陡倾柱状节理岩体洞室松弛特征与破坏机制

白鹤滩水电站柱状节理岩体具有特殊的柱体结构特征,洞室开挖后卸荷松弛破坏严重。通过对白鹤滩水电站4#导流洞柱状节理岩体现场破坏调查、位移和松弛深度监测,发现柱状节理洞室呈现典型的非对称破坏特征,不同部位松弛深度差异较大,左右侧边墙破坏模式受倾角影响,分别呈现倾倒破坏和滑移破坏。离散元数值模拟结果显示洞室表层围岩主要以柱间节理张拉破坏为主,内部围岩以剪切破坏为主,左右侧边墙不同的变形破坏特征是柱体倾角和地应力综合作用的结果。最后分析了不同柱体倾角对洞室变形破坏特征的影响,不同倾角下洞室各部位松弛深度差异显著,应根据洞室不同部位塑性区深度和柱体角度进行预应力锚杆设计。

大型水利水电工程锚固系统运行状况分析

为了保证大型水利水电工程锚固系统长期有效运行,通过对三峡集团所属6个水电站高边坡和地下洞室锚固系统监测数据统计分析,阐明锚索荷载、锚杆应力的时程演化规律,分析影响锚索荷载、锚杆应力变化特征的因素。结果表明:①各水电站高边坡和地下洞室锚索荷载、锚杆应力多数在设计范围内,其显著变化主要发生在施工期,在开挖支护完成后逐渐趋于稳定。②边坡锚索荷载随时间呈现出显著的3阶段,首先急速下降,然后缓慢下降,最后逐渐稳定或呈周期性变化。地下洞室锚索荷载也呈现出类似特征,但其变化特征更为复杂。③锚杆应力随温度变化呈现显著的负相关关系。④地下洞室锚索荷载存在洞径效应,洞室尺寸越大,锚索荷载均值越大,荷载损失率变化幅度更为显著。⑤地下洞室群交叉洞口、块体及保留岩墩等卸荷充分部位锚杆应力较大,位于块体部位的锚索荷载损失率一般大于其他工程部位。⑥锚固于断层部位的锚索,锚索荷载损失率偏大;岩体质量越低,锚索荷载损失率越大。锚索工程建设期失效特征有钢绞线拉断、锚索击穿锚罩、钢绞线缩孔等,运营长期失效特征有锚墩头锈蚀或锚墩头有碳酸钙析出。

三峡工程的勘测设计管理浅议

三峡工程的勘测设计总成单位长江水利委员会 ,从 50年代起就进行了三峡工程的规划设计工作。目前三峡工程的勘测设计管理实行项目业主负责制 ,但由于国家在确定勘测设计单位和勘测设计费时 ,在某种程度上还是延用了计划经济模式 ,因而造成在管理上存在一些难点。如关于设计范围、勘测设计经费、质量和进度控制、勘测设计监理、委托设计管理等问题。在工程建设过程中 ,三峡总公司与设计单位双方以合同为依据 ,对有分歧之处本着友好协商的原则 ,在过去的 7年中 ,通过双方努力比较好地保证了设计进度和勘测设计成果的提交。勘测设计是知识密集性工作 ,产品是勘测设计成果 ,业主和设计单位自身要加强管理、相互配合 ,同时在市场经济条件下国家行业领导部门应加强指导并及时制订一些适应发展要求的管理条例 。

水利水电工程设计监理

从20世纪80年代开始实行改革以来，我国的基本建设项目推行了项目法人负责制，招投标制、建设项目监理制和合同管理制，但勘测设计项目实行上述'四制'滞后。实行设计监理是完善项目法人负责制的一项重要措施，也是更好地控制设计质量、进度和费用的一项保证。

柱状节理玄武岩各向异性特性的调查与试验研究

针对几何形状特殊且为镶嵌结构的柱状节理岩体,为认识其各向异性力学特点和开挖卸荷下的破坏模式,首先在柱状节理玄武岩截面几何特征的现场调查统计和3类结构面的扫描电镜(SEM)分析基础上阐述柱状节理岩体在结构上的横观各向同性特点,然后通过垂直其柱体轴线方向和平行其柱体轴线方向的柱状节理岩体原位声波测试揭示柱状节理玄武岩的变形各向异性,进而通过不同取样方向岩芯的单轴压缩试验和现场岩块的点荷载试验阐明其强度各向异性特点,最后结合上述所获得的柱状节理玄武岩各向异性认识分析其开挖卸荷下的"结构–应力"控制型破坏模式及其结构劣化的具体表现形式,所得认识和结论对柱状节理岩体地层中地下洞室稳定性分析和支护设计具有参考意义。

基于离散元模拟和微震监测的白鹤滩水电站左岸岩质边坡稳定性分析

西南地区水电站复杂高陡边坡的开挖稳定性一直是水电工程建设的关键技术问题之一。在研究金沙江白鹤滩水电站左岸边坡地形地貌、工程地质特性、地应力实测资料等基础上,利用通用离散元程序UDEC建立左岸顺层边坡离散元模型,进行开挖卸荷过程坝基边坡的稳定性分析,获得边坡开挖过程应力场、位移场、塑性区分布规律,揭示了顺层岩质边坡变形失稳机制。同时,结合左岸边坡开挖卸荷和应力调整过程微震活动特征,识别和圈定了左岸边坡深部岩体潜在损伤区域和滑裂面。综合研究结果表明,左岸边坡变形主要受构造应力、地质条件和开挖卸荷等综合因素影响,其中软弱结构面LS_(3318)、LS_(3319)、LS_(331)、LS_(337)、F_(17)等对坝基边坡开挖变形起决定性作用。研究成果可为左岸边坡开挖和支护施工提供参考,同时也为类似顺层岩质边坡工程开挖支护提供研究思路。

基于电镜扫描实验的柱状节理隧洞卸荷破坏机制研究

采用现场调查、室内力学实验、细观实验的方法,对导流洞内柱状节理玄武岩的卸荷破坏机制进行研究。研究结果表明:(1)柱状节理岩体内节理面主要包括:柱间节理面、柱内竖直隐节理面、柱内水平节理面,柱间节理面表面粗糙不平,为岩浆岩冷却后形成;柱内竖直隐节理面存在羽毛状陡坎,开挖卸荷后易松弛成为显节理;柱内水平节理面表面平整,方向近乎水平。(2)将现场破坏面与标准破坏模式下的电镜扫描结果对比表明:柱内竖直隐节理面为原生节理面,破坏形式主要为拉破坏;柱间节理面为原生张拉节理,破坏形式包括拉伸与剪切及其混合破坏;水平节理面为构造运动中形成,无明显开挖卸荷破裂特征。(3)柱状节理塌方机制为:受多组节理切割,柱体易沿节理面从柱体内外共同破裂,呈小柱体垮落,即硐室开挖后,当法向力超过柱间节理面抗拉强度时,柱状节理沿着柱间节理面开裂,并滑移;在滑移过程中,柱间节理面相互摩擦,形成剪破坏特征;当法向力超过柱内竖直隐节理抗拉强度时,柱体内部沿着柱内竖直隐节理破裂;节理面相互切割形成小柱体,从柱体内外共同破裂,并向临空面滑落;由于水平节理面非常发育,小柱体最终会在重力及开挖扰动作用下垮塌脱离母岩,严重时形成塌方。该机制可以很好地解释现场边墙柱体破裂面中三弱面共存的原因。

基于异向波速模型的微震定位改进

针对波速分层的区域岩体,在异向波速模型的基础上,对垂向上的应力波按岩体波速值大小作分段区别,推导震源应力波走时关系式,建立分层速度定位目标函数,基于此提出一种由参数准备、层速度反演、微震定位三个模块组成的分层速度定位模型SV,并采用遗传算法进行优化求解.然后,对分层速度定位模型在已构建微震监测系统的白鹤滩水电站左岸岩质边坡进行验证.微震事件重定位结果表明,分层速度定位模型定位微震事件的最大、最小和平均偏离层内错动带程度指标较单一速度模型分别降低了57.17%、36.51%和57.35%,证明了定位模型在波速分层的区域岩体微震定位应用中比单一速度定位模型更加合理可靠.

茅坪溪防护大坝的设计及其决策

为保护茅坪溪流域的丰产田地，三峡前期工程决定修筑茅坪溪防护大坝。在选择防护大坝方案过程中，专家们经过多次评审论证，比较4个防护大坝防渗型式设计方案后，认为这4个方案在技术上均属可行，但从坝区具体情况分析，从技术、安全、经济等方面全面考虑，决定选用沥青混凝土心墙方案。

高应力大直径圆筒形洞室围岩变形破坏特征与失效机制

针对高应力大直径圆筒形洞室出现的岩爆、喷层开裂和钢绞线弹出等变形破坏现象,通过现场破坏调查、岩体位移和锚索应力监测,详细说明了围岩变形破坏的发展演化过程,并通过钻孔摄像观测了围岩内部破裂特征,进而总结了围岩变形破坏的演化模式。通过数值模拟揭示了洞室围岩变形破坏机制,并提出了合理的支护建议。高应力大直径圆筒型洞室变形破坏是一个链动灾害过程,围岩内部开裂导致了岩体位移和锚索荷载增加,锚索荷载超限时钢绞线断裂弹出,失去约束的洞壁围岩和喷层在卸荷作用下鼓胀开裂。高初始地应力和开挖后诱发的应力集中,玄武岩起裂强度低,临近洞室开挖诱发应力叠加,应力集中区支护强度较弱等综合因素导致了围岩内部开裂的产生。在洞室围岩应力集中区设置足够的预应力长锚索和合理的张拉力,可以有效减弱围岩内部破裂深度和程度。

厚堆积层中大型竖井的开挖施工技术

一座水电站的大型出线竖井深度488.5 m,断面直径14.0 m,采用矿井法正向开挖方案,施工的关键是做好井口防护,控制爆破,监测井壁土层的变形,及时用锚杆加固及注浆,再衬砌井壁混凝土。

三峡工程建设技术支持和技术管理体系

三峡水利枢纽工程建设技术复杂、难度大 ,要保证工程建设进展顺利 ,必须有一个与之相适应的技术支持和技术管理体系作保障。三峡工程在建设过程中 ,逐步形成并建立的一套技术支持和技术管理体系 ,为工程建设解决了许多重大技术难题和施工问题。

基于RFPA^(3D)和微震监测的白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析

白鹤滩水电站左岸边坡受缓倾角软弱面及NW向断层影响,施工、运行期的边坡稳定性问题尤为重要。为研究左岸边坡在开挖卸荷过程中应力场、位移场分布规律,揭示岩体内部破坏失稳机制,利用RFPA^(3D)(realistic failure process analysis)软件以拱轴线剖面为例建立准三维数值模型,再现坝基边坡岩体裂隙萌生、发育、扩展直至贯通的渐进损伤破坏过程。结合左岸边坡开挖卸荷及应力调整过程中的微震活动演化特征,圈定工程边坡潜在危险区域,探讨可能的失稳破坏模式。分析表明:基于离心加载法计算得到工程边坡开挖后安全系数为1.33;边坡表层区域受缓倾角错动带控制,变形破坏最为明显,以小范围楔形体滑移为主。该研究结果可为白鹤滩水电站坝基边坡后期施工提供依据,对于类似岩质边坡工程施工具有一定的指导作用。

大江截流及二期围堰工程进度控制分析

大江截流及二期围堰工程项目是三峡工程总进度计划网络中的关键项目。工期紧，任务重，地质、地形条件极为复杂，技术难度极大。确保施工质量条件下的进度控制，是二期围堰工程建设的重要课题。实施中通过工序优化，提高工艺等，较好地达到进度控制的目的。

大型水电站施工期粉尘防治与管理探讨——以白鹤滩水电站为例

大型水电站工程开挖量巨大,施工过程造成大量的粉尘污染。加强对粉尘污染的预防与控制,探索有效可行的除尘途径,是实现环境保护的重要举措。以白鹤滩水电站为例,针对水电站施工期间粉尘防治遇到的问题和管理瓶颈,提出了相应的技术改进方案,并从健全制度体系、规范合同管理、加强环境监理、搭建多元平台等方面提出了管理新思路,以为我国其他大型水利水电工程建设期间粉尘防治与管理提供一定参考。

白鹤滩水电站左岸坝肩开挖边坡稳定性分析

白鹤滩水电站左岸坝基边坡地质构造错综复杂,坡内多条陡倾断层和顺坡向错动带是控制边坡稳定性的主要因素。结合现场地质资料、监测数据及勘察认识,利用通用离散元软件UDEC建立左岸边坡开挖变形分析模型。首先在无支护开挖工况下研究主要结构面F_(17)、LS_(331)、LS_(3319)上下盘岩体关键点应力及位移变化,并指出潜在失稳破坏区;同时采用预应力锚索单元在不同施工时序下对潜在不稳定块体进行加固计算,对比研究了不同方案下左岸边坡的变形破坏机制和整体稳定性。计算结果和现场监测表明:左岸边坡变形破坏与结构面密切相关,在开挖卸荷作用下主要表现为沿错动带的压剪破坏和陡倾断层的张拉破坏,采用预应力锚索加固处理能够有效提高边坡稳定性,并且在开挖后及时跟进支护可以有效抑制边坡剪切变形。研究结果对白鹤滩左岸坝基边坡后续工程加固和施工工序具有一定的参考价值。

白鹤滩水电站工程施工区推行大党建的实践

中国长江三峡集团开发建设的白鹤滩水电站是国家“十三五”向“十四五”跨越时期的重点工程,是国家“西电东送”的骨干电源点。工程建设面临着干热河谷300 m级特高拱坝温控防裂、高地应力区洞室群围岩稳定、拱坝坝基柱状节理玄武岩及错动带变形控制、百万千瓦级水轮发电机组制造等系列世界级技术难题,多项主要指标位居世界前列,总体上面临工程建造综合技术难度大、红线内动迁移民较多、建设组织协调工作要求高等挑战。如何坚持党的领导、加强党的建设,为工程建设提供政治和组织保障,将地方政府、参建单位基层党组织力量凝聚起来,将党员的先锋模范作用激发出来,更好地服务于白鹤滩水电站国家重点工程建设。

白鹤滩水电站左岸边坡岩石损伤变形反馈分析

为研究白鹤滩水电站左岸边坡岩石微破裂损伤状态下的宏观变形,基于现场微震监测数据以及宏观变形资料,运用震源半径表征岩石破裂尺度,采用考虑岩石破裂尺度的损伤本构关系,通过将岩石微破裂信息导入左岸边坡准三维数值模型,再现开挖工况左岸坝肩岩体卸荷变形过程,建立微震损伤与边坡宏观变形的定量联系。反馈分析结果表明:边坡岩体开挖工况下考虑微震损伤模型较未考虑微震损伤变形特征更接近于实际位移测值。考虑微震损伤效应的反馈分析方法作为一种初步的探索性工作,可为高陡边坡稳定性研究提供新思路。

基于离散元模拟和微震监测的白鹤滩水电站左岸地下厂房稳定性分析

针对白鹤滩水电站地下洞室群开挖过程围岩稳定问题,基于离散单元法的数值仿真软件3DEC,研究开挖卸荷作用对围岩变形和破坏的影响;引入微震监测技术,对洞室围岩内部微破裂演化实时监测和分析,并将数值模拟结果与微震监测数据对比分析;借助常规位移监测研究围岩宏观变形的时空演化规律,验证数值模拟和微震监测结果的准确性。研究结果表明,围岩损伤与现场施工状态密切相关,同时受各种地质结构影响;数值模拟得到的围岩变形特征与微震监测得到的微震事件聚集规律基本一致,且与常规监测结果对应良好,采用三维离散元数值模拟和微震监测技术相结合的综合研究方法,能够较好地描述围岩在开挖卸荷作用下的力学行为,有效评估洞室围岩的损伤特征和潜在风险区域。

白鹤滩水电站粉煤灰残留氨控制研究与实践

为探索解决粉煤灰中残留氨给粉煤灰资源化利用带来的新问题,对粉煤灰残留氨来源和存在形式进行了探讨,并基于白鹤滩水电站工程粉煤灰现场使用情况,统计分析了粉煤灰中残留氨对现场混凝土性能的影响。以精细化物资质量管控为原则,对粉煤灰残留氨检测方法进行了研究,确认了适用于工地现场粉煤灰残留氨验收检验方法。研究表明:粉煤灰残留氨来源于燃煤电厂的脱硝工艺,残留氨的存在形式与搜集环境有关,包含化合态和游离态。白鹤滩工程现场检测结果表明:当粉煤灰残留氨低于583 mg/kg(以NH3计)时,残留氨仅影响早期混凝土浇筑环境,对混凝土性能基本不产生影响,而为了不影响粉煤灰进场验收,同时保证环境和混凝土性能,推荐使用电极法作为验收手段,并以残留氨小于200 mg/kg为验收上限。研究成果可为类似工程残留氨粉煤灰使用和质量管控提供参考和借鉴。