泰安抽水蓄能电站围堰稳定性的流-固耦合分析

应用FLAC3D对泰安抽水蓄能电站进、出水口围堰防渗结构进行了三维流-固耦合分析。同时,研究了基础开挖对围堰和基础边坡稳定性的影响。计算结果表明,高压喷射灌浆防渗心墙对围堰和基础边坡具有良好的防渗作用,增强了围堰和基础边坡的稳定性。开挖过程对围堰和基础边坡的影响是局部的,对围堰和基础的整体稳定没有产生更大的影响及引起坡脚的破坏,表明开挖侧面预留平台宽度是合理的。

拱坝坝肩岩石流变力学特性试验研究及其长期稳定性分析

采用岩石全自动三轴流变伺服仪,对小湾水电站两岸山体的蚀变岩进行三轴流变力学试验,得到岩石典型的流变全程曲线。流变试验结果表明:较高应力水平条件下,蚀变岩具有较为显著的流变特性,流变变形量大,流变速率快。基于试验结果,研究蚀变岩在不同应力水平下流变变形随时间的变化规律,分析试样的流变破裂形式与机制,掌握了蚀变岩三轴流变的基本特性。采用Cvisc流变模型对蚀变岩流变试验曲线进行辨识,得到相应的流变力学参数;基于三维非线性数值分析方法,采用黏弹塑性流变本构模型,模拟小湾水电站长期运营条件下的流变力学行为,并与弹塑性计算条件下进行对比分析。结果表明:小湾水电站拱坝及坝肩岩体长期流变变形明显大于弹塑性变形;考虑岩石流变作用使得应力场随时间增长发生重分布,局部应力集中现象有所缓解;坝肩岩体受力初期表现出较为显著的流变特性,流变一定时间后,流变速率变得恒定平稳,流变变形趋于稳定。

考虑弱层置换的岩石边坡稳定性分析

锦屏一级水电站左岸边坡地质结构复杂,岩体存在大量深部裂隙、低波速松弛岩体、煌斑岩脉X及f2、f5断层,严重影响边坡的稳定性。采用基于强度折减法的岩石破裂过程分析RFPA方法对边坡典型部位在开挖后以及其对应弱层置换工况下的破坏全过程进行计算和分析,计算结果表明,f5断层在进行置换加固处理后,边坡安全系数较未置换弱层前提高了0.403,说明在岩质边坡开挖和支护前优先进行深部软弱结构置换处理,可以大大提高工程结构的安全储备。同时,RFPA强度折减法不仅能直观再现边坡潜在滑裂面从萌生到扩展直至贯通导致边坡整体失稳的全过程,而且可以得出边坡安全系数。研究结果对于边坡工程实施前稳定性评价和施工工序具有一定的参考价值。

田湾核电站引水隧洞边坡稳定性综合评价

首先对边坡工程地质情况进行分析,采用定性和定量方法综合判定边坡的稳定性,然后利用正交设计法得到影响边坡稳定性的显著因子,对边坡失稳的预测、预防具有重要意义。

滤饼质量对井壁周围应力和井壁稳定性的影响

无论是过平衡钻井 ,还是欠平衡钻井过程 ,都可能导致井周围地层孔隙压力改变 ,这样就使通过假定地层孔隙压力恒定而得到的井壁周围应力分布和地层的安全钻井液密度范围与实际偏离。滤饼质量直接影响到井壁附近地层的孔隙压力 ,定量地分析了滤饼质量对井周地层径向应力、切向应力、轴向应力和剪应力的影响。结果表明 :一方面随着滤饼质量的提高 ,井筒内钻井液液柱压力对井壁地层的支撑作用逐渐增强 ,井壁地层抗剪切垮塌的能力相应提高 ,井壁稳定性变好 ;另一方面 ,地层颗粒间的接触应力逐渐增大 ,岩石抵抗张性破裂的能力增强 ,地层的破裂压力提高 ,井壁稳定性变好。滤饼质量好坏对低渗透地层的影响尤其显著。

深溪沟水电站猫岩崩滑体的成因及稳定性评价

在论述猫岩崩滑体基本特征的基础上，对该崩滑体的成因进行了初步探讨；采用反分析优化参数计算，评价了崩滑体在各种工况下的稳定性。研究结果为深溪沟水电站厂房布置方案的选择。

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。

白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析

为研究缓倾角错动带及断层对白鹤滩水电站左岸顺层岩质高边坡稳定性的影响,以勘I5线地质剖面为例建立力学模型,借助综合法试验模拟岩体内主要地质构造及相关工程措施。在此基础上,再利用RFPA3D有限元数值模拟方法,分析岩体内裂隙萌生、发育、扩展直至贯通的损伤演化过程。结果表明,混凝土置换洞阻碍裂缝沿软弱面扩展成效显著,开挖后工程边坡安全系数为1.62;离心加载法得到的边坡潜在滑移面与物理模型试验得到的裂缝扩展模式基本一致,层内错动带LS337、层间错动带C3-1、断层f101、裂缝J110等软弱结构面共同控制岩体的开裂与边坡失稳。研究成果可为本工程边坡开挖与支护以及类似工程提供参考。

从影响因素相互作用关系分析岩石边坡的稳定性

从区域上影响岩石边坡稳定性的地质和工程两方面因素相互作用出发建立关系矩阵 ,进一步得到它们各自权重 ,并求得岩体不稳定性指数 (RMII) ;通过观察实际变形边坡影响较大的地质因素是否出现及其作用程度计算出可预报性估值 (PR)。

“岩石高边坡稳定性反馈分析和预警系统关键技术研究”项目通过验收

“岩石高边坡稳定性反馈分析和预警系统关键技术研究”科技项目2010年11月1日通过中国水电工程顾问集团公司验收。该项目由中国水电顾问集团成都勘测设计研究院承担，项目依托锦屏一级水电站左岸坝肩边坡工程，按照“地质结构复核-参数取值研究-边坡稳定性分析-监测反馈分析-边坡安全预警系统”的研究思路和方法，开展了大量的研究工作，建立了岩石高边坡稳定性反馈分析和预警的成套技术和方法体系。

高地应力条件下大型地下洞室群稳定性综合研究

从认识论的角度提出数值仿真技术服务于地下工程实践的PFP分析方法,并随拉西瓦水电站地下厂房工程开挖进度分3个阶段对洞群围岩稳定性进行系统地分析和预测。研究成果表明:在高地应力硬岩洞室群开挖过程中,不同部位围岩位移具有明显的空间差异性和时间渐变性;岩体中应力表现出一定的波动性、转移性;多洞室交叉使得围岩松弛区域具有一定的特殊性;围岩破损模式和深度也具有区域差异性等。其成果为洞室开挖与围岩支护改进提供了科学依据,也被实际洞室开挖过程揭示的变形规律和围岩开裂、掉块等破坏模式所证实。这些高地应力下硬岩力学行为规律对其他类似地下工程围岩稳定性研究也具有较好的借鉴意义。

锦屏二级水电站地下厂房围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析与工程调控研究

针对大型地下洞室开挖中频繁出现的局部失稳问题,提出围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析方法,满足了洞室不稳定区域防治的快速化和科学性要求。以具有代表性的锦屏二级水电站地下厂房第二层开挖过程中厂右0+263安装间部位上游边墙围岩单层变形增量达20 mm、变形速率达3.4 mm/d这一潜在不稳定问题为例,通过该部位围岩稳定性的实时动态反馈分析与工程调控的全过程分析,阐述如何走一条理论跟踪分析与工程调控相结合的新途径,以消除围岩的安全隐患。实践表明:将现场多元信息、反演分析和工程调控有机结合的实时动态反馈分析是解决地下工程局部稳定性问题的有效途径。另外,基于加固后的围岩等效力学参数的对比,通过现场工程实例方式证实锚杆提高围岩力学强度这一物理效应。

构皮滩水电站岩石力学研究

针对构皮滩水电站地下厂房、边坡和坝基3大稳定问题,综述了20余年来所开展的岩石力学试验、地应力测试、工程岩体分级以及数值模拟分析等研究工作,对岩体质量评价、岩体力学特性及参数取值、软岩流变及成洞特性、岩体初始应力场、导流洞软岩段和进出口边坡稳定性以及地下厂房洞室群围岩稳定性等研究成果进行了综合分析。

某电站地下工程中的几个岩石力学问题

以某两个水电站工程为例，叙述了与地下工程围岩稳定有关的几个岩石力学问题，如实测碉体地应力值的代表性，引水洞软岩段成洞及运行条件和地下厂房围岩稳定性。

拉西瓦水电站地下厂房洞室群分层开挖过程仿真反演分析

拉西瓦水电站厂房规模巨大,围岩主要为脆硬花岗岩,爆破后围岩分区明显;同时厂房区域山高坡陡,河谷狭窄,区域地应力场较高,且分布较复杂,对洞室稳定性不利。为了评判开挖后地下厂房围岩的稳定性及支护的长期安全性,以地下厂房分层开挖现场实测位移为基础,根据多点位移计实测的离洞壁不同深度位移的变化规律将厂房洞壁周边围岩分为松动区、过渡区和稳定区;然后采用每层开挖引起的增量实测位移与相应的反分析位移均方差作为目标函数,分层进行围岩力学参数反演分析,得到上、下游厂房不同的地应力参数及地下厂房在开挖每层时围岩的岩体力学参数。结合反演得到的这些地应力场与围岩力学参数,对后续开挖时厂房围岩稳定性进行评价与预测,提出拉西瓦地下厂房围岩稳定性判定标准。该标准为后续地下厂房监测变形控制提供依据,有效地指导厂房支护设计与开挖施工。

溪洛渡水电站地下厂房岩体工程实践

溪洛渡超大型地下洞室群玄武岩组内层间与层内错动带使得围岩非连续性和各向异性损伤问题突出,采用损伤弹塑性理论对围岩稳定性进行分析,以良好的施工组织与工艺水平对潜在的不稳定区域和地质缺陷部位实施精细化光面爆破,严格控制围岩的开挖损伤并保证岩梁等的优良成型。针对关键部位和地质缺陷部位进行补强加固并实施安全监测,利用现阶段监测成果对围岩稳定性预测进行检验,并对实际围岩安全性进行评价。针对典型复杂地下洞室的地质条件、稳定性分析、开挖与支护程序、安全监测成果分析等岩体工程实践环节的回顾,在设计理念和工程实施方面提出一些见解,可为类似超大地下工程实际提供直接借鉴。

岩石边坡微震监测安全预警与应用

针对锦屏一级水电站左岸边坡突出的稳定性问题,结合微震监测技术,研究了边坡预警框架、微震预警功能、多元信息融合判据,构建边坡稳定性安全预警体系,提出锦屏一级水电站左岸边坡预警思路,建立基于微震监测的边坡稳定性局部预警方法、考虑微震损伤效应的边坡稳定性整体预警方法以及多元信息融合判据的综合预警方法,形成一套独具特色的岩石高边坡稳定性综合预警系统。在此基础上,对左岸坝肩边坡出现的实际工程问题进行成功预警。结果表明,提出的综合预警方法可以较好地预测岩石边坡变形失稳风险,为锦屏一级水电站边坡施工期及运行期的安全预警提供了依据,也为类似岩质边坡工程稳定性预测研究提供了一条新的思路。

两河口水电站泄水建筑物进口边坡群开挖过程三维数值分析

鉴于两河口水电站泄水建筑物进口边坡的稳定性直接影响到水电站的正常运行,基于实际地质条件,建立了三维数值计算模型,采用三维弹塑性有限差分法分析了该边坡开挖卸荷过程中的位移场、应力场和塑性区分布特征,揭示了边坡岩体潜在破坏部位分布规律,并评价了边坡的稳定性。结果表明,影响边坡稳定与安全的的主要因素是f1和fb13-04断层的切割、开挖坡比和Ⅴ类岩体的分布。结果可为边坡开挖后的支护形式设计及施工程序和施工方法的确定提供参考依据。

隔河岩电站坝肩开挖边坡的位移反分析

运用钻孔倾斜仪监测隔河岩电站坝肩开挖边坡，可及时了解施工阶段岩体变形性状，反馈指导开挖工作。监测中以钻孔倾斜仪实测位移为依据，应用有限元法对监测位移进行反分析，模拟隔河岩右岸高程２０６ｍ平台开挖边坡的位移机理及开挖产生的影响。还应用萨尔玛法对该开挖边坡作稳定性分析，从而对其稳定性有了进一步的了解。

瑞士某水电站水库岩石岸坡的稳定性分析

在无数次测量和建立模型的基础上对克伦塔乐湖两岸滑坡产生的机制和原因进行了分析。１９８３年以来测量的位移表明，从格兰尼希悬岸朝克伦塔尔湖方向存在着恒定的岩滑移。自１９８９年补充进行了ＴＲＩＶＥＣ测量显示厚度为１－５ｍ的非常明显的区域中产生了滑坡。根据这些测量给出了综合的几何图形和滑坡体的性状，并可对滑动岩体建立动力模型。计算表明破坏机制是滑动和石林倾覆相结合，在滑动的始发因素中。