法向压力对岩体抗剪力学特性的影响

法向压力直接影响着岩体的抗剪力学特性．目前的岩石抗剪试验．对法向力的选取没有明确的规定．导致测试结果极容易出现因人而异的现象．作者针对这种状况．对完整岩块、结构面和软弱夹层三种类型分别提出直剪试验法向压力的确定原则．     

土钉横向抗剪效应对边坡稳定性的影响

土钉支护是边坡治理、基坑开挖的一种经济、便捷的支护型式,在设计中一般只考虑土钉轴向受力,而忽略土钉的抗剪、抗弯效应。为了探究工程实践中土钉支护黏土质边坡的横向抗剪效应边坡稳定性的贡献,本文根据极限平衡法,推导了考虑土钉横向抗剪效应的边坡稳定性计算公式,并系统研究了该作用对边坡安全系数大小以及潜在滑移面位置所产生的影响规律。研究结果显示,土钉抗剪效应对提高边坡稳定性有着很大的影响。当抗剪效应因子从0增大0.3时,边坡安全系数随着土钉倾角有着先增大后减小的规律,土钉的最优倾角也相应增大。在土钉长度和倾角不变的情况下,考虑土钉抗剪效应使得边坡的安全系数计算值有所提高,同时推测出的边坡滑移面后移。在抗剪效应因子从0增至0.5的过程中,安全系数可以提高两到三成。本研究的结论为在工程中更合理应用土钉支护技术提供了参考依据。     

软弱结构面粒度成分与抗剪强度参数的关系探讨

软弱结构面一直是水电工程建设中的一个重要工程地质问题, 选取合理的力学参数对大坝建基面的选取及未来坝基抗滑稳定性具有重大意义。本文在大量试验资料基础上, 研究了沉积岩地区某重力坝电站坝址区软弱夹层粒度成分和抗剪强度参数之间的相关关系, 建立了不同稠度状态下的相关方程。并结合《混凝土重力坝设计规范》中提出的用粒度成分定量指标选取软弱结构面抗剪强度参数, 对软弱结构面抗剪强度参数取值问题进行了探讨。     

微型桩组合结构模型抗滑机制试验研究

对以空间桁架微型桩体系的组合结构采用了分级加载的方法,通过新的地质力学模型试验,研究滑坡推力引起的微型桩体系内力变化规律,并根据试验方法和空间桁架微型桩体系中各排桩的受力状态,导出了分级加载条件下受横向约束的弹性地基梁的结构分析解。试验结果表明,在碎石土地质条件下,连系梁可以有效限制微型桩顶位移,并减小桩身弯矩,滑体中桩前土压力分布相对较为均匀,各排微型桩桩体的弯矩大小分布比较接近,最大弯矩位于滑面处;基于受到横向约束的弹性地基梁的结构分析解,可以较好地描述空间桁架式微型桩在分级加载后的内力变化及其分布规律。研究结果对正确分析微型桩的抗滑机制和微型桩抗滑设计具有较好的参考价值。     

含软弱夹层岩体边坡爆破层裂特性及稳定性研究

基于爆破相似理论建立含软弱夹层顺层岩体边坡爆破的力学模型,并介绍模型爆破层裂试验和剪切试验的设计思路及试验方法。以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料,通过相似模型试验研究爆破作用下含软弱夹层岩体边坡的层裂特性及稳定性。试验结果表明,爆破后可将软弱夹层分为爆腔区、压密区、影响区和无扰动区;爆腔区、压密区和影响区构成模型层裂区;爆前模型抗滑稳定安全系数最大、爆后次之、爆破过程中最小;层裂范围直接影响模型抗滑稳定安全系数。软弱夹层厚度对模型的层裂范围和抗滑稳定安全系数有较大影响。     

武都水库坝基抗滑稳定研究钻探取心工艺

为了配合武都水库技施阶段坝基抗滑稳定的进一步研究,查明坝基岩体中的断层破碎带、层间错动带以及缓倾角裂隙较发育等软弱结构面的特征,在钻进中采用清水金刚石钻探工艺,配以SDB双级单动半合式内管金刚石钻具,使岩心采取率基本达到了100％,取出了原状结构的岩样,为坝基的抗滑稳定研究提供了可靠的依据。     

某反倾页岩边坡破坏面确定及其稳定性分析

破坏面确定是边坡稳定性分析的基础,存在各级滑动面。不同结构类型边坡,其确定方法也随之不同。对于反倾软岩边坡,不能通过不连续面空间展布分析确定其破坏面。联合FLAC3D和极限平衡方法分析具有节理块体切割破坏模式的某反倾页岩边坡稳定性。在野外调查基础上分析边坡的变形破坏机制,应用FLAC3D研究其应力、应变等值线及相应增量等值线图确定边坡潜在最危险滑动面和次级滑动面,计算其稳定性系数。在防护设计中考虑次级滑动面,针对边坡危险区域分析其防护效果。应用强度折减计算两危险区域稳定性系数,表明防护后边坡整体稳定性较好。该方法对反倾软岩边坡的稳定性分析有一定的借鉴价值,在防护设计中考虑次级滑动面的影响具有一定的实际指导意义。     

结构面抗剪强度参数线性拟合方法适用性研究

针对岩体结构面力学参数的重要性,开展最小二乘法、点群中心法、随机-模糊法、可靠度分析法4种结构面抗剪强度参数线性回归方法的理论对比与分析。在传统点群中心法的基础上,提出求解过程严密、计算精度较高的改进优化算法。为保证可靠度分析法中验算点法参数初始赋值的准确性,提出基于可靠度理论的结构面抗剪强度参数c, 的均值、标准差优化赋值方法。以武隆县鸡尾山滑坡为例,比较不同岩体结构面数据条件下上述4种方法的适用性。结果表明,各方法的适用性与试验数据的离散性及数据量有关;当数据线性理想时,4种方法均可直接用于结构面抗剪强度参数的线性回归分析;当试验数据较离散时,点群中心法已不再适用,可根据工程要求、异常值情况和计算收敛情况选取合适的数据处理方法。     

微型桩组合抗滑结构受力机制的现场试验研究

针对有顶板连接的“八”字形微型桩组合结构,依托广大（广通至大理）线扩能改造工程,现场监测微型桩工作状态下轴力变化,对微型桩组合支护体系应用于分级开挖边坡加固的受力机制进行研究分析。结果表明：在滑坡推力作用下,各排桩桩身轴向力的分布形式不尽相同,沿推力方向依次呈现出反“S”型、“双弓”型和“S”型的分布规律;各排桩峰值轴力均为拉力,比例关系为：靠山侧桩:中间桩:靠路侧桩=2.5:4.1:3.2,其中靠山侧桩最大轴力出现在桩体下部,中间桩出现在中上部,靠路侧桩最大轴力出现在桩体上部;顶部承台对有斜桩的微型桩群的制约协调作用比一般的竖直桩群显著,水平荷载作用下的桩群易发生较大的挠曲变形,在群桩效应、坡体滑裂面等的综合影响下,引发桩体拉-压等受力形式的转变;组合结构的受力机制表现为先承受滑坡主推力的前两排桩受拉,第3排桩底部嵌固段受压,且随着持续推力作用受压区存在向上发展趋势;各单桩桩身轴力以拉力为主,有利于内部钢筋受拉优势的发挥。     

岩石结构面注浆加固抗剪特性试验研究

为了研究破裂岩体结构面的注浆加固效果,并揭示其加固实质和作用机制,对单轴压缩试验形成的破裂岩样结构面粗糙度进行了测量与研究;通过破裂岩样结构面注浆加固的剪切试验,分析了注浆对结构面强度和刚度等力学特性参数的影响;通过锯齿形模型化结构面注浆前后剪切试验,分析了锯齿形结构面的力学特性及注浆加固对模型化结构面的影响。研究结果表明,同种岩样压裂后结构面粗糙度系数JRC相近,其数值约为8～10,具有可复制性;注浆后结构面残余强度、剪切峰值强度及上升段斜率均有明显提高;注浆后岩体中结构面的刚度也得到了明显改善;通过理论分析,给出了结构面刚度的理论拟合公式;结构面的剪切峰值强度及残余强度随着锯齿形齿数的增多明显提高,注浆加固后,结构面剪切峰值强度、黏聚力都有不同程度的增大,而内摩擦角变化不大     

Elasto-Viscoplastic Block Element Method and its Application to Arch Dam Abutment Slopes

Summary This paper presents an elasto-viscoplastic block element method and its application to the deformation and stability study of arch dam abutment slopes. The paper is composed of two parts. The first part concerns the numerical methods used in the analysis, which includes the identification of the rock blocky system, the algorithm of unconfined seepage flow in discontinuity network taking the grout curtain and drainage curtain into account, and the elasto-viscoplastic block element method as well. In the second part a complicated arch dam abutment slope is studied, from which the seepage flow, the deformation, and the safety factor of the abutment slope are obtained. Based on the analysis suggestions about the seepage control and stabilization measures are made. Received October 15, 2000; accepted October 16, 2001 Published online August 2, 2002     

拱坝坝身泄流非对称布置在白鹤滩工程中应用的探讨

白鹤滩水电站具有＂窄河谷、高水头、巨泄量＂的特点,坝身最大下泄流量30200 m^3/s、泄洪功率高达56450MW,由于河谷狭窄,坝身泄洪单宽功率居当今高拱坝泄洪前列水平,坝身泄水建筑物的优化布置是大坝设计中需要首先解决的关键技术问题之一.根据白鹤滩水电站特点,结合我国近年科技攻关成果,提出坝身表孔泄流非对称布置的方案,尽量分散下泄水流,避免引起水舌在水垫塘中的重叠,以有效地降低水垫塘底板的最大冲击压强,并经过水工模型试验验证,取得了满意的成果.     

磨盘山水库坝基渗透稳定研究

磨盘山水库兴建遇到的主要地质问题是坝基渗漏及渗透稳定问题,将影响水库工程效益的发挥和大坝的安全运行,需采取适当的渗控工程措施。通过对坝基土颗粒组成及结构的分析,判别可能发生渗透破坏的类型,确定抗渗比降和允许比降。应用Visual MODFLOW进行水库坝区渗流场的三维渗流数值模拟分析,通过对18种渗控计算方案渗流场、渗流要素及防渗效果的统计分析,依据坝基土的允许比降,在安全、经济、合理原则的基础上,确定哈尔滨市磨盘山水库坝基渗控设计首选方案为：左岸防渗长度200 m、帷幕灌浆标准5 Lu。     

拱坝坝肩三维稳定可靠度分析

以随机块体理论为基础,建立了拱坝坝肩三维稳定可靠度分析的计算模型,推导了用全概率法分析其可靠度的基本公式,研制的电算程序用于实际工程,得到了比较合理的计算结果,验证了本方法的可行和实用性。     

乌东德坝区拱座岩体三维裂隙连通率特征

裂隙连通率是进行岩体稳定性评价不可或缺的参数,合理确定三维裂隙连通率的大小一直是岩体力学中的难题之一.结合金沙江乌东德水电站工程,采用投影法对乌东德坝区850m高程的拱座岩体进行了三维连通率研究.根据研究区域的工程地质条件,确定了拱座岩体的潜在滑动边界;采用逆建模方法建立拱座岩体的裂隙网络模型;在裂隙网络模型中设置不同大小、不同位置和不同方位的投影面进行三维连通率求解,探讨三维连通率的尺寸效应、分布特征和空间变化规律.研究结果表明:侧滑面连通率尺寸效应显著而底滑面连通率尺寸效应不明显;侧滑面连通率近似呈正态分布,左岸侧滑面连通率均值为3.9%,右岸侧滑面连通率均值为8.1%;侧滑面连通率随空间方位产生明显变化,投影面倾角越大,侧滑面连通率越小.这为乌东德坝区拱座岩体的稳定性评价提供了重要的参数依据.     

Study on Optimal Grouting Timing for Controlling Uplift Deformation of a Super High Arch Dam

A grouting model is developed for use during the grouting of the complex foundation of a super high arch dam. The purpose as to determine the optimal grouting timing and appropriate grouting pressure involved in controlling the uplift deformation of the dam. The model determines the optimal grouting time as the height of the arch dam increases with the concrete pouring, by checking the tensile stresses in the dam against standard specifications. The appropriate grouting pressures are given on the basis of the actual grouting pressures monitored during the upstream riverbed foundation grouting. An engineering procedure, applying the model, was then proposed and used during foundation grouting under the toe block of the Xiluodu super high-arch dam in south-western China. The quality of the foundation grouting was evaluated against the results from pressurized water permeability tests, acoustic wave velocity tests, elastic modulus tests and panoramic photographing of the rockmass on completion of the foundation grouting. The results indicated that the proposed grouting model can be applied to effectively reduce the uplift deformation and associated cracking risk for super high arch dams, and it can be concluded that the proposed engineering grouting procedure is a valuable tool for improving foundation grouting under the toe blocks of a super high arch dam.     

杨庄水库工程左坝肩残积土工程特性

杨庄水库左岸坝肩含石英泥晶白云岩、泥质粉晶白云岩残积土分布厚度大,含水量大,干密度低,孔隙率高,土体不仅力学强度底,而且压缩性大,不宜作为大坝地基,挖除该层会造成工程量和工程造价的增加。因此,对左坝肩全风化岩石的工程特性进行了专门研究,并提出了处理措施。     

乌东德水电站左岸拱肩槽边坡稳定性

在对拱肩槽自然边坡工程地质条件详细调查的基础上,采用宏观地质分析和极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段,分层次对乌东德水电站左岸拱肩槽人工边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。研究表明乌东德水电站左岸拱肩槽边坡整体稳定性较好,三维离散元数值模拟结果显示,人工边坡变形以少量回弹变形为主,变形特征不突出,稳定性系数为1.4~1.6。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式,以影响块体稳定性的结构面几何特征、结构面性状和结构面卸荷松弛张开特征入手,建立块体稳定性工程地质评价标准,对块体稳定性进行了宏观地质分析,并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析,得到块体开挖后的稳定系数。结果表明,人工边坡可能出现块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果,提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工提供了重要依据,并对类似工程提供了可以借鉴的经验。     

Study of the Engineering Geological Problems of the Havasan Dam,with Emphasis on Clay-Filled Joints in the Right Abutment

Havasan dam site is located in northwest of Iran. The planned concrete dam is to be built on Cretaceous limestone. Faulted and fractured limestone is exposed at the dam abutments and in the reservoir area. Rock mass properties including the deformation modulus and uniaxial compressive strength were calculated using different rock mass classification systems (RMR, Q, GSI and DMR). Laboratory tests indicate that joint filling materials contain clay with low to high plasticity (CL to CH) and low to medium potential swelling pressures. X-ray diffraction analysis confirms that the reason for potential swelling of joint fillings is the existence of clay minerals (such as illite and montmorillonite). The study results about the shear strength of clay-filled joints show that under JRC–JCS condition (laboratory scale), JRC _n –JCS _n (large scale) and normal stress equal to 0.25–4 MPa, the range of shear strength of clay-filled joints will be equal to 0.2–2.17 and 0.14–1.72 MPa. In some areas dissolution along the joints results in high permeability, especially in the right abutment. Three dominant joint sets occur in the exploration galleries which have been excavated in the right abutment. The maximum aperture of these joints varies from 7 to 9 cm, and the joints are typically filled with clay. Preliminary analysis shows that the presence of open joints which will cause seepage of water, combined with the impact of the clay-filled joints and forces acting on the slopes, could lead to slope failures and rock falls. In addition, the assessment of slope stability results in abutments using limited equilibrium method and Swedge software under dynamic and static conditions shows that two wedges formed on the slopes of the abutment by the natural joints are potentially unstable. The rock wedge on the left abutment is smaller but presents higher sliding potential. In addition, there is no probability of planar failure due to the geological condition of the dam abutments. This paper summarizes the site investigation and subsequent analysis, which resulted in a recommendation not to construct this site. We offer some potential mitigation plans to consider if a dam were to be built at this site.