长江科学院院报

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刘允芳, 尹健民, 刘元坤

长江科学院院报. 2008, 25(5): 1-6.

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上世纪80年代中期发展起来的深钻孔套芯应力解除测量法，为工程提供了大量的不可缺少的地应力实测资料，其中测量深度突破300m的有3次。在阐述这种地应力测量方法的测试技术以后，详细地介绍了第一次测深突破300 m的三峡工程船闸区的测量成果，并重点剖析了该地区的地应力场，同时简单地介绍了另2次测深突破300 m测量成果的工程应用。用此法得到的测量成果被三峡船闸区其它钻孔的测量成果所验证。

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承压板法变形试验方法的适宜性研究

唐爱松, 熊诗湖, 周火明, 钟作武, 庞正江

长江科学院院报. 2008, 25(5): 7-10.

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承压板法变形试验根据承压板的刚度分为刚性承压板法和柔性承压板法，两种试验方法的适用范围在规程中均有相应的规定。对于完整和较完整类岩体而言，这两种试验方法均适用，但具体测试时究竟采用何种方法存在着争议。从两种试验方法的理论模型、现场实际测试和数值模拟入手进行研究，研究结果表明：完整坚硬类岩体适宜采用柔性承压板法。

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锦屏大理岩卸荷流变变形特性试验

闫子舰, 夏才初

长江科学院院报. 2008, 25(5): 11-15.

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结合锦屏水电站引水隧洞的工程实际，采用TLW-2000岩石三轴蠕变试验机对锦屏大理岩试样进行了分级卸围压流变试验。详细分析了恒轴压分级卸围压应力路径下岩石试样的轴向及侧向应变随时间的变化规律，并探讨了卸荷流变过程中岩样的应力应变关系以及流变过程中对岩样不可恢复变形的变化规律。分析认为卸围压不仅影响岩样的瞬时变形而且对流变变形也有很大影响；与卸荷瞬时相比，流变过程中侧向不可恢复变形相对于轴向发展更快；岩样破坏前在侧向的反应要比轴向更为剧烈和明显。通过试验研究掌握了大理岩卸荷流变的基本规律，从而为进一步理论模型的研究提供了可靠的试验数据。

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金坪子滑坡Ⅱ区地质特征与防治对策研究

李会中, 王团乐, 黄华, 潘玉珍, 翁金望, 赵欣, 向家菠, 刘振华

长江科学院院报. 2008, 25(5): 16-20.

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在简要叙述金坪子滑坡工程背景及分区评价基础上，扼要阐述了Ⅱ区地质背景，系统分析论述了Ⅱ区地质特征及变形特点、失稳方式及工程影响，初步研究表明，在正常情况下，金坪子滑坡Ⅱ区不会对乌东德水电站梯级开发及正常运行构成严重影响。同时基于乌东德水电站工程施工与运行安全考虑，建议对Ⅱ区蠕滑体采用系统排水加抗滑支挡的工程防治措施。

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水布垭工程复杂组合岩体质量分级研究

杨火平, 曹伟轩

长江科学院院报. 2008, 25(5): 21-23.

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水布垭工程建基岩体为一套软硬相间的层状沉积岩体，地层单元岩性组合复杂、剪切带与岩溶均较发育，如何进行工程岩体质量分级是一大难题。实际工作过程中，完全套用国标《工程岩体分级标准》（GB50218-94）尚不足以解决问题，为此在大量岩石物理力学试验成果及工程经验的基础上，结合水布垭工程岩性组合特征及主要控制因子，对本工程岩体质量进行了分级，并以此作为设计及洞室支护的依据。

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软岩三维粘弹塑性参数辨识研究

董志宏, 丁秀丽, 邬爱清

长江科学院院报. 2008, 25(5): 24-28.

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以某水电站地下厂房区软岩部位试验洞监测资料为基础，运用基于均匀设计-遗传算法－神经网络的人工智能反演分析方法，在考虑了仪器埋设滞后的位移损失的情况下，对岩体在宏观结构条件下的流变参数进行三维粘弹塑性位移反分析，得到了岩体的流变参数并进行了位移预测，与监测成果进行了对比分析。结果表明：预测围岩流变位移、速率与监测结果比较接近，规律性较好，说明辨识效果较好。

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钻孔弹模法在三峡工程岩体力学特性中的应用研究

刘元坤, 尹健民, 艾凯, 李永松

长江科学院院报. 2008, 25(5): 29-31.

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钻孔弹模技术可以快速测得深部岩体的力学参数(变形模量及弹性模量)，也可用来检测工程岩体灌浆加固的效果，无疑具有不可替代的优势。阐述了钻孔弹模仪结构、测试方法及其在三峡工程中的应用结果，实践表明了该设备在岩体自身的力学特性测试、岩体开挖卸荷带划分、和岩体灌浆质量检测等方面的有效性。

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某水电站厂房下卧软弱夹层基础岩体质量及灌浆效果评价

乐俊义, 李维树, 夏晔

长江科学院院报. 2008, 25(5): 32-36.

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某水电站厂房基础在帷幕灌浆时出现钻孔涌水并伴有黄色泥浆、浆液大量流失现象。通过深挖厂房基础集水井初步探明，下卧1m多厚性状较差软弱夹层，从而迫使施工停止。为了快速查明软弱夹层的分布范围、性状特征及对基础稳定性影响，在厂房区利用12个灌浆钻孔进行声波测试，并取岩芯进行单轴抗压强度和波速测试，评价了基础质量，揭示了软弱夹层的厚度及其分布。通过Ⅰ序灌浆和Ⅱ序灌浆前后的波速对比测试，评价了基础的灌浆效果，为基础质量验收提供了重要依据。

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软岩基本质量评价及强度特性试验方法研究

边智华, 张利洁, 景锋, 余美万

长江科学院院报. 2008, 25(5): 37-42.

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中-新生代软岩一般裂隙不发育，但孔隙多且胶结强度低，易扰动性显著，其岩块试验成果折减后进行岩体力学参数取值，普遍造成软弱地基力学指标远低于实际值，是目前工程界面临的一大困惑。通过对一批工程实测案例分析表明，中-新生代软弱岩体有别于多裂隙性岩体，岩块与原位试验结果相比具有反尺寸效应：现场岩体载荷试验的比例界限值、极限强度值分别大于Rc值的1.62～20倍、2.4～50倍，桩侧摩阻力试验参数值与现行有关规范Rc值折减法取值有明显提高，极软岩原位试验的变形模量大于岩块的试验值，实测岩体完整性指数Kv普遍大于1。采用基本质量评价的BQ法，该类岩体级别的划分主要由Rc值主导，实测Kv值不直接参与基本质量指标计算，它从物理意义上主要反映了软弱岩石坚硬程度低而易扰动的特性。软弱岩体的“原位性”即保持其天然结构和状态是保持软岩基本力学性质的关键，因此，原位岩体力学试验是研究其变形特性、地基承载力（桩端阻力）和桩侧极限摩阻力的必要选择，应在大量工程实例应用及成熟经验的基础上达到试验方法的标准化。

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深圳抽水蓄能电站水力劈裂试验研究

艾凯, 刘元坤, 韩晓玉

长江科学院院报. 2008, 25(5): 46-49.

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深圳抽水蓄能电站高压岔管区洞室内水压力高，为论证深圳抽水蓄能电站高压岔管区采用钢筋混凝土衬砌的可行性，进行了现场水力劈裂试验，测试裂隙岩体的抗劈裂能力和相应的P-Q曲线。试验结果表明：岔管围岩的劈裂压力大于1.2倍的内水压力。因此在做好防渗设计的基础上，采用钢筋混凝土衬砌方案是可行的。

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锦屏水电站坝区初始地应力场回归反演分析

谢红强, 肖明砾, 何江达, 黄桢

长江科学院院报. 2008, 25(5): 50-54.

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初始地应力场是影响岩体工程稳定性的重要因素之一，是岩土工程设计所需的基本指标。结合锦屏水电站坝区的工程地质条件以及实测地应力资料，采用三维有限单元法，引入灰色控制系统理论，对坝区的初始应力场进行回归分析，求出最优回归系数；实测点回归值与实测值的对比分析表明两者在量值和方向上接近，表明回归所得的应力场是合理的，从而获得坝区初始地应力场，为坝区高边坡、地下厂房的开挖模拟及长期稳定性提供了合理的三维初始应力场。

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清远抽水蓄能电站地应力场有限元回归分析

郭喜峰, 尹健民, 刘元坤, 艾凯

长江科学院院报. 2008, 25(5): 55-58.

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如何确定可供工程应用的岩体初始应力场，是岩土工程中一个急需解决的实际课题。在清远抽水蓄能电站三维有限元地质模型上施加不同的边界荷载，模拟地应力场的不同影响因素所产生的初始应力，并在现场地应力实测资料基础上，运用多元回归反演方法，预测了包括重要工程部位在内的整个工程区岩体地应力场。

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鄂西某隧道地应力场回归分析及其对工程稳定性影响

周春华, 郭喜峰, 周黎明, 刘元坤

长江科学院院报. 2008, 25(5): 59-62.

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针对软岩隧道施工中出现的围岩失稳工程难题，结合鄂西某深埋特长隧道的现场地应力测试，通过应用实测数据进行区域应力场回归分析及围岩关键部位变形的数值模拟，综合评价了应力场对该隧道围岩稳定性的影响。结果表明：该隧道测区围岩处于高应力区，且拱顶变形相对较大，围岩稳定性较差。分析结果与现场现象相吻合，说明该方法可行有效，可为隧道施工设计提供参考。

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山体斜坡附近有压隧洞最小覆盖厚度的解析解

吕爱钟, 许桂生

长江科学院院报. 2008, 25(5): 63-67.

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以重力作用下三角形山体的初始应力场解析解为基础，求出初始应力场的最小主应力值表达式，再根据有压隧洞的内水压力应小于拟开挖隧洞处的初始应力场最小主应力准则，给出了确定山体斜坡附近有压水工隧洞的位置、最小覆盖厚度及最小坡高的解析表达式。计算结果表明：一般情形下，最小覆盖厚度不但取决于山体的坡角，而且与隧洞所处的坡高有关；只有当山体的2个坡角相等且为45°或山体的2个坡面相互垂直时，隧洞的最小覆盖厚度才与坡高无关。山体的2个坡角都为45°时，隧洞的最小覆盖厚度是水头高度的0.565 6倍，这与修正的挪威准则给出的结果相同。

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地下洞室临时支护时效模型研究

章克凌, 范新, 李湘

长江科学院院报. 2008, 25(5): 68-71.

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利用弹性理论建立了轴对称圆形地下洞室临时支护失效临界时间的七参数模型，该模型可指导合理地确定流变岩体中洞室临时支护加固范围和强度、适时地施作永久被覆。模型表明：支护范围与围岩应力正相关，与支护体的强度负相关；在特定的应力状态和支护强度组合下，无论加固范围多大，临时支护都不能有效工作。最后讨论了模型参数的测算公式，给出了模型运用的算例。

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三维岩石随机裂隙网络的块体自动识别

殷德胜, 汪卫明, 陈胜宏

长江科学院院报. 2008, 25(5): 72-74.

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运用蒙特卡罗法模拟生成随机的结构面，在三维岩石块体系统自动识别方法的基础上，充分比较有限结构面和无限结构面相互切割成块体的异同，并结合基本的拓扑学原理，实现了三维岩石随机裂隙网络块体的自动识别，并有效地解决了多连通问题。算例表明了该方法的可靠性。

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隔水边界附近围岩渗透性变化时隧道涌水的渗流模型

张美静, 万力, 王芳, 王旭升, 胡伏生

长江科学院院报. 2008, 25(5): 75-78.

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根据各向同性岩石中隔水边界与水平方向的夹角，在岩石渗透性随深度呈负指数衰减条件下，分两种情况给出了二维稳定流隧道涌水量的解析解和数值解。分别对隔水边界距离和隧道埋深对隧道涌水强度的影响，以及岩体中上下水位的巨大差异进行了理论分析。此法可用于预测隧道涌水量，并给出了算例及关系曲线。

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既有溶洞对隧道围岩位移特征影响的数值试验

宋战平, 党宏斌, 李宁

长江科学院院报. 2008, 25(5): 79-83.

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隧道穿越既有溶洞岩体施工时，隧道围岩位移变化特性不同于一般隧道。结合山岭隧道新奥法施工现状，首次提出了隧道位移空间效应的“先期位移”、“开挖瞬时释放位移”、“前期位移”和“后期位移”的新概念。基于对位移空间效应特征的新认识，通过数值试验系统研究了既有水平溶洞对隧道位移空间效应的影响，研究表明：①水平溶洞的存在将导致隧道围岩径向位移在开挖前和开挖瞬间明显增大，位移释放率增加；②水平溶洞的存在使得溶洞附近围岩的整体性减弱，围岩先期变形主要集中在掌子面前2.0倍洞径以内，其后期变形在掌子面推进到1.5倍洞径后就基本完成。

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考虑地下水渗流影响的衬砌隧洞弹塑性分析

张黎明, 李鹏, 孙林娜, 王在泉

长江科学院院报. 2008, 25(5): 84-87.

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考虑地下水渗流场的作用，将含水围岩作为两相介质体，视外水压力为渗透水作用在围岩和衬砌应力场中的体积力，分别考虑围岩与衬砌的渗透系数，并基于岩体应变非线性软化特征，对衬砌隧洞进行弹塑性分析，得到了渗流场作用下围岩与衬砌的应力和位移解析计算式，并得到围岩开始产生屈服的极限应力。计算表明，当考虑渗透水压力作用时，围岩径向应力和切向应力都增大，并使围岩塑性区扩展；当隧洞围岩、衬砌材料的渗透系数差异显著时，不能简化为等渗透系数处理。

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高拱坝整体稳定问题的试验研究

姜小兰, 陈进, 孙绍文, 李宁, 刘桂生

长江科学院院报. 2008, 25(5): 88-93.

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针对高拱坝的整体稳定问题，阐述了地质力学模型试验研究技术、方法及应用。地质力学模型，在材料模拟方面，除必须模拟坝基岩体的力学变形特征外，还必须模拟坝体、坝基内部各种不连续面，如裂缝、断层、软弱夹层及具有显著连通率的节理裂隙的分布和力学性能，以及建筑物基础岩体的非线性特征。它不仅限于研究已知荷载条件下的某一状态，更重要的是研究在渐增荷载作用下直至破坏的整个变化过程，给出一个相当明显的形象直观概念和量值结论。锦屏高拱坝是目前世界上在建的最高双曲薄拱坝，大坝承受水压力巨大，坝址地质条件复杂，其设计和分析都是超出现行规范，使锦屏高拱坝的稳定安全性成为人们极为关注的问题。采用地质力学模型试验进行研究分析，以验证与评价锦屏高拱坝的整体稳定安全性，具有十分重要的意义。

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双连拱隧道穿越溶槽段结构稳定性影响分析

陈宇, 刘小兵, 张庆贺

长江科学院院报. 2008, 25(5): 94-98.

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采用弹塑性三维有限差分数值模拟计算的分析方法，对溶槽段、双连拱隧道偏压施工阶段结构稳定性进行了分析。研究结果表明：在弹性地基梁的跨中处是二次衬砌和中墙结构的最危险断面，容易发生拉裂与失稳破坏；溶槽充填物的物理性质对隧道结构的受力状态和稳定性有显著的影响；及时施作仰拱有利于结构的稳定，说明闭合结构对于改善结构的受力状态有显著的效果；中墙在单跨施工阶段处于不利的偏压状态，施工中应采取措施予以改善。

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乌东德水电站砼高拱坝拱端嵌岩深度选择地质研究

李会中, 向家菠, 王团乐, 翁金望, 黄华, 郝文忠, 易星辰, 刘振华

长江科学院院报. 2008, 25(5): 98-102.

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在简要叙述坝址基本地质条件的基础上，指出了影响建坝岩体质量的主要因素是岩体卸荷程度；分析阐明了河谷两岸岩体卸荷分带特征及工程地质特性，明确了弱卸荷/未卸荷岩体均可作为工程可利用岩体；并将平硐宏观地质调查与地震波、声波测试成果相结合，综合判定两岸拱座岩体卸荷状况，为拱端嵌岩深度的合理选择提供了重要依据。

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地震作用下节理岩体的抗震稳定性分析

林永亮, 李新星

长江科学院院报. 2008, 25(5): 103-106.

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基于统一强度理论和极限平衡原理，结合节理岩体的特点，提出一个能考虑岩体拉裂破坏及岩体种类等因素的边坡安全系数和永久位移的计算方法。初步分析了地震荷载作用下坡度、节理面倾角、拉裂深度、地震荷载及强度参数对抗震稳定性的影响。研究结果表明：随着中间主应力的发挥，边坡的安全系数相应增加，而永久变形明显地减小。在实际工程中，合理考虑中主应力效应的影响，能使岩土类材料的潜在强度得到充分发挥，也可间接地产生巨大的经济效益。

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基于强度折减的离散单元法在岩质边坡稳定性分析中的应用

周先齐, 徐卫亚, 钮新强, 郑文棠

长江科学院院报. 2008, 25(5): 107-110.

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离散元方法是一种用于非连续介质的数值计算方法，适用于岩体断层、节理、裂隙比较发育的岩质高边坡稳定性分析。强度折减法是一种在边坡稳定性分析中应用比较广泛的数值方法，其所认定的强度储备系数跟极限平衡所提出的稳定安全系数是等效的。将离散元方法与强度折减准则相结合，采用两套离散网格：密网格代表节理裂隙发育的工况；稀网格近似等效为岩体经过加固后完整性得到提高的工况，对构皮滩水垫塘高边坡进行了计算，分析了自然边坡及开挖边坡的稳定性，并对支护效果进行了评价，为工程的设计施工提供了参考。

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基于强度折减的离散单元法在岩质边坡稳定性分析中的应用

周先齐;徐卫亚;钮新强;郑文棠;

长江科学院院报. 2008, 25(5): 107-110,114.

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离散元方法是一种用于非连续介质的数值计算方法,适用于岩体断层、节理、裂隙比较发育的岩质高边坡稳定性分析。强度折减法是一种在边坡稳定性分析中应用比较广泛的数值方法,其所认定的强度储备系数跟极限平衡所提出的稳定安全系数是等效的。将离散元方法与强度折减准则相结合,采用两套离散网格:密网格代表节理裂隙发育的工况;稀网格近似等效为岩体经过加固后完整性得到提高的工况,对构皮滩水垫塘高边坡进行了计算,分析了自然边坡及开挖边坡的稳定性,并对支护效果进行了评价,为工程的设计施工提供了参考。

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基于摩擦学原理的土质边坡稳定性分析

孙强, 赵俊平, 王媛媛, 胡秀宏

长江科学院院报. 2008, 25(5): 111-114.

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地下水的存在给工程带来了巨大的危害。分析研究了地下水引起的接触面积的变化，并推导了饱水情况下平面滑动的临界角变化公式。λ越小，发生失稳破坏的临界角θ就越小。而地下水压力p的增加有助于接触面积A*的减小，造成了在水压作用下土体更容易发生失稳破坏。在地下水的作用下，剪切破坏的摩擦系数是一个变量。土体软化后，有利于边坡失稳。

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2008年, 第25卷, 第5期　
刊出日期：2008-10-01

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