乌东德坝肩结构面影响及协调加固稳定分析

乌东德坝肩揭露多条结构面,保障坝肩协调变形、稳定对大坝整体安全至关重要。通过建立乌东德大坝三维有限元模型,采用Drucker-Prager屈服准则,分析坝肩结构面对大坝-基础应力、变形工作性态和整体稳定的影响,并从应力均化、变形协调和刚度匹配三方面讨论结构面加固处理效果。计算结果表明:坝肩结构面导致拱端横河向位移增幅明显,坝肩局部岩体位移不协调、应力集中并出现局部屈服。当坝肩结构面采用固结灌浆和平洞置换综合措施,可有效改善坝肩岩体应力、位移分布,大坝整体安全有保障。研究成果可供类似工程加固设计分析参考。

高拱坝坝肩软岩及结构面强度参数水岩耦合弱化效应试验研究

结合锦屏一级高拱坝工程,现场采集该工程坝肩软岩和结构面岩样,制备相似试件,并通过拱坝运行环境特征分析确定试验条件,在MTS岩石力学测试系统上进行水岩耦合三轴压缩试验。结果表明,锦屏拱坝坝肩断层物质和软弱岩体的强度参数f、c具有显著的水压弱化效应,其中水压对黏聚力c的影响较大,对内摩擦系数f的影响相对较小,考虑两者综合效应抗剪强度τ,则在10 MPa正应力与3 MPa水压的工程条件下,锦屏拱坝坝肩主要断层f2、f5、f13、f14、f18抗剪强度的平均弱化率约为25%,煌斑岩脉X等软弱岩体抗剪强度的平均弱化率约为40%。该定量的弱化试验成果为地质力学模型试验、数值计算等方法分析评价拱坝稳定性提供重要的科学依据。

高拱坝坝肩软弱结构面HM耦合效应试验研究

为定量揭示高拱坝工程蓄水运行后,坝肩岩体中软弱结构面在HM(Hydro-Mechanical)耦合作用下的弱化效应,结合锦屏一级高拱坝工程,现场采集该拱坝坝肩主要断层的原样,用重塑试样方法制备试件,在MTS岩石力学试验系统上开展不同水压(0,1,2,3,4 MPa)情况下的系列三轴压缩试验。结果表明:断层物质的强度参数具有显著的水压弱化效应,其中强度参数f随水压的升高弱化不大,各断层的平均弱化率不超过7%;强度参数c随水压的升高急剧减小,最大弱化率可达100%;考虑两者的综合效应抗剪强度τ,在3 MPa水压与10MPa正应力的工程条件下,各断层抗剪强度的平均弱化率约为25%。同时,建立了不同渗透水压力条件下结构面强度参数预测模型,并采用有效应力原理对结构面抗剪强度的弱化规律和机理进行初步分析。试验成果已应用于锦屏一级拱坝坝肩稳定性研究,研究方法可供多场耦合作用下软弱结构面的力学性能研究参考。