拉西瓦水电站地下厂房三维高地应力反演分析

拉西瓦水电站厂房地处峡谷山高坡陡,河谷狭窄,区域地应力场较高,局部存在构造破碎带,同时开挖尺寸规模巨大,围岩主要为脆硬的花岗岩,对洞室稳定极为不利。为了评判开挖后围岩的稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的岩体力学参数和初始应力场进行反演确定。首先,利用现场初始地应力的实测值反演大范围内的岩体构造地应力场分布,然后,利用洞室分层开挖扰动下,厂房上部关键点实测位移检验并修正反分析地应力结果,得到了较为准确的三维地应力分布,为后续地下厂房开挖围岩的稳定性及支护设计和长期安全的评价与预测,提供了基础数据,有效地指导了厂房开挖施工。厂房开挖完成后的围岩位移的实际监测结果与采用反演地应力场与岩体参数得到的厂房围岩位移值的一致性表明,地应力场反演结果与实际地应力值一致。     

大岗山水电站地下厂房区三维地应力场反演分析

初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据,通常工程区实测地应力点较少,必须在有限的地应力资料基础上,采用反演分析方法获得整个工程区地应力场。结合大岗山水电站地形地貌条件和地质结构特征,基于地下厂房区地应力实测资料,研究了地下厂房区地应力场分布特征;在此基础上,采用有限元数学模型多元回归方法,进行了大岗山水电站地下厂房地应力场三维反演分析研究,获得了地下厂房区域地应力分布规律和影响因素的认识。结果表明,大岗山工程区地应力场分布受构造应力、地质构造和地形地貌的综合影响,岩性对地应力影响较小,岩脉与断层影响显著;在地下厂房区最大水平主应力 、最小水平主应力 、铅直向应力 关系为 ,地应力量值中等,侧压力系数垂直厂房轴线方向为0.5～0.6,轴线方向为1.1～1.3     

藏东南某大型水电站工程区地应力状态及反演分析

某水电站作为西藏易贡藏布流域的控制性调节工程,对满足西藏电网的用电需求发挥重要作用。为查明该水电站现今地应力环境,掌握地下厂房、引水隧洞等关键位置地应力分布特征,保障其工程安全,文章综合考虑工程区构造地质背景、岩体条件等,通过布设钻孔开展水压致裂法地应力测量工作,获得4个测点（8个孔）的地应力数据;依据现有地质条件,建立有限元三维地质模型;通过测得的应力状态,获得加载条件,进行工程区应力场反演分析。结果表明：二维地应力测试结果显示最大水平主应力为4.17～16.93 MPa,三维地应力测试结果显示最大主应力为14.20～16.23 MPa,最大水平主应力方位为NE 38°～NE 47°,现今构造应力场以北东向为主导;电站地下厂房区域2995 m高程水平面最大主应力σ1应力值为11.70～12.12 MPa,中间主应力σ2应力值为9.81～10.74 MPa,最小主应力σ3应力值为5.22～6.85 MPa;引水隧洞沿线最大主应力值σ1为11.8～14.05 MPa,中间主应力值σ2为10.13～12.83 MPa,最小主应力值σ3为4.56～8.49 MPa;该水电站地下厂房轴线方向和引水隧洞轴线方向与实测最大主应力方向呈小角度相交,地应力场对工程洞室的稳定性有利。后期施工过程中应综合考虑实际地质情况,采用适宜的隧洞施工技术并加强施工监测,从而确保工程安全建设。     

荒沟蓄能电站地下厂房地应力状态与工程稳定性研究

为了解黑龙江荒沟抽水蓄能电站地下厂房区应力状态,在探洞内布置了4个地应力测点,利用空芯包体应力计进行地应力测量.测量结果表明:最大主应力近于水平,最大主应力量值为9.6 MPa,最大主应力方向为N78°W.根据实测结果对该区应力作用特征进行了分析,测量结果与现今区域构造应力场相吻合.在地应力实测和岩石力学性质试验基础上,对地下厂房周边应力状态进行了有限元分析,为地下厂房轴线的选择提出了建设性意见.     

高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律及参数反演

松动区是控制地下洞室围岩变形及失稳的重要因素。以锦屏一级水电站为例,结合声波测试及多点位移计监测成果,对高地应力和低强度应力比条件下大型地下厂房围岩松动区的分布及变化特征进行分析,并采用BP网络和遗传算法对围岩参数进行反演。研究表明,声波测试的围岩松弛深度与多点位移计监测得到的围岩主要变形深度具有一致性,围岩松弛深度变化趋势与岩壁位移变化也存在对应关系,两者结合可以对围岩松动区的变化规律进行连续的分析。高地应力和低强度应力比条件下的松动区深度远大于一般应力条件,由于围岩应力状态调整、岩体破坏所导致的卸荷松弛成为围岩松弛的主要因素。开挖过程中,由于围岩应力状态的逐步调整,导致围岩的破坏和松弛的渐进发展,其中松弛深度在水平向的扩展较为明显。反演得到的松动区岩体变形模量及黏聚力较未松动岩体有明显降低,而摩擦角降低较少。因此,对松动区岩体进行灌浆加固,将有助于提高松动区岩体的变形模量和粘聚力,从而增强围岩的稳定性。     

大岗山水电站地下厂房区初始地应力场Nelder-Mead优化反演研究

初始地应力是大型地下洞室群设计与施工所要考虑的重要因素之一。结合大岗山水电站工程地质条件以及实测地应力资料,分析了地下厂房区初始地应力的影响因素,建立了基于侧压力系数的三维地应力反演模型,提出Nelder-Mead法与有限元联合反演法,将有限元程序作为一个单独模块嵌入到Nelder-Mead算法程序中,对建立的地质概化模型进行计算,以实测点地应力值与计算应力值建立精确罚函数误差模型,进行优化逼近分析。通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,从而获得地下厂房区初始地应力场较为合理的分布规律,为水电站开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的初始条件。     

考虑洞室岩体应力型破坏特征的局部地应力反演方法及应用

介绍了一种考虑地下洞室片帮、钻孔剥落等岩体应力型破坏特征为信息源,通过数值模拟智能反演方法预测高应力大型地下洞室群围岩局部应力场的新思路。该方法将地下洞室群片帮、钻孔剥落等应力型破坏的位置、深度或者宽度进行定量描述,以弹性模型计算获得的常偏应力大于岩体启裂强度的范围来表示应力型破坏范围,通过分析实测地应力数据约束部分地应力数量,然后采用智能数值反演方法得到其他的地应力分量。采用该方法预测了白鹤滩水电站右岸地下厂房0+76断面附近围岩地应力场,反演获得最大主应力在34 MPa左右。通过其他部位岩体破裂的数值模拟和观测结果对比,验证了地应力场预测的合理性。     

大型水电站厂区三维地应力场回归反演分析

岩体初始地应力场是地下洞室围岩稳定与支护结构设计所需要的基本因素之一,初始地应力场是否可靠将直接影响到工程设计与施工的可靠性与安全性。结合某水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,引入灰色控制系统理论,采用三维有限元法和采用静态的三因素灰色计算模型GM(0, 3)对厂区岩体初始应力场进行回归反演分析。计算结果表明,厂区存在较大的水平向地质构造作用,岩体的地应力由自重和构造应力叠加而成。实测点的计算应力值与实测值在量值上和方向上都较为接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,从而获得地下厂房厂区初始应力场较为合理的分布规律,为地下厂房的开挖模拟及稳定性分析提供了合理的初始应力场。     

某水电站地下洞室群初始地应力场反演回归分析

采用三维弹塑性有限元法对某水电站地下洞室群三维初始地应力场进行了反演回归分析。计算结果表明,厂区初始地应力场分布规律合理,实测点处地应力计算值与实测值吻合较好,可以作为后续数值分析和地质力学模型试验的依据。     

某水电站地下厂房洞室群围岩稳定分析

采用有限元方法反演某水电站地下厂房厂区初始地应力场。采用Zienkiewicz-Pande的双曲线屈服准则,对某水电站地下厂房洞室群的开挖过程进行了三维弹塑性有限元模拟。为反映锚固支护对围岩的加固作用和评价地下厂房洞室群支护参数的合理性,提出了可以考虑抗剪作用的隐式锚杆单元和可以考虑预应力效果隐式锚索单元。计算结果表明,该洞室群在洞室布局、开挖顺序和支护参数等方面是合理的,各主要洞室群的稳定性总体较好。     

西藏加查地区某水电站坝址区隐伏断裂研究

该水电站坝址区位于Ⅱ、Ⅲ级阶地平台上,被第四系松散沉积物覆盖,为探明下面是否发育有隐伏断层,本文首先研究从区域构造变形规律和坝址区周边基岩断层发育特征出发,结合断层气(氡气和地气)测量技术发现13号测点氡气和地气均出现异常,因此判断该阶地下面发育有一条规模较小的隐伏断层,走向近东西向,倾角较陡,对该处工程稳定性影响不大。也为今后该地区的隐伏断裂研究提供借鉴意义。     

金沙峡电站闸坝区渗流场有限体积法数值模拟

为实现泄冲闸、进水闸和土坝结合部位三维渗流场真实区域的数值模拟,采用有限体积法对含排水孔在内的闸坝区三维渗流场进行了网格划分。根据计算结果可知,闸基处防渗墙效果微弱,溢出点垂直坡降大于允许值,对工程不利,并提出了相应的改进措施。     

某水电站滑坡形成机制及稳定性分析

该水电站滑坡变形主要表现在滑坡的前、后缘及其两侧,目前该滑坡已处于不稳定状态,因此对该滑坡的形成机制及稳定性进行分析就尤为重要。该滑坡的形成机制为蠕滑—拉裂式,稳定性的地质分析和定量计算都表明:该滑坡天然状态下处于稳定状态,持续降雨状态下处于不稳定状态。     

双江口水电站地应力特征及岩爆成因分析与防治建议

在西南山区,受新构造运动影响,部分岩体中地应力较高,因此在地下洞室开挖过程中经常遇到岩爆现象。本文在双江口水电站前期勘测资料的基础上,结合筹建期开挖1#导流洞岩爆发生的规律,经过统计分析,总结了双江口水电站地应力分布特征及岩爆成因,提出了防治建议。     

某水电站坝区高地应力释放现象及成因研究

针对坝区特定的高应力条件下岩体的应力释放现象,包括岩芯饼裂和勘探平硐岩爆发育普遍的特征,在统计分析的基础上,从力源条件-区域构造背景和地质构造条件、能力存储条件-岩性特征和岩体结构条件、后期演化-能量释放、转换与调整等分析的基础上,结合坝区地应力场分布的特征阐述了坝址区高地应力成因,认为坝区高地应力释放现象是上述各因素综合作用的结果.为地下厂房开挖过程中的岩爆预测和控制提供了有力的参考依据.     

铜钟水电站H2滑坡变形破坏模式分析

在对铜钟水电站H2滑坡的地质环境背景及现今坡体物质组成、自身结构和变形破坏特征等方面调查研究的基础上,结合FLAC^(3D)对滑坡变形破坏过程进行模拟,分析判断滑坡为前缘蠕滑-后缘拉裂-潜在剪切面扰动的破坏模式,为治理提供了合理依据。     

锦屏一级水电站地下厂房系统对穿预应力锚索孔孔斜控制施工技术

锦屏一级水电站地下厂房洞室主机间、主变室、母线洞等洞室系统的边墙、蚀变岩段和较大断层采用了对穿预应力锚索加强支护。在对穿预应力锚杆的施工过程中,根据不同的地质地层段,采取严格的孔斜控制措施,并不断地改进控制方法,基本解决了对穿预应力锚索造孔孔斜控制的技术问题,满足了设计技术要求,积累了对穿预应力锚索孔斜控制施工经验。     

小口径金刚石钻进在大岗山水电站帷幕灌浆工程中的应用

以小口径金刚石钻进在大岗山水电站帷幕灌浆工程中的应用为例,总结了小口径金刚石钻进在坚硬地层中的施工技术。从设备机具的选择、施工工艺、相关参数的确定、钻进中遇到的常见问题及预防措施等方面进行了论述,并结合钻孔轨迹平面投影图对孔斜进行分析。     

Deformation process and mechanism analyses for a planar sliding in the Mayanpo massive bedding rock slope at the Xiangjiaba Hydropower Station

Planar sliding, which has a universal characteristic of existing planar discontinuities, is very common in nature. The Mayanpo slope, a massive bedding rockslide, typical planar sliding, exploiting a sedimentary formation of interbedded sandstone and argillaceous stratums mixed with four strongly weathered weak interlayers, presents creep deformation that has interrupted the construction of the Xiangjiaba Hydropower Station. Field investigations indicate that the deformation behavior of Mayanpo slope should be analyzed within two different zones, namely zone I (east side) and zone II (west side). Although both zones are primarily controlled by the bottom weak interlayer (JC-1), the deformation magnitudes and potential failure modes are different: (a) Zone I exhibits a deformation that is significantly larger in magnitude than zone II, and (b) zone I and zone II present multistage and integral creep-fracturing progressive deformation-failure mode, respectively. The mechanism of this creep deformation can be considered to be the endogenic and exogenic integration. The progressive degradation of predominant discontinuity from primary soft rock stratum to weak interlayer is the fundamental which provides the possibility of kinematic release. The numerical analysis conducted with hydromechanical finite difference method (FDM) shows that excavation without reinforcement and rainfall can (i) enable kinematic feasibility and creep deformation, (ii) trigger the ceaseless propagation of sliding zone along JC-1, and (iii) promote the formation of a tensile strain concentration zone in the trailing under tension-shear effect. Furthermore, discussions on the engineering core measures for prevention and control are presented, which have important implications for similar engineering projects.