大型地下厂房洞室群围岩开挖松弛效应与渗透性演化特征

锦屏一级水电站地下厂房洞室群开挖规模巨大,赋存于极高至高地应力和低强度岩体环境下,且受f13、f14、f18断层切割,其围岩稳定性将成为影响工程安全和正常运行的重要因素之一.结合现场声波监测资料,采用裂隙岩体等效弹塑性本构模型以及基于Hoek-Brown参数的偏应力破坏准则对开挖松弛区进行模拟与评价.此外,重点关注洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性的演化,并采用SVA方法对其防渗排水措施的渗控效应进行分析与评价.研究结果表明:采用塑性屈服区以及偏应力破坏准则表征围岩开挖松弛效应是合理的,高地应力、低强度应力比是造成锦屏一级地下厂房围岩开挖松弛区较大的主要原因;洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性可增大3个数量级,影响范围达35m;围岩渗透特性演化对渗流场具有显著影响,影响程度取决于与洞室群的距离以及防渗排水措施的渗控效应.

白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理开挖松弛特性试验研究

白鹤滩水电站左岸坝基边坡柱状节理玄武岩出露且易松弛,对边坡安全稳定影响较大。为了解坝基柱状节理玄武岩在爆破开挖后松弛深度的变化规律及发展趋势,以坝基650~660 m高程边坡柱状节理试验区为研究对象,利用声波孔检测不同区域、不同支护条件下岩体松弛深度。通过分析检测成果得出如下结论:地质条件对柱状节理玄武岩的松弛深度有影响;预应力锚杆在一定时间内能压密松弛岩体,其防松弛作用好于砂浆锚杆。

坝基岩体开挖松弛效应分析与锚固效果评估研究

针对坝基岩体开挖松弛这类特殊岩石力学问题,系统分析研究松弛判据及参数取值、松弛效应的有限元算法等关键技术问题,基于锚固室内试验和现场试验,推导坝基锚固措施对抗剪安全度效应的经验公式,建立一套简明实用的岩体开挖松弛和锚固分析评估有限元算法。以小湾拱坝为背景,得到坝基岩体松弛的时空特征,对比分析2种锚固方案下小湾拱坝的应力和位移、坝基浅部特征截面特征点安全度和锚杆应力等。计算得到应力–应变场结果与现场监测成果符合较好,说明该研究成果的可靠性和实用性,该研究成果已为设计决策提供依据。

岩石高边坡开挖卸荷松弛准则研究与工程应用

基于对卸荷松弛过程和机制的定性分析,提出了以岩石极限拉应变作为卸荷松弛的判别准则。通过对岩石极限拉应变室内试验资料与其抗拉强度之间关系的分析,并结合小湾工程卸荷松弛分析的成功实践经验,提出了极限拉应变值的取值原则,并明确了岩石边坡开挖后实际拉应变的计算方法。运用三维弹黏塑性加锚节理岩体流变模型,将该准则和计算方法应用于锦屏一级拱坝建基面开挖卸荷松弛的数值分析中,通过与实际开挖揭示和声波测试资料的对比,结果表明分析结果较为合理,为工程建设提供了有益的指导。

高坝建基面开挖卸荷松弛分析及启示

提出了高坝建基面开挖卸荷松弛的问题,归纳了开挖卸荷松弛的典型特征及其分带标准并初步分析了其机理。采用三维弹粘塑性有限元法对锦屏一级拱坝建基面开挖卸荷松弛进行了数值分析,得出了可能发生松弛的区域及松弛程度。对高坝建基面的合理选择及其施工方式提出了量化指标和建议。

考虑松弛及蠕变特性的隧洞稳定性数值分析

随着岩体工程的不断发展,隧洞的长期安全和稳定越来越受到重视。结合工程实例,依据某引水隧洞的现场监测成果和数值模拟结果,基于开挖松弛及软岩蠕变特性对隧洞围岩稳定性进行了研究。结果表明:引水隧洞变形量主要发生在顶拱,变形遵循显著变形期→缓慢变形期→基本稳定期的规律;对于软岩隧洞,在数值模拟计算时应重点考虑软岩的蠕变特性,即软弱围岩的长期变形特征对隧洞的稳定性起着决定性作用;同时,基于蠕变模型,还可以发现围岩开挖松弛厚度亦对模拟精度影响较大。

某特殊坡型路堑边坡失稳变形机制分析和治理设计

广州市某特殊坡型路堑边坡开挖和治理过程中经历了两次失稳变形,主要原因为折角形边坡开挖松弛效应明显,易产生次生软弱结构面,如削坡不充分,残留滑面易与坡体不利结构面贯通,引起滑坡复活。结合滑坡形态调查和勘察、监测手段,确定了滑面和抗剪强度。采用削坡减载和锚杆框格梁治理滑坡,效果良好,可为相关工程设计提供借鉴。

地下厂房围岩松弛区的应变软化参数研究及应用

通过引入扰动评价因子,考虑地质强度指标GSI、岩体质量指数Q、岩体分类指标RMR等因素,改进了Hoek-Brown岩体强度准则估算岩体强度及变参数公式,以某抽水蓄能电站地下洞室工程为研究对象,综合分析了研究地下洞室区域的工程地质资料,基于洞室开挖先期纵波测试数据,计算得到应变软化模型松弛围岩的强度及变形参数,对比计算结果与现场实际监测资料,结果表明:考虑围岩松弛的应变软化模型计算结果与监测资料基本一致,结果可信,可对后续开挖支护及围岩稳定反馈分析提供参考。

乌东德水电站特高拱坝全坝无盖重固结灌浆技术研究与应用

针对乌东德水电站特高拱坝固结灌浆存在的问题,分析了坝基开挖松弛特征,通过室内材料试验和现场工艺试验,研发了裸岩裂隙封闭材料与工艺,解决了无盖重固结灌浆压力低、效果差的难题,提出了“表封闭、浅加密、深升压、少引管”全坝无盖重固结灌浆方法,不仅保证了坝基固结灌浆质量,而且不用占压混凝土仓面,解决了有盖重固结灌浆与混凝土浇筑施工相互干扰的难题,在乌东德水电站特高拱坝坝基固结灌浆中成功应用,可供同类工程参考借鉴。

皂市水利枢纽工程坝基岩体利用研究

皂市大坝坝基岩体为石英砂岩,岩石抗压强度高,变形模量低,具有“硬、脆、碎”的岩体特征,在未扰动条件下,岩体强度较高,一经扰动,岩体完整性大幅下降,具有开挖松弛的特性。按已有规范中的评价体系,该类岩体大部分不满足作为大坝建基岩体的质量要求;但若严格按已有规范确定建基岩体,则开挖深度很大,且结合类似工程的经验教训,会面临随开挖随松弛,进而演变为挖不胜挖的两难局面。因此,需要建立一套针对该类岩体合理的评价方法,以有效利用该类岩体作为大坝建基岩体。提出从岩组岩性、风化特征、结构类型、完整程度、物理力学性质和透水性等方面综合评价岩体基本质量,研究岩体工程特性、力学性质、岩体质量在垂直方向上的差异,进而提出岩体质量及建基岩体选择的评价标准。同时在确定建基面高程时,不以岩体完整性和声波波速为准,而且将岩体裂隙的风化变异程度和夹泥充填情况作为主要指标来确定建基面。以该标准确定的建基面相较已有规范方法确定的建基面抬高了10~15 m,减少了开挖工程量和混凝土填筑量、节约了工期。该方案得到工程实践检验,成果具有一定的工程参考价值。

超高路堑边坡治理工程案例研究Ⅰ:边坡失稳机制模拟分析

概要介绍龙岩双永高速公路K227超高路堑边坡的地形地貌、地质条件、变形破坏过程及特征,结合边坡稳定度反分析思路、强度折减法和开挖有限元仿真技术对该边坡变形孕育过程进行模拟分析和定量评估。采用一种基于应力张量差值的增减变化及其变化量的正负分区来确定边坡开挖松弛区的数值方法,解释路堑高边坡开挖卸荷松弛的力学机理;模拟重现了挖方边坡经历稳定性缓慢上升的卸荷回弹阶段、稳定性线性下降的剪切破裂阶段和稳定性急剧下降的失稳破坏阶段的全过程中应力调整、塑性屈服、滑面孕育和变形破坏的演化规律和发展趋势,揭示了边坡由于快速工程开挖扰动,使潜在软弱带充分暴露,并切断坡脚力学支撑,伴随岩土卸荷松弛及强度弱化,产生坡顶岩土张裂变形、深层软弱带剪切蠕动和坡脚沿结构面临空剪出的失稳机制;间歇性降雨入渗的岩土增重及附加水压使滑坡表现出时滑时停的特征;边坡整体处于临界状态,在继续开挖或持续暴雨冲击条件下,可能导致稳定性骤降,从滑动阶段转化为剧滑阶段。最后,对应急抢险对策、治理方案规划及线路调整设想等问题进行讨论与反思,为边坡病害治理提供了理论依据。