地应力对采动裂隙岩体渗流特性影响的研究

岩体总是赋存于一定的渗流场和应力场中的,在裂隙岩体中开挖洞室将打破最初的平衡状态,引起渗流场和应力场发生变化,因此研究地应力场对渗流场的影响具有重要的意义。采用UDEC程序,利用数值试验的方法,研究了块体边界尺寸以及初始地应力对在节理裂隙岩体中开挖洞室引起隧洞内涌水量变化的影响。结果表明,随着块体边界尺寸和初始应力比的增加,开挖后隧洞内的涌水量均减小。

岩体渗流及参数敏感性对块体稳定性影响研究

首先利用离散单元法中的流固耦合技术模拟出裂隙岩体渗流场,并计算得到作用在可动岩石块体上的渗流压力;然后基于块体理论,研究渗流压力对岩石块体动力稳定性的影响,得到有无渗透水压力作用两种情况下块体动安全系数对比曲线.结果表明,渗透水压力的存在使得块体的动力稳定性降低。同时,发展了一种基于参数敏感性的块体稳定分析技术,利用该技术可对粘聚力和摩擦角在各种不同取值组合下的稳定性进行快速计算,已在实际边坡工程中应用,实践证明其简单、方便且准确,具有很高的工程应用价值。

裂隙岩体渗透性影响因素的研究

采用UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,分析裂隙岩体洞室开挖后,因围岩应力与水力耦合作用导致裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。为了更直观地了解耦合作用对裂隙岩体渗透特性的影响,以隧洞开挖为例,用开挖后隧洞内总涌水量来表征岩体的渗透特性。利用数值试验的方法,研究了块体边界大小、初始应力比、裂隙隙宽和裂隙夹角对开挖后隧洞内涌水量变化的影响,进而可以看出它们对裂隙岩体渗透性的影响。并得出如下结论:随着块体尺寸和初始应力比的增大,隧洞内总涌水量减少;随初始隙宽的增大涌水量增加并当达到某一固定值时保持不变;隧洞涌水量在θ2/θ1=3.5,其中θ1=30°,即两组节理的夹角为75°处达到最大。

基于结构面抗剪强度演化的块体动力稳定性分析

传统块体理论仅针对块体的静力稳定性分析,而未涉及到动力稳定分析。因此,借用Newmark法累积滑移量的概念,基于块体理论对定位块体在地震历时作用下的动力稳定性进行了研究,提出了以块体累积滑动位移和动安全系数两个指标共同评价块体动力稳定性。提出一种接触面识别及面积计算算法,它考虑了接触面积变化对块体稳定的不利影响,也可用于块体滑动的大变形分析,考虑了块体滑动过程中结构面抗剪强度的演化,可对复杂的凸形块体及凹形块体进行静、动力稳定性分析。将其应用于三峡升船机乘船箱左侧边坡的块体稳定分析中,结果显示块体在强震作用下发生了一段距离的滑动,但震后仍可保持稳定。

某水电站引水隧洞突水数值模拟

离散元软件UDEC可以用来模拟裂隙岩体的开挖以及进行水力全耦合分析。采用UDEC来模拟裂隙岩体开挖后在水力耦合作用下渗流流量与其对应水压力的变化过程并预测可能发生的突水灾害。结果表明开挖洞室以后,在围岩渗流与应力耦合作用下,围岩中裂隙隙宽、裂隙中水压及其渗透流量三者相互作用、相互依赖。裂隙隙宽的减小使得结构面水力梯度变大,作用在裂缝上的渗透压力增大,促进导水裂缝扩展,裂隙连通性增加。裂缝隙宽增大,渗透能力增强,渗流量增大,其渗流压力相应降低。在一定条件下,裂隙隙宽的改变可导致局部水力通道的形成,高压水头从局部涌出,从而促进突水灾害的形成。西南某水电站在深部裂隙岩体中开挖引水隧洞,该处地应力高且外水压大,容易引起突水灾害,对其进行了突水数值模拟,提示了一些可能发生突水的位置。

倾斜荷载下大直径长桩的承载特性研究

基于数值分析与荷载传递相结合的方法,利用FLAC3D软件对倾斜荷载下大直径长桩的承载特性进行了研究。结果表明:荷载倾角不同,基桩承载特性不同;存在一临界角,在荷载倾角从小于临界角变化到超过临界角过程中,桩的承载特性由以竖向为主转化为以水平向为主,本研究的工况,临界角约20°。通过与前人的研究成果对比分析,发现Koumoto倾斜系数和Meyerhof包络线半经验公式都不能准确估算临界角所对应的极限承载力。

寺坪坝坝体材料特性及坝型适应性研究

在湖北保康县寺坪水电枢纽工程可行性研究和设计阶段,按照坝基岩体条件以及为充分利用当地天然材料,选择黏土心墙坝和面板堆石坝进行可行性研究和方案比较。为研究坝体材料的适用性以及坝体应力应变状态,对当地黏土防渗料、砂砾石和页岩料的物理力学性质进行了全面的试验研究,对坝体渗流和应力应变有限元状态进行了有限元分析。本文简要介绍试验研究和数值分析的成果,对坝体填料的物理力学性质、坝体应力应变状态和坝型选择问题进行分析和总结。