叶巴滩水电站建基岩体多断层组合模式及工程影响

多断层作为叶巴滩水电站坝址区一类典型的地质缺陷,对高拱坝坝基变形、抗滑稳定的影响不容忽视。本文基于坝区断层的发育情况及基本特征,提出了多断层的概念,并从动力运动学角度分析建基岩体多断层之间的地质力学形成机制及其空间展布特征,得出叶巴滩水电站坝址区多断层的3种基本组合模式:平行雁列型、共轭剪切型、主次共生型,将建基岩体复杂的断层情况化繁为简,并结合现场勘察数据,采用定性和定量相结合的方法,对比分析了不同组合模式下断层对建基岩体质量的劣化程度,其中:共轭剪切型、主次共生型断层组合模式对岩体的劣化程度强烈,使岩体质量下降一级;平行雁列型断层组合模式对岩体的劣化程度一般,使岩体质量下降半级。同时,讨论了不同模式下断层影响途径与劣化程度的关系。研究成果为叶巴滩水电站建基岩体的开挖处理和风险防控提供了技术支撑。

叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带发育分布特征

勘探表明,在叶巴滩水电站坝址区岸坡石英闪长岩内广泛发育具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带——“挤压破裂带”,不仅使岩体完整性降低,而且劣化建基岩体质量。为了研究其发育特征、分布规律,基于野外调查、精细测量等方法,对施工期新揭露的典型挤压破裂带进行详细描述,揭示其发育特征、分布规律等。研究表明:叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带在强弱卸荷带及以里均有发育,且空间分布不均匀,主要集中在左岸中高程;表现为有明显边界且具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带,一般发育在新鲜、完整的坚硬岩体内;可能为构造成因常依附于断层(或长度较大的结构面),范围有限,产状不稳定;带内大多劈理岩化,部分可见颗粒定向排列,具有分带性,无明显错距,表现出高地应力下的挤压变形特征;易受后期改造影响,局部可见风化加剧、锈染和泥质条带;主要分布于断层(长大结构面)夹持或围限区、断层(长大结构面)的端部、长大结构面的一侧。

四川叠溪松坪沟断层的厘定

1933年8月25日四川叠溪发生M_(S)7.5地震,一种代表性的观点认为松坪沟断层为此次地震的发震构造。而对于松坪沟断层的存在、发育分布以及其活动性,学者们至今仍存在一定的分歧。本文基于前人研究成果,对松坪沟中下游(松坪沟沟口至墨石寨)进行了详细的野外地质调查,并结合地球物理探测,证实了松坪沟断层的存在;松坪沟断层整体走向NW,沿松坪沟呈三段斜列式展布(NW段、中间段和SE段),其NW段倾向NE,中间段和SE段倾向SW,倾角约55°-80°;松坪沟断层以左旋走滑运动为主、兼逆冲性质,在距今两万年以来有过活动。最后通过对松坪沟流域地貌参数分析表明,该区地貌发育上处于幼年期晚期和壮年期,构造活动强烈,且松坪沟断层中间段和SE段的活动性较NW段强烈。

叶巴滩水电站高地应力现象及地应力场反演分析

为了研究叶巴滩水电站坝址区的地应力场特征,通过现场地质调查,对坝址区高地应力现象的发育形态特征和空间分布特征进行描述和分析,结果表明:坝址区岩芯饼化发育的强烈段多分布在河床以及两岸低高程;片帮现象以轻微片帮和中等片帮发育为主;岩芯饼化和片帮集中发育段可判定为应力集中带。同时,根据坝址区工程地质条件和实测地应力资料,通过数值反演分析方法,考虑地形地貌和断层对初始应力场影响,对坝址区的初始应力场进行反演分析。结果表明:反演应力值与实测应力值基本吻合,能够较合理、准确反映坝址区的初始应力场;坝址区的初始应力场是由自重应力场和构造应力场叠加而成,且以水平向构造应力为主;坝址区应力场可以大致划分为应力松弛带、谷底的应力集中带、岸坡应力过渡带和岸坡深部的应力平稳带;在模型边界断层上下盘附近会有一定的应力集中现象,形成高地应力区。

碎石土斜坡土体水平抗力分布规律研究

斜坡上或临近斜坡顶部设置工程结构(桩基础)时,桩身变形将导致基桩对桩侧岩土体产生水平挤压作用,如果因桩身变形过大而导致桩前坡体失稳,即桩侧岩土体抗力弱化甚至消失,则会引发工程事故,土体抗力的实际分布规律并未探明。本文统计分析碎石土斜坡场地4根桩基(深入覆盖层)的水平静载荷试验数据,来分析同一坡度碎石土场地土体水平抗力沿深度的变化、土体抗力随桩身位移的变化特点,进而获得土体在不同抵抗变形阶段(弹性、塑性阶段)土体水平抗力分布的一般规律。

挡墙前有限斜坡土体被动土压力研究

为探究挡墙前存在斜坡临空面条件下土体破坏与侧土压力特征,采用强度折减法研究了不同临坡距与嵌入深度下的挡墙前侧有限斜坡土体的破坏特征,并用水平层分析法与静力平衡法,推导了一种考虑斜坡坡度、临坡距及临空斜坡内土体层间剪切力的被动土压力理论计算公式。通过与室内试验、数值模型及其他计算理论对比,建议方法同模型试验、数值解及其他理论计算结果基本吻合,证明了建议方法对计算有限斜坡条件下被动土压力的有效性,最后分析了斜坡坡度、临坡距对被动土压力与临空斜坡土层中层间剪力的影响。研究表明:平动模式下的有限斜坡土体破坏面主要沿墙底与斜坡坡脚附近破坏,这与半无限空间条件的破坏特征明显不同;斜坡条件下的被动土压力随深度呈指数增加规律,且随临坡距减小与坡度增大,被动土压力均出现了一定程度的减小,其中临坡距为0时,被动土压力相比半无限空间条件时降低幅度达到30%~50%;平动模式下的临空斜坡土体中的层间剪切系数为0.07~0.1;当墙背光滑且临坡距足够大时,建议方法可简化为理想条件的朗肯被动土压力公式。

碎石土土体性状对桩基水平承载能力的影响

桩基作为一种广泛使用的基础形式,其在如地震荷载、风荷载下的水平承载力确定十分重要。桩基水平承载能力主要由桩身及土体性质控制,而土体性质中密实度和含石量是影响碎石土场地上桩基水平承载能力的主要因素。为明确碎石土场地土性对桩基水平承载能力的影响,在室内开展5组不同土体密实度和含石量下的水平场地单桩水平静载试验,以此模型试验数据计算所得的临界荷载、极限荷载、水平扩散角、计算宽度和水平抗力系数的比例系数m值等为指标评价土体密实度和含石量对桩基水平承载能力的影响。试验结果表明增大密实度和含石量对各指标均有提升效果,但相比之下,密实度对各项指标的提升效果均明显优于含石量。综合考量下,碎石土密实度和含石量的增大均对桩基水平承载力有提升作用,但土体密实度的提升作用更明显。故对水平承载力要求较高的碎石土上桩基工程的选址中,应优先选择密实度较大的场地。

基于GIS的单体滑坡稳定性分区——以某高速公路滑坡为例

以川东地区某新建高速公路的堆积体滑坡为工程实例,在对其进行现场踏勘和工程地质勘查的基础上,分析了该滑坡的工程地质条件、变形破坏演化机制。创新性的将传递系数法与Arc GIS的空间分析及数据处理功能相结合,对该滑坡的稳定性进行了评价及计算分区。首先,基于极限平衡理论得出滑坡的抗剪强度指标,再采用Arc GIS空间差值及栅格计算,结合力学公式,对该滑坡进行了空间模拟及稳定性评价,做出滑坡安全系数计算分区图。结果表明,在常规工况条件下,滑坡体局部处于欠稳定状态;在非常规工况条件下,滑坡体欠稳定区域大范围扩展,整体稳定性差。进而划分出该滑坡在不同工况的施工过程中需要重点防护治理部位,为该工程的进一步施工提供有意义的参考。

裂隙倾角对岩体能量演化规律影响研究

准确预测岩体失稳破坏可为岩体支护设计提供依据。通过单轴循环加卸荷试验探究裂隙倾角在岩体各受荷过程中对能量演化规律的影响,揭示岩体变形破坏过程中能量演化的本质特征。研究表明:加荷初期,弹性能比例为40%～45%,中期为55%左右,临近破坏时为60%～65%,能量比例变化速率和裂隙倾角关系密切。能量密度随荷载增加而增加,裂隙倾角影响能量密度的变化速度;能量密度比例趋势转折越明显,表明岩体越易破坏;耗散能密度增减过程与岩石受荷起裂破坏过程拟合程度较高;裂隙岩体对能量的吸收能力随裂隙倾角的增长先增加后减小。裂隙倾角对能量演化的影响呈非线性,不同受荷阶段的能量关系存在显著特征,此特征能够较好预警岩体失稳破坏。

基于组合权重的金阳县生态地质环境承载力评价

由于不同区域生态地质环境系统的复杂性与差异性,目前在进行评价时,权重的确定仍存在一定的分歧。因此,从权重计算优化入手,将组合权重应用到金阳县生态地质环境承载力评价中去,以期对其进行定量的客观评价。主要从地质环境、生态环境和社会环境3个方面进行影响因素的分析,构建了一套生态地质环境承载力评价的递阶层次指标体系。基于多目标线性规划原理将计算权重的主观层次分析法与客观CRITIC法相结合,获得了各评价因子的组合权重。利用Arcgis10.2软件平台对数据处理后,将组合权重应用到评价模型中去,并进行了实证评价,最终获得了金阳县生态地质环境承载力的现状和空间格局。研究结果表明,金阳县整体生态地质环境承载力中等,基于组合权重的评价结果与实际调查结果相符。

GNSS实时监测在滑坡预警中的应用——以陕西省周至G108路段滑坡为例

根据滑坡变形曲线,一般将滑坡的变形划分为初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段。在此基础上提出了以变形速率、加速度、加加速度和位移切向角等参数作为滑坡的预警判据,但因监测数据获取的滞后性,滑坡临滑预报的准确性受到一定影响。全球导航卫星系统(GNSS)位移监测一体机可以获得滑坡的实时位移,从而计算出滑坡的变形速率。以陕西省周至G108路段滑坡为例,首先利用位移速率比定性评价滑坡所处阶段,随后通过对7个典型滑坡的位移曲线分析,发现速率比能很好地反映滑坡所处阶段。在定性基础上,提出瞬时日变形速率概念,利用实时监测数据计算出某一时刻的瞬时变形速率,并采用淘汰机制不断更新瞬时变形速率。实践表明:该方法能清楚反映滑坡状态,对滑坡的临滑预报有一定的借鉴意义。

基于修正计算宽度的斜坡场地m值取值方法研究

地形坡度是地基抗力系数比例系数m值的主要影响因素之一,现有规范经验对斜坡场地m值取值研究极少。笔者进行3种坡度下的单桩水平载荷现场试验,通过m法对桩身变形、内力进行验算和等效调整以及数值模拟验证,研究了斜坡场地m值取值问题。试验研究及理论计算表明:①m法理论计算得到桩身中部的水平位移和弯矩明显小于斜坡场地现场试验实测值,位移零点和弯矩最大值位置均高于实测值;②将斜坡场地等效为土体强度降低后的水平场地,得到斜坡场地实际m值大于直接引用规范公式的计算值,且随坡度的增大二者差异越大;③桩身计算宽度是造成斜坡场地实际m值与规范公式计算值的差异来源,随着坡度的增大实际桩身计算宽度呈线性减小;④通过修正桩身计算宽度,提出基于规范公式的斜坡场地m值修正公式。

水平受荷桩桩土相互作用研究

水平受荷桩通过调动桩周土体的抗力来抵抗水平荷载,现有对于水平受荷桩桩土相互作用的研究主要集中在桩身的变形模式上,而忽略了桩土相互作用过程中桩周土体及其抗力的变化。针对这个问题,进行了不同坡度的斜坡场地单桩水平荷载现场实验。研究了加载过程中桩土相互作用和其变化过程,并对被动土压力的变化进行了分析研究。实验结果表明:桩后、桩前被动土压力总值之比随荷载的增加都出现一个先下降后上升,最后趋于平稳的过程;桩后被动土压力相对于桩前被动土压力对桩基础稳定性的影响更大;随着坡度的增加,桩后被动土压力所起到的作用在桩土作用后期会明显增加。

考虑基岩层面影响的水平受荷嵌岩桩模型试验研究

西南地区常见碎石土-基岩斜坡地基,在此类地基上的嵌岩桩基础,其上覆土层、嵌固段基岩多为倾斜。然而岩石试样中结构面倾角改变时,岩石试样的强度也随之发生变化。故当嵌固段基岩存在层面且层面具有倾角时,往往对桩基的水平承载特性影响很大,所以基岩层面是影响嵌岩桩水平承载性能的主要因素之一。本文采用物理模型试验,通过改变嵌固段基岩层面倾角,得出嵌固段基岩不同层面倾角对于桩顶位移,桩身内力的发展规律,进而研究其对水平受荷嵌岩桩承载性能的影响。试验结果表明:在碎石土-层状基岩斜坡地基场地中,嵌固段基岩存在层面会降低嵌岩桩水平承载性能。相对于完整基岩,嵌固段层状基岩存在水平层面时,临界荷载下降了17%、最大弯矩值下降了23%、最大剪力值下降了37.5%;而嵌固段基层层面为倾斜时,嵌岩桩水平承载性能下降的更多,且层面倾角为逆向30°时比顺向30°更加不利于嵌岩桩的水平受荷;桩身最大弯矩点与最大剪力点位置随嵌固段层状基岩倾角变化影响比较小,最大弯矩点位置几乎没有变化,最大剪力点位置在嵌固段基岩层面为顺向30°与逆向30°时下降了1倍桩径。该项研究可为在不同层面倾角下的层状岩体斜坡地基上受水平荷载的嵌岩桩设计作一定的指导。。

常规三轴压缩下斜长花岗岩声发射分维特征分析

通过斜长花岗岩石声发射试验,取得岩石破裂全过程中的应力-时间、声发射事件-时间曲线及声发射参数,研究了各应力水平下声发射事件活动的规律,运用关联积分对实验数据进行分析,得出在常规三轴压缩下,不同围压下岩石声发射活动都具有空间分维结构,空间分维值反映了岩石受压下声发射事件的空间分布规律。研究了各声发射震源点之间的位置关系,将计算得到的分形维数拐点值与所对应的分形计算尺度进行对比,发现岩石的微观破裂与组成岩石的矿物粒径大小和硬度有关,即造岩矿物的破裂随粒径的大小具有先后顺序。

碎石土密实度对地基水平承载力影响研究

地基土密实度是影响地基水平抗力系数的比例系数m值的重要因素之一。通过室内物理模拟试验,使用碎石土作为地基模型材料,将地基土密实度进行了量化。通过单桩水平静载试验,获得不同地基密实度的情况下地基水平承载力特征值及m值的变化规律,为桩基设计提供参考依据。试验研究表明:①增大碎石土地基的密实度可以显著提高单桩水平承载力及m值;②密实度与地基参数m值呈线性关系;③碎石土地基密实度每提高20%,m值增加1.39倍,水平承载力特征值增加1.38～3.01倍。

碎石土地基在不同含石量下桩-土水平作用特性及m值的研究

四川输电线路经过的山区场地中,碎石土地基分布普遍,而碎石土是一种介于岩石和土体之间特殊的岩土体,水平受荷碎石土桩基础在不同含石量下水平承载特性具有较大的差异,现行规范给出的地基水平抗力系数的比例系数m值取值范围较为宽泛。研究碎石土地基在不同含石量下桩-土水平作用特性与m值取值是输电线路塔桩基设计中有待解决的问题。通过室内单桩水平静载试验,得到了不同含石量的碎石土地基对桩顶位移、桩身内力、地基水平抗力系数的比例系数m值的影响,以及不同含石量下m值的变化趋势。对比分析得到试验特征规律,研究桩身弯矩、剪力曲线与桩侧土压力曲线,不同含石量条件的m值变化趋势。结果表明:随着碎石土地基含石量提高,桩身最大弯矩值呈非线性增大,且最大弯矩值约在埋深0. 3 m截面位置处;碎石土含石量的提高,地基土水平抗力会有所增大,桩侧土压力零点位置也会有所提高; m值随着含石量的提高而增大。含石量每提高10%,m值约增大1. 15～1. 40倍,该项研究可作为地基水平抗力系数的比例系数m值取值的一个参考。

川藏铁路某隧道不明气体成因机制研究

为解决复杂地质条件地区隧道工程建设中出现的不明气体问题,以川藏铁路某隧道出现不明气体为切入点,结合工程地质学、地球化学等学科交叉的研究方法与思路,对该不明气体的成因机制及演化特征进行研究,探索一种研究不明气体的新思路。基于现场采样测试与全天候监测,总结分析该不明气体成分特征及其演化规律,得出该不明气体为混合成因气体;同时,从不明气体的工程地质条件入手,着眼于区域油气资源和煤系地层的分布及区域地质构造、岩石裂隙发育情况,排除不明气体由其他地区运移而来的可能;在此基础上,进行岩石室内试验,通过对不明气体赋存环境进行地球化学分析,分别论证气体的有机成因及无机成因,得出该不明气体是原地产生的,经历了有机成因和无机成因2个阶段且储量有限,对工程后期影响不大,为隧道后期顺利施工提供了指导。

输电线路斜坡场地地震效应的数值模拟研究

以西南地区典型输电线塔位为例,考虑场地地基条件、桩基础、杆塔特征,采用FLAC3D数值分析软件进行动力分析,探讨场地遭遇实际地震作用时的场地地震效应。研究表明:坡面与地震波入射方向一致、斜坡坡度40°的薄覆盖层下伏软岩场地,峰值加速度放大系数顺坡面向上具有波动放大的效应,坡面位移从坡脚至坡顶近似呈线性增大。塔位处斜坡微地貌的变化使得峰值加速度放大系数达到1.8左右,地震效应局部放大较原始输入地震烈度增加1度。在此基础上,初步探讨影响斜坡场地地震效应的因素,得出覆盖层厚度、基岩强度对其影响较为明显。

四川宝兴地质公园地质遗迹资源类型与评价

四川宝兴地质公园2016年被四川省国土资源厅批准为省级地质公园,公园内地质遗迹资源主要为基础地质、地貌景观及地质灾害3个大类、5类、9亚类。本文采用专家评分法及层次分析法,对公园内46处地质遗迹景观进行定量评价,按照规范对地质遗迹定量划分,得出公园内B级(国家级)地质遗迹共有6个,占比13%,C级(省市级)34个,占比74%,D级(区县级)6个,占比13%,整体综合价值高,开发潜力极大,其核心地质遗迹景观具有省市级代表性作用。