岩体工程地质力学在水电水利工程勘察中的应用

应用谷德振先生的岩体工程地质力学理论,重视区域地质构造体系、重视收集地质基础资料、重视岩体结构的研究。在此基础上开展高拱坝、高重力坝、深埋长隧洞、地下厂房、抽水蓄电站的工程地质勘察和编制相应的地质勘察规范。     

超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的精细化分析EI北大核心

混凝土防渗墙是深厚覆盖层地基上修建土石坝的主要坝基防渗结构,是保证大坝安全的关键防线,因此,精细模拟防渗墙的受力状态,对于合理评价深厚覆盖层上土石坝工程具有重要意义。联合增量迭代法和有限元-比例边界有限元耦合方法,实现了土石坝应力变形的跨尺度精细化分析,克服了中点增量法求解局部强非线性问题时精度低的缺陷;发现了防渗墙-心墙接头附近和防渗墙底部土体剪切带的局部大应变特性,阐明了传统方法无法描述土体局部大应变而高估防渗墙应力的机制;提出了设置薄层单元来模拟应变局部效应的高效计算方法,实现了超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的三维精细化分析。本研究发展的有限元-比例边界元-增量迭代法-预设薄层单元的跨尺度非线性分析方法可为深厚覆盖层上土石坝防渗墙的安全评价和设计优化提供理论和技术支持。     

含软弱土层的深厚河床覆盖层坝基动力特性研究

在强震区、含软弱土层的500 m级特厚覆盖层上建坝,超出了现行设计规范的控制范围。开展了覆盖层厚度、输入地震波峰值、覆盖层中的软弱土层厚度等指标的敏感性分析,揭示了深厚覆盖层地震反应的主要特征及坝基建基面加速度放大倍数分布的规律性。研究认为:覆盖层厚度、输入加速度峰值、软弱土层厚度等指标与建基面放大倍数的衰减在变化规律上成正相关;当输入地震波峰值加速度为0.5g作用下,含软弱土层的500m级特厚覆盖层坝基中地震波总体以衰减为主,建基面放大倍数小于1;覆盖层加速度放大倍数随高程变化的基本规律为先衰减后放大。当存在软弱土层时,由于其滤波隔震作用会在土层内发生动力反应的二次衰减。基于上述分析,进一步提出了覆盖层下部区域地震效应衰减、中部区域软弱土层二次衰减、顶部区域放大的加速度放大倍数分布模型,编制了覆盖层加速度放大倍数建议值表,研究成果可为含软弱土层的深厚河床覆盖层坝基工程设计提供重要参考。     

关于高边坡勘察设计问题的探析

高边坡是指高度超过30米的岩质边坡或者高度超过20米的土质边坡。高边坡通常是人工改造地质体的工程设施,其稳定性受到自然山坡、地质条件和人为改造程度等的影响,笔者根据高边坡施工经验,对高边坡常见的各种变形病害进行分析,并探讨影响高边坡稳定性的因素,以提出勘察设计的具体方法,对于高边坡工程施工,可供参考借鉴。     

乌东德水电站坝址区河床深厚覆盖层组成与结构地质勘察研究

河床深厚覆盖层勘探取样与试验研究是我国西部水电工程勘察中最常见技术难题之一。金沙江乌东德水电站坝址区河床覆盖层厚度较大、成因多样、组成混杂、结构不均,高围堰与深基坑稳定问题突出。为此,作者所在单位开展了专题研究工作,在勘探取样技术与原位测试方法上进行了探索与创新为获得原状样而专门研制了单管与双管内筒式锤击取样器,为弥补钻探取样之不足而将可视化技术(如钻孔数字彩电、孔间电磁波CT)与常规物探方法(如地震法勘探、钻孔声波测试)相结合创新性开展原位测试,全面查明了河床覆盖层的组成及结构,开辟了河床深厚覆盖层地质勘察研究的新途径,不仅为河床深厚覆盖层工程特性室内试验研究提供了前提,而且为高围堰与深基坑稳定问题地质分析、工程评价及设计处理提供了充分可靠的地质依据,可为类似工程地质勘察研究所借鉴。     

阿尔塔什水利枢纽工程对叶尔羌河生态水文的影响研究

水利工程在实现防洪、发电、航运和供水效益的同时,也对河流生态环境造成了一定影响。保护和恢复健康的河流生态系统,实现人与河流和谐发展,是水利工程建设和调度的新思路。本文以生态水文学为理论基础,通过建立生态水文指标体系,量化河流生态水文特征,进而分析水利工程对河流生态系统的影响,构建河流生态水文指标体系,包括：长期指标、高流量低流量指标、极值指标、涨水落水指标和月流量指标等,以期为相关研究提供一定的科学参考。     

古河槽工程地质问题的勘察研究及处理

新疆地域辽阔,随着水利水电开发力度的加大,遇到的工程地质问题愈来愈多,其中,古河槽问题是其中之一,本文通过多年来我院在乌鲁瓦提水利枢纽、阿克肖水库工程、吉音水利枢组、库斯塔依水电站及奥依阿额孜水利枢纽等工程地质勘察工作中,对所遇古河槽工程特性的勘查研究方面积累的经验进行总结.对今后类似工程地质问题的勘察研究具有重要的类比和参考价值.     

九甸峡坝址区河床深厚覆盖层的试验研究

通过大量的试验,如颗粒分析、渗透系数、干密度、相对密度、载荷、变形、旁压等,研究河床深厚覆盖层的物理力学性质、水文地质特性,提出其物理力学参数,为设计进行坝型确定和设计方案的选择提供可靠的依据     

长江中下游特大桥主要工程地质问题的勘察与研究

20世纪90年代以来, 长江中下游特大跨江公路专用桥建设开始起步, 至今已有黄石、铜陵、江阴、武汉、南京等长江公路大桥建成通车, 并有多座大桥正在建设和勘测设计.在大桥建设中遇到了地震与断裂构造、软弱层带、极软岩、岩溶等复杂的工程地质问题.在解决这些问题中除了采用常规的工程地质勘察和试验技术外, 还进行了软岩流变试验、钻孔内彩色电视录像、原位承载力及压桩试验、桥基地质力学模型试验等技术和方法, 取得了可靠的数据, 为大桥设计提供了依据, 并通过已建成大桥的实践得到了证明.这些勘察研究的技术方法为长江中下游特大桥建设提供了经验.      

下坂地水库大坝坝坡稳定敏感性分析研究

在深厚覆盖层基础上建坝,有其经济、工期以及环境保护的优势,但同时也存在着限制条件和技术难度。下坂地水利枢纽大坝是建在深厚覆盖层基础上、高烈度设防的沥青混凝土心墙坝,深覆盖层坝基夹有有粉细砂透镜体,在坝体设计过程中,基于刚体极限平衡法分析大坝边坡稳定性,并对坝基粉细砂层和复核地震工况进行敏感性分析进而确定坝坡;从计算结果可以看出,在各种工况下,大坝均处于稳定状态,不会发生整体破坏。通过反复校验和大坝多年运行状况证明,大坝坝坡设计是合理的,并且具备一定的抗风险能力。     

防渗墙粗粒土槽孔泥皮的抗渗性试验研究

通过自制泥浆渗透试验仪,针对粗粒土地基防渗墙泥皮的渗透稳定性问题,开展了护壁泥皮抗渗性能的试验研究。结果表明,泥皮具有明显的截渗作用;不同压差作用下泥浆渗透形成的泥皮具有不同的抗渗特性,压差越大、泥皮越致密,抵抗渗透破坏的能力越强,泥皮的渗透性也就越小;反压渗水作用下泥皮的抗渗性能较正压渗水作用下的抗渗性能差;随着水力作用持续时间的增长,泥皮的结构发生变化,孔隙增大,流速逐渐增大,在较大水力梯度作用下会发生破坏;泥皮的临界水力梯度与其形成时压差作用大小有关,泥皮形成压差越大,正、反向渗水的临界水力梯度越大;反之,临界水力梯度越小。关于泥皮抗渗性能的深化认识,对于完善防渗墙设计与施工具有重要的意义。     

复杂地质条件下的面波探测技术应用研究

在深厚覆盖层条件下,如何经济快速地对水利工程中存在的复杂工程地质问题做出正确判断是水利水电工程勘察的重要问题之一。采用场源补偿情况下的面波勘探技术,具有经济、快捷、稳定性好及受外界干扰小等优点,已在许多领域得到应用,并且取得良好效果。笔者以复杂地质问题入手,通过对比分析不同物探方法的探测效果,重点对大深度面波探测技术在解决复杂地质问题中能力问题进行了研究。     

特高坝地基深大断裂活动性与筑坝工程地质问题研究

某拟建水电站为高坝大库,挡水建筑物系200m级碾压混凝土重力坝,系我国在境外投资建设的重大能源项目之一。该水电站位于一条区域性的深大断裂（F₄断裂）上,该断裂的活动性以及涉及的筑坝技术可行性为本工程的重大技术课题,关乎水电站成立与否的关键。为此开展了区域地震地质调查、物探、钻探、硐探、断裂物质测龄以及岩土物理力学性质现场和室内测试等大量工作,研究表明:（1）该断裂地震活动微弱,最新活动年龄14.2万～79.8万年,是一条晚更新世以来不活动的断裂,为非活动断层;（2）F₄断裂对水坝建设存在影响的部位主要为碎裂岩带和F_4-1、F_4-2断层,其中微新碎裂岩多为Ⅲ_1B类岩体,仅F_4-2断层下盘影响带内的碎裂岩岩体为Ⅳ_1B类岩体,F_4-1、F_4-2断层带工程性质差,为Ⅴ类岩体,是坝基最软弱的部位;（3）在F₄断裂带上筑坝,建库后诱发构造型水库地震的可能性小,存在的主要工程地质问题为坝基变形和渗漏、渗透稳定问题,可通过适当深挖,并结合回填混凝土塞、固结灌浆、加深加密帷幕孔以及增加帷幕排数等工程措施予以处理。因此,F₄断裂带上可以兴建水电站工程,筑坝技术可行。结果可为该水电站设计、施工提供技术依据,为类似工程提供技术参考。     

深厚覆盖层高压旋喷凝结体的宏观力学参数研究

基于现有工程试验资料,通过将高压旋喷凝结体分成成芯凝结体和不成芯凝结体两组材料组成,提出了深厚覆盖层高压旋喷凝结体的统计力学模型。该模型除能反映成芯凝结体的小尺度力学性质外,还可以反映不成芯凝结体的力学性质,也可考虑试验钻孔中不同芯样获得率的影响。应用随机模拟理论,给出了大体积高喷体内成芯凝结体与不成芯凝结体的空间位置及各小尺度力学参数的抽样方法。并通过结合弹塑性有限元和随机模拟两方法,建立了高喷体宏观力学性质的计算机模拟方法。应用所提三维弹塑性有限元随机模拟方法,分析研究了向家坝水电站深厚覆盖层高压旋喷凝结体的宏观力学参数。     

深厚覆盖层中弱透水层对渗流影响的试验研究

我国西南、西北地区常存在强弱互层的深厚覆盖层坝基,弱透水层在深厚覆盖层坝基中对渗流影响较大,其影响规律需要深入研究。试验中将弱透水层设置在坝基的不同位置,变化垂直防渗墙的深度。试验结果表明,弱透水层处在中间位置处,其与防渗墙形成半封闭式联合防渗体系能有效降低坝基渗流量与出逸坡降;上江坝工程实例中,经半封闭式联合防渗体系降低后的渗流量及出逸坡降皆在允许范围内;从理论层面上考虑,该弱透水层若能加以利用,可大大减小防渗墙深度。此外,研究还发现,当防渗墙位置越深,其与防渗墙形成的半封闭式防渗体系越能有效减小渗流量及出逸坡降。研究成果能为类似工程提供一定的理论参考及建议,从而降低工程造价。     

石崆山Ⅱ段岩质高边坡稳定性的工程地质系统分析研究

岩质高边坡稳定性的分析评价涉及工程地质学、岩体力学、计算科学等多学科交汇的问题,是一较为复杂的系统工程问题。在系统分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上,采用系统分析评价、综合集成的方法应是研究分析和解决该问题的有效和最佳方法。针对漳龙高速公路石崆山Ⅱ段岩质高边坡工程,在系统分析边坡工程地质特性的基础上,采用赤平极射投影法和有限单元(FEM)法等,进行综合评价和系统分析,获得的稳定性结论,已正常运营使用若干年,反映了系统分析,综合评价方法是成功和有效的。它表明,综合评价、系统分析应是岩质高边坡稳定性评价分析的重要途径;它的综合内容和集成方式及其完善与工程实用性,有待进一步深入的研究和工程实践的运用及其经验的积累。     

深部土的高压K_0固结试验研究展望

针对深部岩土工程建设的需要,通过对深部土特点的分析,指出了开展深部土的力学特性研究的必要性。回顾了国内外土的K0固结试验研究现状,并指出了其存在的不足。对深部土的高压K0固结试验研究的主要内容及研究方法进行了探讨,并特别指出,固结时间是必须重点研究的关键问题。     

青海省黑泉水库混凝土面板坝的工程地质问题与工程处理措施

黑泉混凝土面板坝高 1 2 3.5 0m ,位居中国已建成的混凝土面板坝第四。坝址地形破碎 ,构造发育 ,工程地质条件复杂 ,河床第四纪砂卵砾石层存在不利于坝体稳定和变形的夹层 ,大坝设计采取了一些独具特色的结构措施 ,较好地适应了特殊的地质条件。本文重点分析了大坝的工程地质条件及相应的工程处理措施。     

通二矿高应力软岩的工程地质特征研究

高应力软岩将是２１世纪煤炭生产所面临的主要问题之一。从粘土矿物成分、环境地应力水平、水理性质、力学特征及工程表现等几方面阐述了通二矿高应力软岩的工程地质特征。     

城市岩土地基工程地质研究的基本问题

是专著《城市岩土地基工程地质》的简单介绍。城市岩土地基工程地质就是工程地质学、岩土工程学、工程岩土学、环境工程学等众多分支学科在城市地域内综合、融会、升华的结晶。分析了城市岩土地基工程地质研究的理论体系,研究了城市岩土地基工程地质的内容,探讨了城市岩土地基工程地质研究的基本方法。