基于μCT技术的白鹤滩库区致密砂岩孔-裂隙三维成像特征研究

微焦点X射线CT扫描(μCT)技术作为实现岩石内部孔-裂隙结构可视化最有效的方法之一,仍需进一步探究其在致密砂岩孔-裂隙三维成像应用中的有效性。以白鹤滩水电站坝址区致密砂岩为例,通过超高精度μCT技术与分割算法,探究了不同扫描精度下试样的孔-裂隙三维成像特征,并进一步结合扫描电子显微镜(SEM)测试分析了其对获取关键结构信息的影响。结果表明:交互式阈值法和Top-hat组合的分割法可更精细化的提取致密砂岩孔-裂隙信息,其中交互式阀值法适用于较大孔-裂隙提取,Top-hat法适用于微小裂隙提取;致密砂岩结构中微小孔隙、微裂纹十分发育,且孤立孔隙较多;0.62μm相对于1.5μm的扫描分辨率呈现了更加清晰的孔隙网络模型,但由于纳米级的测试范围受限,关键结构信息特征可能被放大化;当扫描分辨率大于2μm时,关键微结构信息可能被忽略。因此,在致密砂岩孔-裂隙三维特征研究中,应采用较高的扫描精度并进行多区域信息采集,以有效的揭示关键微结构特征,这一基础性工作为进一步有效地揭示致密岩石结构演化信息提供了支撑。

错动带对导流隧洞围岩稳定影响的3DEC模拟

在水利工程导流隧洞施工中,层间错动带是影响导流隧洞围岩稳定性的主要地质构造之一。研究层间错动带对导流隧洞开挖和支护的影响,对评价其围岩稳定具有重要的工程意义。以西南某水电站导流隧洞施工为例,采用离散元3DEC软件模拟了导流隧洞层间错动带洞段的开挖和支护情况,并结合现场监测资料,对层间错动带洞段的应力变化特征进行了分析,论证其支护方案的可行性。模拟结果可供类似的工程参考借鉴。

金沙江白鹤滩水电站旱谷地料场灰岩工程性状弱化成因

二叠系下统栖霞+茅口组灰岩通常风化程度低、强度高,但白鹤滩水电站旱谷地料场灰岩却出现工程性状弱化现象。为揭示白鹤滩水电站旱谷地料场灰岩工程性状弱化特征及成因,通过对料场及周边地质环境调查,结合钻探、声波测试、室内试验等手段可得:旱谷地料场灰岩弱化后强度仅为新鲜岩体强度的1/2~1/4;料场区弱化岩体可分为强风化带、弱风化带上段、裂隙构造带、溶蚀带;分别分布在泥质含量较高的灰岩透镜体和灰白色灰岩夹泥质微晶灰岩条带、地表P 1 q+m-①层、裂隙构造密集带、岩溶溶蚀带;料场灰岩弱化是受灰岩物质成分、构造挤压、岩溶溶蚀作用和风化耦合作用而成。

白鹤滩水电站导流洞渗水分析与处理

为解决白鹤滩水电站导流洞开挖过程中的渗水问题,分析了导流洞的渗水原因,采用工程地质比拟法及大井法对渗水量进行了预测,在此基础上对导流洞岩体采用注浆方法进行减渗处理。分析及处理结果表明:由于导流洞高程较低且外侧山体渗透系数大,使得金沙江江水成为导流洞渗水的最主要原因;若不进行减渗处理,渗水量将超过1 000 m3/h,将会严重影响工程安全及施工;减渗处理使得导流洞岩体的渗水明显减少,且注浆后导流洞岩体声波速度较注浆之前明显提高,表明注浆减渗效果较好。分析及处理结果可为此类工程的渗水处理提供相应参考。

白鹤滩水电站层间错动带工程地质特性

白鹤滩水电站层间错动带结构松散、水理性质不良、力学性质差且延展范围广,是地下空间围岩体中的弱结构面,控制围岩体的变形破坏。在大量地质勘探及室内试验研究资料基础上,将白鹤滩工程区的层间错动带划分为节理带、劈理带和泥化带,有利于其力学特性的研究;在分类的基础之上,研究了C2、C4层间错动带中不同带区的形成模式、宏微观结构特征、矿物成分、水理性质以及剪切力学特性等主要工程地质问题,认为白鹤滩层间错动带主要是构造成因,不同带区在黏土矿物含量、微观结构以及水理性质等方面差异明显,错动带的剪切位移曲线整体呈理想弹塑性特征;分析了施工期层间错动带的地质特性对工程岩体的影响,含层间错动带围岩体主要存在3种破坏形式:块体塌落、剪切滑移与渗透破坏。

干湿循环作用下白鹤滩小坝组红层砂岩强度特性与结构损伤研究

针对库岸消落带岩石长期处于干湿循环状态导致岩石劣化损伤威胁库岸稳定的工程问题,以白鹤滩水电站库区小坝组红层砂岩为研究对象,对不同干湿循环次数下“自然浸水”和“真空吸水”两种饱水方式的小坝组砂岩岩样进行单轴压缩试验、吸水试验、CT扫描试验、波速试验,研究了干湿循环作用下小坝组砂岩力学特性、空隙特性及损伤特性的变化规律。结果表明:干湿循环次数n相同条件下真空吸水砂岩岩样的强度参数普遍低于自然浸水砂岩岩样,砂岩的单轴抗压强度σ_(c)在干湿循环次数n为10~15次之间出现拐点;小坝组砂岩的总开空隙率n_(0)、大开空隙率n_(b)与n呈线性关系,大开空隙在砂岩强度劣化中起主要作用;随干湿循环的进行小坝组砂岩单轴抗压破裂面的分形维数增大;小坝组砂岩的纵波波速v_(p)、横波波速v_(s)与n的变化规律和σ_(c)与n的变化规律呈现出一致性,真空吸水加速,加深了砂岩强度劣化;定义了小坝组砂岩的纵向和横向损伤变量,干湿循环作用对砂岩的纵向损伤大于横向损伤。该研究结果可为白鹤滩大型水电工程库岸消落带岩体差异风化和岩体稳定性评价提供依据。

分子动力学模拟中的钠基蒙脱石尺寸参数选取及其影响

蒙脱石作为主要的亲水性黏土矿物,因其特殊性质对岩土体工程性质有重要影响。分子动力学模拟为深入探究蒙脱石特性提供了有效手段,而分子模型的尺寸直接影响其模拟结果。基于LAMMPS软件及Paracloud超算云平台,从蒙脱石晶胞的力学特征的角度,通过分子动力学模拟研究了不同尺寸效应对蒙脱石性质的影响规律。研究结果表明:当晶胞形态不变时,蒙脱石晶胞的体积模量、剪切模量及弹性模量都在扩大2倍时达到最小值;当扩胞倍数相同时,蒙脱石晶胞在晶体延伸方向上的扩展尺寸对其力学性质影响较大,而在晶体堆叠方向上的扩展尺寸影响较小;蒙脱石的剪切模量、泊松比、弹性模量等受晶胞尺寸的影响较大,而体积模量则受晶胞形态的影响较大。

柱状节理玄武岩松弛圈尺寸效应及地应力影响

为研究柱状节理玄武岩松弛圈尺寸效应及地应力对其产生的影响,选取了8种不同尺寸典型洞室,利用单孔声波法测试松弛深度,对161组测试成果进行数据统计及曲线拟合,建立了松弛深度经验计算公式。研究结果表明,断面尺寸及地应力是影响洞室松弛深度的2个主要因素;洞室边墙中上部松弛深度最大,尺寸效应明显,与洞室高度表现出明显的线型相关性,高地应力会加剧这种尺寸效应,在低地应力条件下,松弛深度一般是洞室高度的1/6,高地应力条件下,松弛深度一般是洞室高度的1/3,极端情况下24 m高洞室边墙中部松弛深度会达到10.2 m。

白鹤滩水电站隧洞施工地质工作探讨

本文结合白鹤滩水电站隧洞施工地质工作和主要工程地质问题,探讨了施工地质工作思路与工作流程。梳理总结了地质巡视与观测、地质编录与测绘、地质预报与建议、取样与专项勘探、内业整理等地质工作主要方法。介绍了施工地质工作的技巧,包括合理利用地质记录卡片、引入管理思维、巧用手电筒、利用Excel和GeoStation等工具进行分析、内业工作的合理分类与编码等。供隧洞施工地质从业者参考。

白鹤滩水电站枢纽区施工地质项目管理要点

为解决建设工程施工地质项目管理中存在的问题,提高施工地质项目管理水平,根据水电水利枢纽区施工地质工作的特点,结合建设工程项目管理的概念,对白鹤滩水电站施工地质项目组织、成本控制、进度控制、质量控制、职业健康安全与环境管理等方面经验进行总结,重点探讨水电水利工程施工地质项目管理的要点,为类似项目组织管理提供参考。