Seepage simulation of high concrete-faced rockfill dams based on generalized equivalent continuum model

This research focused on the three-dimensional(3 D) seepage field simulation of a high concrete-faced rockfill dam(CFRD) under complex hydraulic conditions. A generalized equivalent continuum model of fractured rock mass was used for equivalent continuous seepage field analysis based on the improved node virtual flow method. Using a high CFRD as an example, the generalized equivalent continuum range was determined, and a finite element model was established based on the terrain and geological conditions, as well as structural face characteristics of the dam area. The equivalent seepage coefficients of different material zones or positions in the dam foundation were calculated with the Snow model or inverse analysis. Then, the 3 D seepage field in the dam area was calculated under the normal water storage conditions, and the corresponding water head distribution, seepage flow, seepage gradient, and seepage characteristics in the dam area were analyzed. The results show that the generalized equivalent continuum model can effectively simulate overall seepage patterns of the CFRD under complex hydraulic conditions and provide a reference for seepage analysis of similar CFRDs.

岷县米家沟金矿体成因探讨

在地质年代久远的晚二叠世至三叠纪的印支期,岷县境内发生了大规模的构造运动,岩浆活动强烈,中酸性岩浆的侵入使地层断裂、位移,为本矿区富集成矿提供了重要的动力源、热液及容矿构造,教场坝岩体对区域周边成矿起到主要作用,侵入体的存在是矽卡岩成矿的一个前提条件。某些矽卡岩矿体就产生在体积较大的捕虏体中。通过描述区域内地质特征及分析矿体成因后认为米家沟矿体应为矽卡岩型捕掳体成矿。

露天转地下挂帮矿崩落法开采边坡安全防控技术研究

露天转地下过渡期崩落法开采挂帮矿,会引起边坡的岩移和陷落,威胁露天矿的安全生产。以大孤山铁矿为工程背景,分析边坡岩移机理,得出挂帮矿持续冒落跨度为临界冒落跨度的1.25~1.65倍,第一分段进路布置在矿体厚度大于3.3l的位置,能够保证露天开采的安全。研究陷落散体所需的回采体积,得出回采体积先随着保安矿柱宽度的增加而减小,后又随着保安矿柱宽度的增加而增大,当保安矿柱的宽度为88.45 m时,所需回采体积最小。采用散体滑落试验,得出了防护坝设置在露天坑底的上一个台阶,保证了露天开采的安全。研究成果能够实现大孤山铁矿露天转地下过渡期的产能衔接和安全生产,对于矿山的未来发展具有重要意义。

单孔声波测试法在翁源县上庙水库坝基检测中的应用研究

水利工程大坝基础岩性质量检测结果深刻影响着大坝的质量与安全。为探究翁源县上庙水库大坝基础裂缝发育情况与岩体完整性,详细介绍了单孔声波测试法的计算原理、操作流程、适用范围,分析了运用该方法对工程岩体完整性检测中可能出现的难点以及对应解决措施,并对6个钻孔进行检测分析。结果表明:6个钻孔中ZK-108的岩体破碎,ZK-360与ZK-366的岩体较破碎,ZK-399的岩体完整性较差。说明该水库大坝的基岩承载力较弱,需要采取局部帷幕灌浆的方式进行加固处理,为其他工程的岩体检测提供了方法与经验参考。

基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级

为解决坝基岩体质量指标参数不确定性问题,特别是处于相邻等级分界线附近的岩体分类问题,本文提出基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级模型。首先选取岩石单轴饱和抗压强度(R_(c))、结构面间距(J_(d))、岩石质量指标(RQD)、完整性系数(K_(v))、声波纵波速度(V_(P))和地应力修正系数(Q)等6个主要影响指标,将每个指标划分为5个等级;然后利用改进的序关系分析法(G1法)和最大离差法分别确定指标的主客观权重,通过矩估计法优化指标的组合权值,同时借助单因素轮换法(OAT)分析指标的敏感性;最后以金沙江旭龙水电站坝基岩体的7个标准样本作为实例,应用模糊可变集模型进行坝基岩体质量分级评判,将分级结果与云模型的判定结果进行了对比。结果表明:7个样本中,除岩体样本N3的分级结果存在差异外,其余样本的分级结果均吻合;根据野外实地勘测结果,样本N3属于Ⅱ类的概率高达80%,与本文分级结果相吻合,验证了本文方法的可靠性,也弥补了云模型关于评判坝基岩体质量的不足。此外,指标的敏感性由高到低的排序为R_(c)>RQD>K_(v)>V_(P)>Q>J_(d)。

国际水电工程地质勘察实践探讨

作为国际水电工程勘测设计的主要基础性资料,地质勘察成果的国际工程咨询审批进度往往对工程进度甚至成本有较大影响。在总结对标研究工作成果、中国水电技术标准“走出去”之工程测量与地质勘察篇研究成果的基础上,结合国际水电工程地质勘察实践,对地震参数确定、坝基岩体力学参数确定、边坡稳定分析、洞室围岩分类及支护建议等关键技术问题进行了初步分析,总结了中外技术标准的主要差异,初步提出了探讨性的对策及建议,可供业内人士参考。

乌东德水电站特高拱坝全坝无盖重固结灌浆技术研究与应用

针对乌东德水电站特高拱坝固结灌浆存在的问题,分析了坝基开挖松弛特征,通过室内材料试验和现场工艺试验,研发了裸岩裂隙封闭材料与工艺,解决了无盖重固结灌浆压力低、效果差的难题,提出了“表封闭、浅加密、深升压、少引管”全坝无盖重固结灌浆方法,不仅保证了坝基固结灌浆质量,而且不用占压混凝土仓面,解决了有盖重固结灌浆与混凝土浇筑施工相互干扰的难题,在乌东德水电站特高拱坝坝基固结灌浆中成功应用,可供同类工程参考借鉴。

基于附加质量理论模型的心墙砾石土密实度求解

坝料密实度控制是土石坝心墙填筑质量控制的关键性指标,当前中国西南地区高坝心墙料普遍采用砾石土或掺粒土,传统坑测法测试密实度耗时耗力,而附加质量法目前主要用于堆石料密实度检测,对于心墙料还较少应用。基于附加质量理论模型,提出了一种新的数字量板构建方法。首先基于堆石体上每个测点的测试参数,通过公式计算建立密实度和测试参数的对等关系,得到理论量板;然后通过构建参数对等图制作了两种不同的量板。通过对砾石土心墙坝料密实度进行计算并和坑测法结果对比,验证了此方法的有效性。新的方法计算简便,参数对等灵活,与之前的数字量板相比,具有量板容易扩展、测试范围更广等优点。

浅谈菲律宾某工程坝基岩体承载力取值方法

笔者主要介绍菲律宾某工程坝基岩体承载力取值的方法,同时和国内坝基岩体承载力取值方法进行对比,分析两者之间的差异。该取值方法运用Hoek-Brown强度准则求取坝基岩体的抗剪强度参数,再参考EM 1110-1-2908《Rock Foundations》计算坝基岩体承载力,得到了业主咨询工程师的认可。通过对比国内外的岩体承载力取值方法,发现各方法的计算结果有一定的可比性,主要差别是美国标准的取值方法基于太沙基土力学理论外延应用于岩体中,而国内标准的取值方法是基于工程经验。以期该取值方法为国外同类型工程提供参考。

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。

钻孔弹模法评价小湾水电站坝基岩体卸荷特征

在澜沧江小湾水电站拱坝建基面进行了5个钻孔的基岩钻孔弹模测试,以评价开挖爆破对岩体的松弛效应与卸荷深度。扼要介绍了钻孔弹模测试原理及测试结果,估计了卸荷松弛深度,并与单孔声波监测结果进行了对比分析。

高坝坝基挤压蚀变破碎带处理措施三维数值分析

挤压蚀变破碎带是水电站坝基的主要工程地质问题。基于重力坝坝体与坝基岩体联合作用的数值模拟，分析了某水电站挤压蚀变破碎带C23对坝体应力和变形的影响。在对多种加固处理措施比较的基础上，提出了建议方案，说明了处理方案对拉应力的控制效果。进而，就建议方案所对应的数值模型，对C23带进行了浮值分析，用强度储备系数法计算了受C23带影响的坝基安全稳定性，检验了加固措施的合理性。研究结果，建议采取的坝体上游不贴角措施、C23带倾斜开挖置换5m、下游坝趾填角3—5m方案可以有效控制由于C23带不均匀沉降引起坝趾区的拉应力，使拉应力范围大大缩小的同时使得拉应力值降低至处理前的1／3以下。强度储备系数法得出正常荷载组合下各坝段安全储备系数均不低于2．5，重力坝的安全稳定性有充足的裕度。建议处理方案同时满足拉应力控制及稳定性要求。

坝基岩体开挖卸荷与分带研究--以小湾水电站坝基岩体开挖为例

小湾坝基开挖引起了一系列岩体卸荷变形破坏现象,包括岩体中已有结构面的回弹松动与剪切错动,以及完整岩体的岩爆拱裂、薄板状破裂等新生破裂。开挖中岩体的新生破裂面在空间分布上有如下特点:破裂面产状与开挖面具有较好的一致性;在深度分布上,开挖卸荷破裂面相对集中在开挖面之下4～6 m的深度以上。岩体的卸荷变形破坏导致了岩体完整性的显著降低,但卸荷松动过程的主体部分多在几个月内完结。无论是岩体开挖卸荷还是河流天然切割卸荷都是一个能量释放过程,并且卸荷变形破坏具有显著的空间分布规律,因此采用能量方法研究岩体的卸荷分带是合适的。给出了岩体卸荷分带的应变能方法,小湾水电站的实际应用表明该方法是可行的、有效的。

某水电站坝基岩体变形模量与波速相关性研究

坝基岩体开挖过程中,需要快速简便的测试方法测得岩体的变形模量和波速,以满足建基岩体验收的需要。在构皮滩水电站坝基开挖工程中,开展了钻孔变形和声波测试,得到建基岩体的变形模量值和声波波速值,建立了二者之间的相关关系.后者已全面应用于大坝建基岩体的验收工作,并证明是可行的有效方法。基岩固结灌浆后只需快速测得岩体的声波波速,就可根据钻孔变形模量与声波波速之间的相关关系,很方便地计算岩体变形模量,为坝基的快速验收提供依据。

小湾拱坝坝肩稳定的弹粘塑性块体理论分析

综合运用岩石块体的自动识别方法、岩体网络无压渗流分析方法和弹粘塑性块体理论 ,成功地分析了小湾拱坝坝肩岩体的渗流场和应力场 ,得出了坝肩岩体变形与屈服区分布规律以及稳定安全度评价 .结果表明 ,弹粘塑性块体理论作为一个比较完善的系统 ,不仅前处理简单 ,计算精度高 ,而且能模拟复杂的地形地质条件 。

溪洛渡拱坝施工期岩体质量评价与大坝稳定分析

以溪洛渡工程为例,通过施工期声波试验和变形监测手段,采用分区、分段、分层、分级对标验收评价思想,对溪洛渡拱坝建基面岩体质量进行重新评价验收。采用非线性有限元方法,对施工期典型阶段的大坝基础整体稳定工作状态进行三维数值精细模拟,分析结果与现场变形和压应力的监测值进行对比反馈,得到大坝施工期的整体稳定工作状态,预测大坝运行期的工作性态,从而指导大坝的现场施工。该岩体质量评价验收新思想对同类工程具有指导意义。

小湾水电站坝基岩体全过程变形监测成果分析

小湾水电站拱坝坝基岩体地应力高,节理裂隙发育,通过对坝肩开挖前的坝基超前变形、开挖后的卸荷回弹变形和大坝混凝土浇筑后的压缩变形的全过程监测,分析卸荷裂隙分布和张开位移量,定量分析了坝基卸荷岩体变形发展规律,为评价坝基岩体质量和调整坝基岩体力学设计参数以及坝基开挖设计和施工提供了科学依据,对类似工程有参考价值。

小湾拱坝坝肩抗力岩体加固分析研究

采用三维弹粘塑性有限单元法,对小湾拱坝坝肩抗力岩体进行加固分析,得出了不同加固处理方案下坝肩抗力岩体的变形分布规律.研究结果表明,受断层和蚀变带影响,右坝肩抗力岩体的变形稳定条件比左岸差;采用文中推荐的方案进行加固处理后,右坝肩的变形稳定条件得到明显改善,两岸的变形分布规律趋于一致.根据研究结果,对推荐加固方案的进一步优化方向提出了建议.

高拱坝坝肩裂隙岩体的三维非线性抗震稳定性分析

在高拱坝坝肩裂隙岩体的抗震稳定性分析中 ,采用传统刚体极限平衡法分析坝肩裂隙岩体潜在滑体的安全性态 ,坝肩稳定性评价未考虑裂隙岩体变形对坝体应力的影响 ,由此计算的抗滑安全系数并不能保证坝体的安全性 ;而采用基于连续介质理论的有限元法和基于碎散介质的离散单元法分析时 ,其物理数学模型和坝肩岩体的实际情况相距甚远。为此 ,本文在安全系数强度储备概念基础上提出了动抗滑变形安全系数法 ,该方法以坝体拉应力作为坝肩岩体抗滑稳定性评价标准 ,综合考虑非线性坝体和坝基节理、裂隙岩体的动静态耦合作用 ,坝肩岩体的抗滑安全系数保证了坝体的安全 ,较传统的分析方法更为科学、合理。采用该方法 ,本文将坝肩裂隙岩体作为可以考虑局部开裂、各向异性和大变形的非线性连续体用动态接触单元模型模拟 ,对在建的小湾高拱坝坝肩裂隙岩体的抗震稳定性进行了三维动力分析。数值分析结果表明 ,在综合考虑坝体应力影响后 ,坝肩裂隙岩体的变形安全系数小于强度安全系数。因此 ,在高拱坝坝肩岩体的抗震稳定性评价中必须计及坝体应力的影响因素。

岩体波速与坝基岩体变形模量关系

岩体变形模量是岩体工程设计最重要的参数之一,尽管其可以通过各种现场试验来获得,但因其耗时、费力、投资大,使得许多中小型工程及大型工程的初步设计阶段无法通过试验来得到这一参数。因此,许多研究者建立了诸多岩体变形模量与岩体物理力学参数或岩体质量分级之间的相关关系,如岩体变形模量与RQD、RMR分级、Q分级、岩体纵波速度等之间的关系,从而利用这些关系估算岩体变形模量。总结了已有估算岩体变形模量的各种方法,讨论了其应用条件及预测结果,重点分析了利用岩体纵波速度估算岩体变形模量的方法及存在的问题,并以玛尔挡坝址为实例,建立了相关预测公式。通过与已有估算方法的对比研究,阐明了各种方法预测结果的异同,表明其建立的估算公式与Barton等公式具有较好的一致性,可以用来估算岩体的变形模量。