锦屏二级水电站深埋引水隧洞岩爆特征及防治措施

硬脆性大理岩条件下深埋隧洞的岩爆问题是西部开发建设中遇到的工程难题之一。文中通过对锦屏二级水电站辅助洞、施工排水洞与引水隧洞施工中发生的岩爆规律与特征的分析总结,提出了该地区地质条件下岩爆的基本条件、分类、风险分区、时空分布特征等。文中阐述了岩爆防治设计思想与原则,并从设法降低潜在震源区的应力水平与设法提高围岩的抗震(抗冲击)能力两个方面出发,针对TBM掘进与钻爆法掘进的不同开挖方案,分别提出了不同的岩爆防治措施。

水工高压隧洞结构设计中若干问题的讨论

目前国内水工高压隧洞结构设计尚无适用的规范可循 ,主要依据挪威准则和最小地应力准则 ,在高压隧洞应力分析时主要有面力理论和体力理论两种 .面力理论无法反映水工高压隧洞的实际受力状态 ,尤其是当水头值较高时所得计算结果失真 ;现有的体力理论往往不考虑高压固结灌浆的影响 .本文通过计算对比并结合工程实践经验 ,讨论了面力理论和体力理论的适用条件 ,并得出结论认为 ,对水头值大于 15 0m的压力隧洞 ,面力理论不适合 ,应采用体力理论 ,同时应对渗流场和应力场进行耦合分析 .并指出由于围岩是高压隧洞的主要承载结构 ,应强调高压固结灌浆的重要性 ,建议对完整的Ⅱ、Ⅲ类围岩合理的灌浆深度取为 0

一平浪盐矿产蛋白酶嗜盐古菌的鉴定及其酶学性质

从分离自一平浪盐矿的嗜盐古菌中筛选产胞外蛋白酶菌株,并对所产蛋白酶的酶学性质进行初步研究。结果表明,2株高产胞外蛋白酶嗜盐古菌YPL20和YPL26为盐矿盐古球菌(Halococcus salifodinae)。YPL20胞外蛋白酶最适反应条件为50℃,p H9.0和0 mol/L Na Cl。YPL26胞外蛋白酶最适反应条件为50℃,p H7.0~9.0和2.5 mol/L Na Cl。它们具有良好的热稳定性、酸碱稳定性和盐度耐受性。Mn^(2+)、Ca^(2+)对YPL20和YPL26的蛋白酶活性均有促进作用,而Cu^(2+)、Zn^(2+)均有抑制作用。丝氨酸蛋白酶抑制剂完全抑制YPL20和YPL26的蛋白酶活性,说明YPL20和YPL26的胞外蛋白酶是丝氨酸蛋白酶。

嗜盐古菌Halorussus sp.XZYJ18产胞外蛋白酶特点及其酶学性质

通过脱脂牛奶平板从分离自我国西藏芒康盐井古盐田的133株嗜盐古菌中筛选获得11株产胞外蛋白酶菌株,其中XZYJ18产蛋白酶能力最强。16SrRNA基因序列分析表明XZYJ18为Halorussus属的新种。XZYJ18在对数生长后期开始大量合成胞外蛋白酶,营养丰富的培养基抑制胞外蛋白酶合成。XZYJ18胞外蛋白酶在55℃,pH 8.0和0mol/L NaCl的条件下酶活最高,在酸性、碱性、低盐或高盐条件下均具有良好的稳定性,因而能够在不同的环境中催化蛋白质水解。

两株嗜盐古菌所产C50类胡萝卜素的鉴定及抗氧化活性

采用紫外-可见光谱法、薄层层析和高效液相色谱-质谱联用技术对两株嗜盐古菌所产的类胡萝卜素进行组分鉴定、含量分析以及各组分的抗氧化能力研究。结果表明,解脂盐红菌的类胡萝卜素中菌红素占84.91%,单脱水菌红素占7.87%,双脱水菌红素占4.03%。海滨盐水红菌的类胡萝卜素中菌红素占94.86%,单脱水菌红素占1.17%。利用硅胶柱层析纯化得到菌红素、单脱水菌红素和双脱水菌红素组分,其对DPPH自由基、羟基自由基的清除能力均呈浓度依赖性,并显著高于同浓度的β-胡萝卜素,提示嗜盐古菌C50类胡萝卜素具有较高的抗氧化活性。本研究为天然类胡萝卜素资源的开发利用提供了理论基础。

柴达敏盐湖产胞外蛋白酶嗜盐古菌的筛选及其酶学性质

从分离自内蒙古柴达敏盐湖的嗜盐古菌中筛选高产胞外蛋白酶菌株,并对所产蛋白酶的酶学性质进行初步研究。结果表明,2株高产胞外蛋白酶嗜盐古菌CDM10和CDM12为新的分类单元。CDM10胞外蛋白酶最适反应条件为70~75℃,pH 8.0~9.0和1.5 mol/L NaCl。CDM12胞外蛋白酶最适反应条件为60~75℃,pH7.0~9.0和1.5~2.5 mol/L NaCl。它们具有良好的热稳定性和盐度容忍性。抑制剂实验表明CDM10和CDM12的胞外蛋白酶是丝氨酸蛋白酶,半胱氨酸和金属离子对于蛋白酶活性的发挥具有重要的作用。

天荒坪抽水蓄能电站高压隧洞充水试验实测资料分析

分析天荒坪抽水蓄能电站上游高压隧洞观测仪器在充排水试验过程中所记录的实测资料,讨论高压隧洞围岩承载、衬砌构造配筋、衬砌与围岩之间缝隙随内水压力增加而增加等隧洞渗透体积力理论概念,期望通过实测资料来进一步理解和说明高压隧洞渗透体积力理论,以便更好地指导设计。

论水工压力隧洞围岩承载设计准则及防渗排水设计

归纳总结了水工压力隧洞围岩承载设计准则所涉及的4个常用准则,分析了4个准则之间的相互关系,提出了对这些设计准则的理解和认识,并明确了水工压力隧洞防渗排水设计布置的基本概念。

对水工隧洞固结灌浆设计有关问题的认识

对水工隧洞固结灌浆设计关键点作了总结叙述,特别强调了固结灌浆浆液性能的重要性,从围岩裂隙注入能力、浆液结石强度、灌浆施工工艺等方面,说明了水工隧洞固结灌浆采用超细水泥、单一稳定浆液的重要性,并对湿磨水泥浆液性能作了简要介绍。

“微生物学”实验课探究性教学模式的探索

为了使学生能够掌握"微生物学"基本实验技能,并能运用这些技能解决实际问题,尝试将探究性教学模式"学生为主体,教师为主导"引入"微生物学"实验课程。实验单元以科学研究项目的形式进行串联,在教师指导下,学生以"自主、探究、合作"的方式完成实验。多元、全面的综合考核方式,突出对学生动手能力、综合能力和创新能力的评价。探究性教学模式既注重实验技能的掌握,又重视探究性学习的引导,深受学生欢迎。

水工高压隧洞结构设计探讨

我国水工高压隧洞结构工程设计中主要遵循的是挪威准则和最小地应力准则。本文讨论了国内现有的面力理论和体力理论的研究方法、存在的问题和适用条件。提出高压固结灌浆设计是隧洞的关键，并对水工隧洞中普遍采用的高压固结灌浆对围岩应力场的影响进行了研究分析，提出了灌浆区域设计的建议。

锦屏二级水电站深埋大理岩力学特性研究

采用锦屏二级水电站埋深2000m的白山组大理岩试样进行单轴压缩-声发射试验,通过试验结果的分析确定白山组大理岩的启裂强度和损伤强度,分别为0.4～0.5倍和0.8倍的单轴抗压强度,试验结果与加拿大URL针对Lac du Bonnet花岗岩的测试成果相接近。针对白山组深埋大理岩开展室内三轴压缩试验,试验成果显示锦屏白山组大理岩随着围压的增大其峰后应力-应变曲线具有明显的脆-延-塑转换特征。对比锦屏白山组大理岩、Lac du Bonnet花岗岩以及三峡花岗岩的三轴试验成果,说明大理岩和花岗岩峰后力学特征的显著差异。采用Hoek-Brown强度准则的本构模型描述大理岩的脆-延-塑转换特征,并将研究成果应用于引水隧洞的围岩损伤深度预测。

深埋隧洞TBM施工过程围岩损伤演化声发射试验

锦屏二级水电站深埋引水隧洞处于西南高应力区,地质条件复杂,岩爆、突水、塌方等工程地质灾害突出,掌握TBM开挖围岩损伤演化规律,设计有效的支护方案防治TBM施工过程地质灾害的发生是非常重要的。为此,开展TBM施工过程中声发射监测试验,研究TBM开挖过程中围岩损伤的演化规律。试验结果表明:沿洞轴线方向,TBM开挖时掌子面前约10m的范围内围岩已受到不同程度的损伤,TBM开挖后围岩损伤破裂主要集中在掌子面后7m的范围内,其中以掌子面后3m时为最;沿洞径方向,围岩受损伤的范围约9m,根据损伤程度的不同,划分为松动区、损伤区和扰动区,依次为距洞壁3,3～9和9～22m的范围。从力学的角度揭示损伤演化的机制和松动区、损伤区和扰动区划分的依据,为支护措施设计与支护时机的选取提供科学依据。分析讨论传感器选取、传感器布置、现场噪音及地质条件等各种因素对围岩损伤结果的影响及进一步发展和研究的方向。

锦屏二级水电站地下厂房围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析与工程调控研究

针对大型地下洞室开挖中频繁出现的局部失稳问题,提出围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析方法,满足了洞室不稳定区域防治的快速化和科学性要求。以具有代表性的锦屏二级水电站地下厂房第二层开挖过程中厂右0+263安装间部位上游边墙围岩单层变形增量达20 mm、变形速率达3.4 mm/d这一潜在不稳定问题为例,通过该部位围岩稳定性的实时动态反馈分析与工程调控的全过程分析,阐述如何走一条理论跟踪分析与工程调控相结合的新途径,以消除围岩的安全隐患。实践表明:将现场多元信息、反演分析和工程调控有机结合的实时动态反馈分析是解决地下工程局部稳定性问题的有效途径。另外,基于加固后的围岩等效力学参数的对比,通过现场工程实例方式证实锚杆提高围岩力学强度这一物理效应。

深埋隧洞开挖围岩应力演化过程监测及特征研究

由于TBM掘进不同于钻爆法,其对围岩的损伤程度较轻,不会破坏预埋的空心包体应力计,因此可以在现场预先设计位置埋设空心包体应力计,监测TBM掘进过程中围岩的应力变化。首先利用数值方法计算隧洞开挖后的二次应力分布,分析掌子面效应以及围岩的起裂强度,初步确定围岩的松弛区和损伤区范围,在此基础上确定空心包体应力计的埋设位置和开始监测的时间。然后通过试验洞向TBM掘进隧洞钻孔的方法在松弛区和损伤区分别预埋空心包体应力计,并监测从应力开始变化到最后趋于稳定的整个过程。监测结果证明掌子面效应的存在,应力变化开始于掌子面前大约1倍的开挖洞径,掌子面后0.5倍洞径范围内是应力调整最剧烈的区域,并利用空心包体应力计针对裂纹扩展的敏感性分析围岩损伤区范围,最后根据应力计的监测成果验证此处围岩的起裂强度,监测成果和数值计算结果比较吻合。本文的研究成果可以为现场确定损伤区范围和岩体的起裂强度提供参考,为支护设计和支护时机的选择提供科学依据。

深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析

以锦屏II级水电站3#引水隧洞为研究对象,通过事先开挖的平行于引水隧洞的2-1#试验支洞,利用数字钻孔摄像技术,对TBM掘进过程中围岩的开挖损伤区进行原位测试。基于对一系列不同时段的360°钻孔全景数字图像的综合分析,给出岩体的结构特性,得到隧洞开挖全过程中围岩裂隙的产生、发展和闭合的演化过程,分析该施工条件下的开挖损伤区范围、裂隙演化与TBM施工的关系,并探讨开挖损伤区的形成和演化机制。研究成果为现场支护设计、支护时机、围岩变形特性和地质资料分析提供直接依据。

大型洞室群稳定性分析与智能动态优化设计的数值仿真研究

为实现数值仿真计算结果能准确反映大型洞室围岩实际力学行为,结合锦屏二级水电站地下厂房枢纽洞室群稳定性分析,在阐述大型地下洞室群数值仿真计算要点基础上,首先重点从岩体本构模型识别和力学参数识别2个方面详细介绍如何实现数值仿真计算的正确化。采用考虑空间分布协调的多元监测信息的6次岩体力学参数跟踪识别,获得锦屏二级地下厂房岩体的等效力学参数,从而通过参数反分析的方法在一定程度上证明岩体等效力学参数具有相对稳定性和可识别性。同时,结合数值模拟展现出的围岩应力、变形、塑性区等方面计算结果与工程岩体的具体地质条件和洞室群结构特点,论述锦屏二级水电站地下厂房上游高边墙变形较大、下游侧拱围岩与喷混凝土破坏、母线洞环状开裂、交叉洞口局部塌落等洞室围岩的变形与破坏机制。最后,结合锦屏二级地下厂房枢纽洞室群稳定性分析与实践的研究认识,对大型地下洞室修建中诸如结构面密集的高边墙支护问题、围岩应力集中区支护问题、工程区地下水对围岩稳定性影响等问题进行论述,并探讨如何通过数值仿真计算、现场监测与经验丰富的专业人员的有机结合来实现大型地下洞室群稳定性设计的科学化。

隧洞围岩收敛损失位移的求取方法及应用

隧洞围岩变形监测断面设置与开挖施工工序上的先后导致了损失位移问题,它对于判断围岩的变形状态、评价其稳定性具有重要的意义。复杂多变的围岩条件使基于收敛曲线的累积位移和增量位移参数反演方法的应用变得非常谨慎。针对这些问题,通过对一致性问题的讨论后认为,虽然变形演化规律上的一致性尚存在问题,但三维计算和现场围岩的总位移之间的一致性是可以保证的。以此问题为前提,以Hoek经验公式的通式为基础,依据规范规定,基于现场监测收敛位移曲线,建立了损失位移的求取步骤,并将其在锦屏II级水电站辅助洞A、B围岩变形规律分析中进行了应用,得出了两个监测断面各测线的最终监测位移收敛值、损失位移、总收敛位移和相对收敛值等,拟合而得的全收敛曲线与监测曲线相吻合,能够很好地描述现场围岩随空间效应变化的演化规律,为围岩稳定性评价和基于全位移的参数反演分析奠定了基础。

大型地下洞室对穿预应力锚索失效形式与耦合模型

以锦屏二级水电站地下厂房与主变室之间中隔墙的多根对穿预应力锚索失效实例为背景,首先总结对穿预应力锚索失效的多种现场表现形式,采用现场取证和室内试验再现的方式论证锚索钢绞线断裂的拉破坏模式。将对穿锚索视为弹脆性体,被锚固围岩视为黏弹性体,提出描述对穿预应力锚索与被锚固围岩之间相互作用关系的锚索-围岩耦合元件模型,并据此分别阐明在洞室开挖卸荷阶段和围岩时效变形阶段中预应力锚索的力学响应机制和荷载变化规律。最后,在现场调研、室内试验和机制分析基础上,综合分析导致锦屏二级水电站地下厂房与主变室之间对穿锚索失效的主要原因,并探讨对穿预应力锚索与被锚固围岩之间对立统一的矛盾关系以及大型洞室群预应力锚索支护时机问题。

基于节理网络有限元的柱状节理岩体等效变形模量结构效应研究

因其特殊的地质成因,柱状节理成为一种具有强烈非连续性及各向异性的特殊岩体结构。以白鹤滩水电工程设计、建设中所遇到的柱状节理玄武岩体为背景,针对柱状节理岩体的等效变形模量问题,在探讨了其结构效应表征参数的基础上,利用节理网络有限元为工具,研究各结构效应表征参数对柱状节理岩体等效变形模量的影响。研究结果表明:在柱轴线横向平面上,对于柱体不规则程度,当柱体完全不规则相对于完全规则情况,等效模量提高大约10%左右;在其他条件不变情况下,当柱体平均边长从0.1 m增加至0.5 m时,等效模量从5.36 GPa增加至23.4 GPa;对不同加载方向的研究结果表明,柱状节理在柱轴横向平面上可以视作各向同性;当节理刚度线性递增时,相应的岩体等效模量也基本符合线性递增的规律。在平行柱体轴线平面,节理组2间距越大,柱状节理岩体的等效变形模量越大;随着错距比的增加,柱状节理岩体的等效变形模量呈现先增加后减少的趋势,当错距比为50%时,节理岩体的等效变形模量取最大值;对于节理刚度的影响,与柱轴横向平面类似的,随柱体轴线平面上节理刚度的线性增加,相应的岩体模量也基本符合线性递增的规律。该研究成果与已有的现场研究成果及三维数值模型成果相比,吻合良好。说明了文中提供的研究结论具有较好的可信度及参考价值。