黄河大柳树坝址岩体松动机制动力数值模拟研究

黄河黑山峡大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动现象,主要特征是岩体应力释放,结构面张开,密度显著下降。为进一步研究岩体松动的成因机制,在详细地调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,通过三维有限元数值模拟计算,进一步证明了大柳树坝址区存在的大范围岩体松动与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此,在目前的工程地质条件下,一旦发生同样规模的地震活动,坝址区所遭受的破坏程度会更大。

大柳树坝址岩体松动机制物理模拟研究

大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动现象。为进一步研究岩体松动的成因机制,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,同时又通过模拟试验进一步证明大柳树坝址区存在的大深度、大范围岩体松动与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此在目前的工程地质条件下,一旦发生较大规模的地震活动,坝址区所遭受的破坏程度会更大,对拟建的水利工程将产生严重威胁。

大柳树坝址岩体松动机制动力三维有限元分析

黄河黑山峡大柳树坝址区存在大范围的岩体松动现象。其主要特征是岩体应力释放,结构面张开,密度显著下降。为进一步研究岩体松动的成因机制,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,同时又通过动力三维有限元数值模拟计算,进一步证明大柳树坝址区存在的大范围岩体松动与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。

楞古水电站厂址区岩体松动类型研究

楞古水电站前期勘查发现自然边坡存在岩体大范围松动现象,主要表现为岩体结构面普遍张开、碎裂化程度高、围岩应力低、自稳性差。针对这一特殊的岩体结构,对岩体的松动类型和变形破坏特征进行了研究。通过对边坡岩体进行详细的地质编录和物理勘探试验,重点对节理裂隙的空间发育规律、碎裂结构岩体的空间分布及边坡已有变形破坏模式等方面进行了详细研究,同时结合声波测速、电磁勘探等试验成果,划分了岩体松动类型,归纳了每一种主控因素下的岩体变形破坏特征及破裂松动的演化过程。结果表明:岩体松动类型可划分为卸荷控制型、断层控制型、倾倒控制型以及节理裂隙控制型等4种类型,岩体的松动受浅表生改造和构造活动影响较大,节理化结构加剧了破裂过程。研究成果丰富了已有分类体系,对评价边坡稳定性以及控制地下工程围岩稳定和保障施工安全具有重要指导意义。

浅谈超声波对岩体松动圈测试

应用超声波测试方法 。

区域非稳定动力学环境下的岩体松动效应

区域非稳定动力学环境下,长期的构造变形、重力卸荷以及地震动力作用的共同影响,可以导致岩体发生大范围变形、松动。松动岩体内发育大量的软弱结构面,且表现出整体破碎、松弛严重、透水强烈,张性节理裂隙发育、地表裂缝较发育、岩体地震动力破坏信息反映明显等特征。岩体的变形松动可以分为卸荷变形松动、倾倒变形松动、顺层滑移松动、断层控制松动、节理裂隙控制松动等5种模式。岩体的物理振动试验结果表明,地震动力是造成岩体松动的主因。数值模拟结果表明,在单纯自重应力影响作用下,松动岩体不会出现大面积的失稳破坏现象,但在地震动力作用下,松动岩体会发生大面积屈服破坏。

如美水电站坝址区碎裂松动岩体成因机制

以澜沧江如美水电站坝址区为研究对象,在工程地质定性分析碎裂松动岩体成因机制的基础上,运用离散元UDEC软件,建立了地质概化模型,模拟了岸坡在自重应力场和构造应力场共同作用下的河谷下切和碎裂松动岩体的形成过程,综合分析了碎裂松动岩体的成因机制。研究结果表明:坝址区岸坡岩体卸荷形式多样,其中以“推移-错动”型卸荷影响范围最大,卸荷机制最为复杂;随着河谷的下切,岸坡岩体地应力发生重分布,主应力减小,剪应力增大,近坡表岩体应力出现明显松弛卸荷现象,岸坡沿上部顺坡向中倾结构面产生较大变形,且对下部尖灭部位岩体产生了较大的推力,岩体沿反坡向陡倾节理出现反向错动,并在坡表形成外高内低的错台现象,岸坡岩体出现明显的倾倒变形特征,形成典型的“推移-错动”型卸荷模式,并叠加强烈的风化作用,最终形成碎裂松动岩体。

开挖瞬态卸荷引起的节理岩体松动模拟试验

为了研究高地应力条件下节理岩体的卸荷松动效应,设计一套高地应力条件下节理岩体开挖卸荷松动的室内试验模拟系统,利用岩条受压后的快速断裂失稳,有效实现单轴受压节理岩体试件的应力快速卸载,模拟出高地应力瞬态卸荷引起的岩体松动效应,从而更好地论证高地应力条件下岩体开挖荷载瞬态卸荷(ELTU)引起的节理岩体的松动效应,并利用试验模拟的方法研究开挖荷载瞬态条件下节理岩体松动效应与初始地应力的相互关系。试验结果表明,地应力瞬态卸荷产生的节理面张开位移与卸荷初始应力的平方存在一定的正比关系,节理面的数量以及与开挖卸荷部位的距离影响各节理面处的张开位移在开挖卸荷总位移量中所占比例。

黄河黑山峡大柳树坝址岩体滑移—弯曲拉裂松动的有限元分析

通过实地勘测研究,建立了黄河黑山峡大柳树坝址区岩体的滑移—弯曲拉裂松动变形模式.并运用2D—Sig ma有限元程序对其进行分析,充分论证了坝址区岩体的顺层滑移—弯曲拉裂是该处岩体松动的一种重要模式,并给出了若干重要结论.

松动岩体的工程特性研究

大柳树坝址位于规模巨大的活动断裂带内 ,岩体发生了大范围松动 ,表现为两岸岩体“风化”深度明显偏大 ,岩体质量指标偏低 ,岩体完整程度差 ,地下水位埋深大 ,岩体透水性强 ,岩体强度大幅度降低 ,岩体质量差。这些工程特性与同样外动力条件、同时代、同岩性、相距仅 48km的小观音坝址形成了巨大反差。由于区域断裂活动和松动岩体的双重制约 ,使得大柳树坝址区工程地质问题复杂化 ,不仅评价困难 。

大柳树坝址松动岩体波速特征研究

一般大型工程均首先考虑避开强震区,因而对强震区内岩体破坏的研究较少。大柳树坝址位于VIII级潜在震源区,岩体受到多次历史地震的破坏,其特征与一般岩体有明显区别,为松动岩体。岩体弹性波速度是组成岩体的岩石性质、岩体结构、赋存环境的综合反映。针对大柳树坝址进行了大量的现场波速测试,其中洞壁波速测试261段,洞间穿透波速65个扇面,CT穿透波速6个剖面。与其他坝址对比发现,大柳树坝址岩体波速明显偏低,整体上与其他坝址风化带或断层带波速相当,而且其洞壁波速、洞间岩体穿透波速、洞间岩体CT穿透波速均无明显差别,这是松动岩体波速特有的特征。通过岩体弹性波速与岩体基本质量评分BQ的比较发现,二者有良好的线性关系,波速反映了测试范围内的岩体质量。

太原西山大佛松动岩体边坡稳定性分析

针对太原西山大佛现状,根据大佛所处的地形地貌、地质构造、气象水文条件和场地工程地质条件,分析了影响大佛边坡岩体稳定性的主要因素,提出了大佛边坡岩体可能遭受的主要工况类型。大佛边坡直立,边坡岩体为二叠系厚层砂岩,岩层近水平略向坡内倾斜。区域构造节理切割和临空卸荷使大佛岩体呈松动块状。基于强度折减法的二维有限差分稳定性分析表明,边坡边缘局部变形可能导致陡崖由反向坡变为顺向坡,从而使大佛边坡趋于滑动失稳。进一步运用拟静力法和极限平衡法分析了多种工况条件下大佛松动岩体边坡的顺层抗滑动稳定性和抗倾覆稳定性。分析表明,仅在地震力作用下大佛陡崖岩体不会发生顺层滑动破坏,但存在向外倾覆崩落的危险;在排水不畅的条件下松动岩体裂隙充水对大佛陡崖边坡的抗滑稳定性会有显著影响;在裂隙静水压力和水平地震力联合作用下,大佛陡崖将失稳破坏。

不同卸荷路径下节理岩体的松动机理研究

利用应力波理论研究了节理岩体在不同卸荷路径下高速卸荷后的运动规律,分别从理论和数值上进行了分析.结果表明,应用动力学的方法求解高速卸荷是适宜的,高速率的卸荷会使岩体产生整体的刚体位移,导致节理面张开,同时使岩体产生振动速度,这些都会造成岩体松动,延时卸荷对岩体的松动作用要低于瞬时卸荷对岩体的影响,相同的卸荷时间下岩体的松动效应受卸荷路径的影响.因此,在工程实践中,可以通过延长卸荷时间、减少一次卸荷量和控制卸荷速率的变化路径等措施来减小卸荷对保留岩体的松动损伤作用.

大柳树堤址松动岩体的渗透特性

根据大量的水利水电勘察资料和各方面的专题研究成果,证明大柳树坝址存在、大范围的松动岩体。这个问题的提出使得人们对大柳树复杂工程地质条件的认识有了一个质的飞跃。结构面张开、渗透性强烈是松动岩体的水文地质特征,它们将严重影响坝址防渗处理、高边坡开挖、渗透和渗漏稳定,将具有技术上高难度、经济上高投入、安全上难保证、决策上高风险等四大特点,所以要高度谨慎地对待松动岩体的渗透问题。

太原晋阳西山大佛松动岩体边坡地震稳定性研究

根据太原晋阳西山大佛所处的地形地貌、地质构造、气象水文条件和场地工程地质条件,分析影响大佛边坡岩体稳定性的主要因素,建立大佛松动岩体边坡稳定性分析概化模型,提出大佛边坡岩体所处的主要工况类型。运用拟静力法和极限平衡法分析地震和降雨多种工况组合条件下大佛松动岩体边坡的顺层抗滑动稳定性和抗倾覆稳定性。分析结果表明,单独在地震荷载作用下,大佛陡崖岩体不会发生顺岩层的滑动破坏;但是在排水不畅条件下松动岩体裂隙充水对大佛陡崖边坡的抗滑稳定性会有非常大的影响;在裂隙水压力和水平地震力联合作用下,大佛陡崖不能保持稳定;在地震荷载作用下,大佛陡崖松动岩体存在向外倾覆崩落的危险。这些研究结果可为大佛松动岩体的加固整修提供依据,并可为类似石质文物边坡稳定性分析提供借鉴。

牙根水电站拉裂松动岩体的工程适宜性研究

牙根水电站坝址区右岸发育三处拉裂松动岩体,为此对拉裂松动岩体工程地质特性进行分析与总结,提出了该类特殊的拉裂松动岩体与工程适宜性的关系,从而确定了避让与工程处理相结合的原则,可供同类工程参考。

松动岩体边坡稳定性研究

黄河大柳树坝址两岸山体中广泛分布着断层、软弱岩层和松动架空的岩体,且该区地震强度高。本文采用数值模拟的方法,对松动岩体高边坡在天然条件下和地震动作用下的稳定性进行了分析研究。结果表明:在天然条件下,坡体基本稳定,但表层坡体存在岩体卸荷松动现象,沿断层有集中剪切现象;地震动作用下,因岩体强度软硬相间而进一步发生松动,导致边坡失稳。

雅砻江牙根水电站拉裂松动岩体工程特性

在分析雅砻江牙根水电站坝址区工程地质条件的基础上,对右岸发育的三处拉裂松动岩体进行了深入研究。拉裂松动岩体介于变形体与强卸荷岩体之间,其卸荷程度强于一般的强卸岩体,而其变形程度则弱于一般的变形岩体,通过对拉裂松动岩体地质成因的全面分析,提出了可能的失稳模式,为大坝的设计提供了地质依据;充分利用勘探平硐的测试资料,确定了右岸拉裂松动岩体的边界条件、岩体的结构特征,判定其可能的破坏模式,为工程设计提供了可能的滑移边界。

牙根水电站坝区松动岩体成因机理分析

将牙根水电站松动岩体按节理分布发育规律分为三个区,基于各区结构面组合关系,分析了松动岩体各区结构面的成因机制及模式,构建了其变形演化的地质模型,并判断了各区的变形破坏模式,有助于认识其空间发育规律、工程地质特征及发展趋势,对评价工程稳定性有重要指导意义。

大柳树水利枢纽坝区松动岩体的水力学特性

黄河大柳树水利枢纽坝区岩体大范围发生了松动,确定其水力学特性指标并进行渗流分析具有重要的现实意义。首先,根据坝区两岸众多平硐和过河平硐资料,统计出两岸和坝基岩体的优势节理裂隙组参数分布,采用等效连续介质渗流理论,求出两岸和坝基岩体的渗透系数张量;然后依据坝区左岸固结灌浆试验(包括压水试验)资料和过河平硐实测渗水量资料,对渗透系数张量进行修正;最后,进行3个重要断面的渗流分析。可以看出:坝区工程范围内岩体渗透性很强,渗透系数张量量级达10-5～10-4 m/s;绕坝渗流量大,帷幕灌浆工程量大。