卸荷松弛特征、影响因素的基础上,结合地质分析及数值模拟方法对坝基松弛机制进行了研究,结果表明该水电站左岸坝基卸荷松弛现象是由爆破作用所产生的瞬时调整以及开挖之后出现的时效性应力调整两者共同作用所导致的,为该坝基的稳定性预测及评价提供了依据。     

考虑地应力分布形式的坝址区初始应力场二次反演方法

在建的乌东德水电站区域构造运动强烈,断层、褶皱及节理较为发育,加之河谷纵横、沟谷深切,导致该区域岩体地应力分布极为复杂,非线性特征显著。为准确获取坝址区初始地应力场的分布特征,通过对地应力分布形式进行优化,提出了考虑地应力张量分布特征的岩体应力场二次反演方法。首先,将地应力张量分解成自重应力、构造应力及非线性应力3个部分,同时依据坝址区地形地貌、地质构造及非均匀性岩层等因素,构建FLAC3D计算模型,利用叠加法原理对坝址区初始地应力场进行一次反演。然后,主要考虑坝址区附近小规模构造及局部开挖条件的影响,构建三维离散元（3DEC）精细模型,同时从一次反演中提取精细模型的初始地应力侧压系数和自重修正系数,并利用均匀设计法进行优化,对精细模型进行二次反演。研究结果表明：一次反演计算获得的初始应力场整体上与实际情况吻合较好,但在局部构造附近与实测值相差较大;二次反演考虑局部地质构造及开挖条件的影响,同时结合一次反演的计算成果,各测点的应力计算值与实测值基本一致;通过将大型商业软件FLAC3D和3DEC相结合来反演复杂条件下工程区初始应力场,在一定程度上实现了岩体应力场在大范围内整体连续、小范围内受局部地质构造等影响导致不连续分布的特点。该研究方法可为类似工程提供借鉴。     

大跨度岩洞稳定的综合性研究

地下洞室围岩稳定性研究是岩体力学重要的应用课题之一.由于岩体力学还是一门不很成熟的学科,还因为影响岩洞稳定的因素很多,对象复杂,目前要建立一种适合各种条件的理论和方法是很困难的.因此,在现阶段最好是把不同对象分类解决.对每类课题,抓住主要特征,做适当的简化,使之得到近似的解答.如能对工程的设计施工提出科学指导原则,也将是很有意义的. 影响岩洞稳定的主要因素有:a)地质因素(特别是岩体的地质结构特点);b)地应力因素;c)岩体基本力学性质;d)工程因素;e)地下水因素.其中特别是前面三项更为重要,本文将着重于这三方面的研究.     

含倾斜夹层盐岩体变形与破损特征分析

为了研究含倾斜非盐夹层盐岩体的变形与破损特性,开展了含倾斜夹层盐岩试样的单轴、三轴压缩试验,并结合复合岩体破坏的理论分析,探讨了界面黏结应力的变化规律及其影响因素,揭示了倾斜层状盐岩体变形与破坏特征及其机制。研究表明,倾斜夹层对盐岩体的变形与破损具有显著影响。夹层各部破损形式与其所处位置有关;裂纹在界面处最先萌生、进而扩展到夹层和盐岩层;试验观察到盐斑的穿晶断裂现象并揭示了其力学机制;夹层厚度影响着盐岩体整体性能和破损特性,相对于薄夹层、中厚夹层更容易形成宏观裂纹;围压作用减少了夹层不同部位的破裂形态差异及界面黏结应力差异。该结果为含地层倾角盐岩矿区储气库的造腔优化及其稳定性、密闭性分析提供了理论参考,建议造腔前应优选地质层段,以同时满足稳定性和密闭性要求。     

青藏高原东缘活动断裂带地壳岩体构造损伤特征与模式讨论

活动断裂带强烈复杂的构造运动会对地壳岩体产生不同程度的损伤,这些损伤能够显著影响地震破裂、地貌演化和地质灾害等地质过程,并对工程岩体稳定有较大影响,但目前鲜见对大型活动断裂地壳岩体构造损伤的深入研究.本文首次提出地壳岩体构造损伤的科学概念,揭示其具有不可逆性、累积性、非均匀性与愈合性.通过对青藏高原东缘鲜水河断裂带等6...     

基于模糊概率方法的岩体稳定性评价

岩体稳定性受多种不确定性因素的影响,不仅具有随机性,而且也具有模糊性,属于模糊概率的范畴,利用经典的模糊综合评判方法进行研究将会产生不合理的结果.在模糊概率理论的基础上,建立了一类新的岩体稳定性综合评价方法--模糊概率方法,并提出了模糊权重的概念,从而避免了权重取值带来的不确定性.结合所选取的5个影响岩体稳定性的因素,建立了这5个影响因素的隶属函数与模糊权重;利用此方法对某一地下岩体工程进行了分析,并与其他方法所评价的结果进行了比较,表明了该方法具有合理性与可靠性.     

裂隙岩体介质THM耦合问题中的渗透特性研究

在前人就热、液、力三因素各自影响裂隙岩体渗透特性的研究和本文所进行的温度及附加应力作用下单裂隙岩样实验的基础上．综合分析了裂隙岩体THM耦合过程,以裂隙结构面的开度、岩体裂隙数(包括受温度影响开通裂隙数)、裂隙连通率、附加应力、剪切膨胀为研究对象．建立具有THM耦合特性的裂隙岩体渗流系数张量。     

倾倒变形岩体发育强度与极限深度的确定方法

以澜沧江某水电站右坝肩倾倒变形岩体为例,根据倾倒变形岩体的宏观地质特征及其地质环境背景条件,系统分析了影响倾倒变形岩体发育的地质因素。运用离散元数值分析方法,模拟了不同影响因素对岩体变形强度的影响程度,并与实际边坡开挖揭露的岩体变形特征进行对比分析,得到了发生岩体变形的控制因素、变形发展过程的时间效应与空间分布特征。研究结果表明,导致岩体发生倾倒变形的外部因素是重力、地应力、卸荷方向与卸荷强度,提出了倾倒变形极限深度的概念。通过地质成因分析、离散元数值分析和理论公式推导,建立了由地表变形弯折强度确定变形随深度变化的计算模型,为开挖边坡的稳定性评价及系统锚索深度设计提供了重要的依据。     

矿井地质动力环境评价方法与冲击地压矿井类型划分研究

冲击地压等矿井动力灾害的发生受多因素影响,是自然地质动力环境条件和开采工程扰动条件耦合作用的结果。冲击地压发生的时间、空间、强度等特征与矿井所处区域地质动力环境有关,由于不同煤田、不同矿区、不同矿井所处的区域地质动力环境存在差异性,致使有些煤矿不具备发生冲击地压的地质动力环境条件,而有些煤矿发生冲击地压的类型也不同。提出矿井地质动力环境评价方法,并构建评价指标体系。在地质动力环境研究中,主要考虑自然地质条件下外部地质体的动力作用对冲击地压的影响效应,确定构造凹地反差强度、矿井区域断块构造运动、断裂构造、构造应力、开采深度、上覆岩层结构特征、本区及邻区判据条件等影响因素为评价指标,根据各因素对矿井的影响程度情况,给出每个因素的不同量化评价值。综合量化评价结果,判定矿井是否具有发生冲击地压的地质动力环境：(1)当综合评价指标值n为0～0.25,表明矿井不具备冲击地压发生的地质动力环境;(2)当综合评价指标值n为>0.25～0.50,矿井具有弱冲击地压发生的地质动力环境;(3)当综合评价指标值n为>0.50～0.75,矿井具有中等冲击地压发生的地质动力环境;(4)当综合评价指标值...