深埋绿泥石片岩变形特征及稳定性分析

根据锦屏二级水电站绿泥石片岩的特点,在同一断面综合采用变形、应力和钻孔电视多种监测手段,分析围岩内部的力学状态。为了更加深入地认识绿泥石片岩的工程力学特性及其对变形破坏机制的影响,开展单轴和三轴压缩试验、灌浆渗透性试验和三轴流变试验,揭示绿泥石片岩变形、破坏和失稳的多方面原因,并为支护措施的确定提供参考意见。绿片岩洞段的围岩稳定主要取决于衬砌结构能否抵挡流变和遇水软化2种作用导致的挤压效应,通过引入软化系数和退化的Burgers流变模型,从衬砌结构的受力角度对围岩稳定性进行评价,数值计算结果表明衬砌结构具有相当高的安全裕度。

考虑硬化软化和剪胀特性的绿泥石片岩力学模型

绿泥石片岩是一种典型的软岩,开挖过程中出现的围岩大变形和塌方对工程安全危害极大。为了深入研究绿泥石片岩的力学特征并建立其合理的力学模型,首先进行了不同围压下的三轴压缩试验,并考虑应力状态对塑性演化的影响,定义了新的内变量;分析了凝聚力和内摩擦角随内变量的演化规律,结果表明,凝聚力先近似呈线性减小,而后近似呈抛物线递减至残余破坏;而内摩擦角一直近似呈抛物线递增;研究了绿泥石片岩的剪胀特性,分析了剪胀角随内变量演化规律,结果表明,剪胀角与内摩擦角呈相反的演化趋势。考虑硬化、软化和剪胀特性,建立了绿泥石片岩的力学模型,对室内三轴压缩试验结果的模拟分析表明,该力学模型可以较好地描述绿泥石片岩的硬化、软化规律和剪胀等性质,为工程安全性分析提供了基本的力学模型,对于类似软岩力学性质的研究也具有重要的参考意义。

宿松变质杂岩中石榴石-蓝晶石-硬绿泥石片岩形成条件及时限研究

宿松变质杂岩因变质程度较低,岩性较为繁杂,故其变质演化及年龄一直缺乏系统性和全面性研究,这很大程度上影响了人们对大别造山带结构框架和演化的深入理解。本次研究主要针对太湖-马庙断裂和柳林-缺月岭-山龙断裂之间的宿松变质杂岩进行了综合细致的分析,确定了特征性的高压岩石——石榴石-蓝晶石-硬绿泥石片岩的存在。利用THERMOCALC的Average P-T法,确定了石榴石-蓝晶石-硬绿泥石片岩的峰期变质温压条件为T=551~569℃和P=1.96~2.47GPa,属于高压榴辉岩相。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示该岩石的峰期变质年龄为242.2±2.0Ma,退变质年龄为216.2±6.6Ma。结合区域地质调查和前人的研究成果,该岩石可能普遍存在于这两断裂之间,并暗示了这两断裂之间的块体经历了高压变质作用,其应当从宿松变质杂岩中剥离出来。本文在此暂定名为大山-麻石沟高压块体,并建议宿松变质杂岩的北界止于柳林-缺月岭-山龙断裂。

三轴压缩下水影响绿泥石片岩力学性质试验研究

为了解西安黑河水利工程坝肩绿泥石片岩的力学特性,利用RMT–150C岩石力学多功能试验机,分别对干燥和饱水状态的绿泥石片岩进行三轴压缩试验。基于试验结果,比较试样在不同围压作用下的力学性质,详细讨论水对试样强度和变形特性的影响规律,重点研究峰值强度、残余强度、软化系数、峰残差、峰残强降率、弹性模量及变形模量等强度变形指标的围压效应,最后分析三轴压缩状态下岩石的破坏类型及机制。结果表明,绿泥石片岩属于水敏型岩石,水对各个强度和变形特性的影响是显著的,并随着围压呈一定规律的变化。

考虑弹塑性损伤耦合的绿泥石片岩力学模型研究

深埋绿泥石片岩现场工程和室内试验揭示绿泥石片岩在外荷载作用下存在弹塑性损伤耦合行为,考虑弹塑性损伤耦合建立力学模型是进行工程稳定性分析的基础。通过三轴试验对锦屏二级水电站绿泥石片岩的力学特性进行了研究,重点分析了围压对强度、变形、剪胀等非线性特征的影响;基于试验结果,根据绿泥石片岩在受压条件下表现出的塑性剪切和损伤弱化机制,提出了可以反映损伤弱化的损伤演化方程和反映塑性强化作用的加载方程和势函数,并提出适用的本构方程。室内三轴试验的模拟结果表明本文提出的力学模型与试验结果有较好的一致性,对类似深埋软岩地下工程的稳定性分析具有借鉴意义。

绿泥石片岩隧洞大变形特征及控制措施--以滇中引水工程香炉山隧洞为例

为进一步掌握深埋软岩隧洞开挖过程中大变形规律,依托在建滇中引水工程香炉山隧洞绿泥石片岩段,运用有限差分软件FLAC^(3D),对比分析软岩隧洞更为适用的本构模型;并采用预留核心土台阶开挖法(工况1)、单侧壁导坑法(工况2)和中隔壁开挖法(工况3)对大变形的控制效果进行对比分析。结果表明:采用Hoek-Brown(H-B)应变软化模型得到拱顶最大沉降大于理想弹塑性模型的计算结果,与实际沉降误差为9.3%;工况1及工况3对拱顶沉降的控制相较于工况2减少了20%左右,工况3对拱腰及拱墙的收敛变形相较于工况1和工况2得到明显控制。从大变形控制效果和塑性区分布来看,采用中隔壁开挖法可有效减小隧洞绿泥石片岩段的变形。

基于单轴压缩试验的绿泥石片岩各向异性

为研究绿泥石片岩的各向异性,通过一系列室内试验分析其物质组成、微观结构,单轴压缩条件下宏、微观破坏特征及物理力学参数的变化,并揭示了其物理力学性能及力学行为各向异性的机制。研究结果表明:片理面是影响绿泥石片岩力学性质的弱面,对波速产生较大影响,使得平行片理面方向的波速为垂直片理面方向的8倍;在单轴压缩条件下,当试件片理面水平时,较之直立时更易变形,变形量更大,破坏模式为劈裂-剪切破坏,微观上呈穿晶断裂和沿晶断裂组合特征;当试件片理面直立时,破坏模式为竖向劈裂-张拉破坏,微观上呈沿晶断裂为主,所测得的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数分别为片理面水平时的1.9、3.5、5倍,各向异性十分明显。研究成果可为该类片岩区岩石工程设计与施工提供理论依据。

绿泥石片岩遇水软化的强度试验及机理研究

选取四川省雅砻江锦屏二级水电站地下围岩绿泥石片岩,分别用饱和NaCl溶液和蒸馏水进行饱和,利用RMT试验机和MTS试验机进行单轴和普通三轴的室内强度试验,分别测定绿泥石片岩在两种饱和状态和干燥状态下的强度指标。对比绿泥石片岩力学参数的变化,通过对岩石双电层进行微观机理分析,得出绿泥石片岩遇水后强度有显著的降低,表现出明显的遇水软化特性;软化的主要原因是岩石周围双电层的影响,且双电层厚度越厚,岩石强度降低越多;双电层厚度越薄,岩石强度降低越少。

高地应力区绿泥石片岩隧洞开挖支护施工技术

锦屏二级水电站引水隧洞地处高地应力区,洞段地质岩性为绿泥石片岩,强度低,遇水即软化,因而给洞室开挖造成困难。根据快速封闭,及时施工系统锚杆及格栅或型钢拱架,短进尺,及时施工排水孔的指导思想,制订了详细的施工方案,并严格按照施工方案施工,取得了满意的效果。介绍了引水隧洞绿泥石片岩的施工,讨论了高地应力地区绿泥石片岩施工技术问题。

黑龙江依兰地区黑硬绿泥石片岩岩石学与P-T条件研究

依兰地区黑龙江杂岩中黑硬绿泥石片岩矿物组合为黑硬绿泥+绿泥石+多硅白云母+钠长石+透闪石+钾长石±黑云母。岩石矿物学研究表明黑硬绿泥石片岩形成于250～400℃,6～9kbar的变质条件下。黄褐色黑硬绿泥石呈束状、放射状集合体。黑硬绿泥石片岩形成于佳木斯地块向西与松嫩地块俯冲拼贴过程中蓝片岩变质作用的后期,压力稍有降低而温度略有升高的变质变形环境,是蓝片岩向绿片岩转变的蓝闪绿片岩相变质条件下的产物。

锦屏二级水电站1#引水隧洞绿泥石片岩洞段处理技术与应用

针对锦屏二级水电站1#引水隧洞绿泥石片岩洞段施工期间出现塌方、围岩变形松弛、初期支护围岩变形收敛缓慢、普通水泥固结灌浆无法达到设计要求等技术难题,及时调整优化设计参数和施工方案,采取了二次扩挖、超前支护、加强系统支护、钢拱架支护、锚索支护、细水泥灌浆等综合工程措施,成功地解决了绿泥石片岩软岩洞段围岩抗变形稳定问题。

深埋条件下绿泥石片岩洞段的变形特征

锦屏二级水电站深埋长引水隧洞最大埋深达2525 m,绿泥石片岩洞段开挖期间出现大规模塌方、围岩初期支护后的围岩持续变形、临时支护结构损坏等情况,给引水隧洞整个施工过程带来了较大的影响。本文旨在总结深埋隧洞软岩的变形特征,为类似工程的提供借鉴。

隧道穿越绿泥石片岩地段施工方案优化比选

何家寨隧道在穿越绿泥石片岩段的原设计方案采用台阶法+临时仰拱支护进行施工。项目在施工过程中按照原方案施作30m后,根据掌握的现场围岩情况及实时监控量测数据分析得出:掌子面开挖完成后,围岩的自稳能力较差,易在拱部出现坍塌、掉块等不良地质情况,需要对围岩进行及时支护,形成新的应力分布空间。初期支护完成后整个围岩沉降变形可控,满足设计要求。根据施工经验和查阅相关资料,采用环形开挖预留核心土穿越隧道绿泥石片岩段,可以最大程度减少临时支护对施工的干扰,减少临时拱架安装和拆除的工作量,降低施工成本,降低施工安全风险及难度,提高施工效率。

锦屏二级水电站1号引水隧洞绿泥石片岩洞段监测成果初步分析

绿泥石片岩具有强度及弹性模量等力学参数较低、遇水软化效应明显的特点,易出现围岩持续变形、支护结构损坏、大规模塌方等破坏情况。通过对锦屏二级水电站1号引水隧洞绿泥石片岩洞段围岩变形、支护和衬砌结构应力应变及衬砌外水压力监测成果的初步分析,了解该洞段的工作状态,为1号引水隧洞的安全评价提供科学依据,为类似工程提供参考。

绿泥石片岩工程地质特性的研究

通过对绿泥石片岩的研究,了解绿泥石片岩的矿物成分,对片岩进行不同受力方向的力学强度试验,得出绿泥石片岩具有较大的各向异性特点,饱和抗压强度的取值应综合垂直片理方向和自然受力方向值,而不是单方面的取值,从而为绿泥石片岩岩体强度能否提高提供了重要依据。对绿泥石片岩工程地质特性的研究,建议采用绿泥石饱和抗压强度设计取值原则,对绿泥石片岩强度能否提高的可能性进行了探讨。

某电站坝基千枚岩、绿泥石片岩复合灌浆施工技术

长江流域中上游支流梯级开发的某百万千瓦级水电站,右岸坝基22#坝段帷幕灌浆平洞上游侧,分布有较大范围的炭质千枚岩及绿泥石片岩,采用水泥-化学复合灌浆方法予以固结处理,避免了开挖置换施工,节约了工期,增强了坝基的抗渗稳定性。

绿泥石片岩和云母石英片岩时间效应的试验研究

为研究岩石材料的时间效应,利用CSS-1950型岩石流变试验机,分别对绿泥石片岩和云母石英片岩进行压缩蠕变试验.基于试验结果,分析了蠕变对岩石荷载-变形关系的影响规律,研究了轴向变形随时间变化的基本趋势,论述了两种片岩在蠕变过程中的变形特性,并阐明了岩石的蠕变破裂形式及损伤机制。结果表明:岩石的蠕变特性与岩性、初始损伤密切相关;云母石英片岩的蠕变性好于绿泥石片岩。

深埋大跨度绿泥石片岩隧道变形规律及合理预留变形量

陕西宝鸡至汉中高速公路连城山隧道(双洞六车道)在穿越绿泥石片岩地层过程中发生了初期支护变形侵限、喷射混凝土开裂、钢架扭曲等严重大变形灾害,施工难度非常大。基于连城山隧道大变形现场调研和现场监控量测数据,统计分析了不同绿泥石片岩岩体状态下的隧道变形情况,研究了深埋大跨度绿泥石片岩隧道变形规律及合理预留变形量;在此基础上建立了深埋大跨度绿泥石片岩隧道施工变形控制基准。研究结果表明:隧道变形量与绿泥石片岩的岩体状态密切相关,绿泥石片岩呈粉末状时隧道变形量最大,绿泥石片岩呈块状或厚层状时隧道变形量相对最小;隧道变形整体上表现出拱部沉降明显大于水平收敛的特征;采用"三台阶留核心土法+拱墙部双层HK200b钢架+?108大管径锁脚锚管+深仰拱"的施工方案时,粉末状、碎裂状(粉末加块石)、薄层状、块状或厚层状绿泥石片岩段隧道沉降量值分别为358~850,234~678,153~486,27~236 mm;其中以拱部初期支护的整体沉降为主,占总沉降的55.5%~86.1%;隧道沉降主要发生在上台阶和中台阶施工阶段,占总沉降的66.7%~82.7%;仰拱施作后产生的变形占比最小,为3.3%~4.9%。建议在以上4种绿泥石片岩岩体状态下,隧道预留变形量分别取70~95,50~70,30~50,15~30 cm;在保证隧道施工场地的前提下,应尽量缩短台阶长度,减少初期支护封闭成环的时间。

基于参数折减法的绿片岩围岩稳定性分析

绿泥石片岩隧洞相比硬岩隧洞更容易受外界水环境影响发生失稳破坏.绿泥石片岩作为一种典型软岩,水的作用对岩体力学性能影响明显,容易发生软化效应,影响围岩稳定.本文以某引水隧洞工程为例,基于软岩隧洞围岩单参数敏感性分析,采用多参数折减系数法模拟软化区域,应用三维有限元对绿泥石片岩洞段开展软化区域和未软化区域的围岩及结构稳定分析.计算成果与现场实测数据对比结果显示,计算值与实测值吻合度较好,软化区域的围岩及结构受力情况明显高于未软化区域,仍符合设计要求,满足工程安全需要.

深埋软岩隧洞围岩参数敏感性区间分析

水对深埋软岩隧洞的围岩稳定影响较大,遇水软化将是威胁隧洞施工期和运行期安全的主要原因之一.鉴于软岩遇水软化效应的直接影响是导致围岩参数的弱化,不同围岩参数对围岩稳定的影响大小将成为研究重点,则有必要对其围岩参数敏感性进行研究.本文基于某深埋隧洞工程绿泥石片岩洞段为工程实例,简述了绿泥石片岩遇水软化问题,重点引入区间分析法和有限差分软件FLAC3D的结合对其围岩参数敏感性进行分析.结果表明:围岩参数敏感性区间分析相对适合软岩工程,得到的结论与实际工程拟合的较一致,该研究结果可为软岩结构设计、施工监测、实验设计、灾害处理等提供参考.