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2014年, 第31卷, 第11期 
刊出日期:2014-11-01
  

  • 全选
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    水工岩石力学专辑
  • 王昆,王忠,高强
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    金沙江观音岩水电站双折混合坝中混凝土重力坝部分坝基位于中生代侏罗系中统蛇店组J2s砾岩、砂岩为主的滇中红层地层上,而岩石胶结物溶蚀现象不利于坝基岩体稳定。为此,在我国红层分布特点基础上,分析了滇中红层沉积、分布特征,系统地研究了红层坝基碎屑岩因胶结物溶蚀而出现的喀斯特现象以及岩体出现小的溶洞、溶孔、溶蚀裂隙及岩体解体、砂化、结构变坏等特征,并进行了红层坝基溶蚀岩体物理力学性质试验研究。结果表明溶蚀岩体分布特征及其岩体质量力学参数指标达到Ⅲa和Ⅲb类岩体质量要求,坝基适当处理可满足建基面要求。研究成果为坝基建基面确定、溶蚀岩体地质缺陷处理提供了依据。

  • 岩石力学特性与试验
  • 饶宏玲,曾纪全,庞明亮,刘忠绪
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    锦屏一级拱坝为世界最高拱坝,也是世界已经建成的最高大坝,地形地质条件极其复杂。通过锦屏一级拱坝岩体抗剪强度试验、试验特征点选取、参数统计方法以及典型滑块稳定计算等多方面的分析,对岩体抗剪强度参数的取值方法进行深入研究。研究结果表明对坝基岩体抗剪强度参数标准值的取值,国内外不同规范的规定有一定差异;岩体抗剪强度试验曲线上的某些特征点可采用易于确定的特征点经换算后得出;对同一工程,采用不同的抗剪强度参数统计方法,得到的抗剪强度参数会有一定差异,可能造成对坝肩抗滑稳定不一样的评价。研究成果可供类似工程借鉴参考。

  • 付建军,蒋武军,赵海斌,梅松华
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 12-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0032014,31(11):12-16
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    岩体流变是隧道锚长期稳定性研究重点之一。以FLAC3D软件中CVISC流变模型为理论基础,通过单轴压缩流变试验及接触面长期抗剪强度试验获得与岩体流变相关的力学参数,并将CVISC模型和获得的参数融入依托工程数值仿真模型,进行长期稳定性分析。分析结果显示隧道锚在1倍设计主缆力施加后100a内,锚塞体、围岩及锚塞体与围岩接触面长期变形小,较符合工程设计安全要求。上述研究思路与结果可为类似工程研究提供参考及借鉴。
  • 李攀峰,崔长武,陈奎,张绍成
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0042014,31(11):17-21
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    在高拱坝整个施工周期中,坝基岩体经历了开挖、卸荷、固结灌浆、大坝浇筑、加载等过程,其工程特性也必然发生相应变化。高拱坝浇筑完成后,坝基岩体综合变形模量是大坝安全评价、反馈分析等相关研究的重要参数,但该参数往往无法通过现场试验获得。针对这一问题,以溪洛渡水电站高拱坝为例,在坝基岩体地质条件、变形试验资料、钻孔弹模以及坝基岩体变形模量E0和纵波波速Vp相关关系综合研究的基础上,提出了适用于高拱坝施工完成后坝基综合变形模量取值的思路与方法。采用该方法研究得出溪洛渡高拱坝施工完成后河床坝基综合变形模量为11~14MPa。基于该参数进行三维数值模拟得到坝基岩体的变形值与监测成果基本一致,说明这种取值思路与方法是合适的。
  • 张利洁,朱杰兵,骆建宇,曾平
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    为获取岩土初始受损程度对岩石力学性质的影响,采用CT扫描技术对软岩(黏土岩)和硬岩(大理岩)的初始受损程度及其对单轴抗压强度的影响进行了研究。软岩受损是通过不同的保护条件使岩石受到损伤,硬岩受损是通过取样方式的不同致使岩样受损。CT扫描试验研究表明混凝土保护条件下受损软岩岩样的CT平均数最高,天然敞露条件下的次之,干湿循环条件下的最低,CT平均数高的对应的岩石单轴抗压强度就越高,CT平均数低的对应岩石单轴抗压强度也越低,受损程度不同的软岩CT平均数呈现一定的规律性。采用无损取样的硬岩岩样初始损伤的程度明显比常规取样的硬岩岩样初始损伤程度低。硬岩岩石的初始受损程度影响其抗压强度,无损取样的大理岩CT数和单轴抗压强度值均高于常规取样的大理岩的CT数和单轴抗压强度值。
  • 钟波波,张永彬,白象元,李宏
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 26-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0062014,31(11):26-30
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    运用岩石破裂过程分析软件RFPA-dynamic,通过对模型预置一组裂纹,研究裂纹倾角、岩桥倾角及双向荷载对裂纹扩展方式的影响。结果表明①单向动荷载作用下,裂纹倾角和岩桥倾角对裂纹扩展方式几乎没有影响,裂纹大致沿与荷载垂直的方向扩展;②单向动荷载作用下,声发射释放累积能量的过程大致分为4个阶段;③双向动荷载作用下,随着荷载比率的减小,裂纹的弯曲弧度增大,逐渐与水平荷载垂直;④双向动荷载作用下,岩桥倾角一定时,随着裂纹倾角的增大,裂纹扩展偏向竖直方向;⑤单向静荷载作用下,裂纹倾角和岩桥倾角对裂纹扩展方式有显著影响,而单向动荷载作用下,其对裂纹扩展方式却几乎无影响。
  • 方堃,吴琼,王姣,谭福林
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 31-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0072014,31(11):31-37
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    为研究巴东组异性层面剪切特性的影响因素及其作用规律,并探讨其剪切破坏的细观演化机理,以巴东组典型粉砂质泥岩和泥灰岩间异性层面为研究对象,在室内试验成果的基础上确定壁岩细观参数,基于颗粒流软件开展直接剪切数值试验,结果表明巴东组典型异性层面剪切曲线介于粉砂质泥岩和泥灰岩同性层面;异性层面剪切力学特性受到表面形态、法向应力和壁岩组合的影响;此外,异性层面的剪切破坏演化过程受表面形态影响,锯齿状异性层面的剪切破坏主要沿软弱壁岩从两侧向中部逐渐演化,平直状异性层面的剪切破坏主要沿接触面软弱壁岩一侧均匀同步演化。提出了异性层面与软岩同性层面抗剪强度之比与壁岩组合系数及法向应力之间的关系表达式,认为巴东组异性层面层间滑动是导致该组易滑地层岩体失稳破坏的重要原因。
  • 郑星,张胜
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    引入基于RMR岩体分级指标的Sheorey岩体强度准则,根据σ1-σ3平面上用线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则对非线性准则进行拟合的原则,利用最小二乘法推导出相应的等效M-C强度参数,并给出等效强度参数的通用表达式,方便利用Sheorey准则评价岩体的强度及稳定性。之后,通过一个算例比较了Sheorey准则与Hoek-Brown准则的M-C等效强度参数。分析结果表明,两准则的等效强度参数具有良好的吻合度。
  • 尹健民,周春华,李云安,崔东,汪洋
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 42-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0092014,31(11):42-46
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    在地应力实测资料匮乏的北疆阿尔泰地区,对某深埋引水隧洞进行了水压致裂法地应力场测试。实测结果与区域构造应力场的对比分析表明,研究区域为构造型应力场,最大水平主应力方位与地震的震源机制解一致,呈NNE向,与区域构造应力场相吻合;且埋深约300m以上,平均水平应力与铅直应力的比值不再变小(接近1.0)。应加强该区深部构造应力场研究,重视现场实测手段的应用,提高对区域应力场的宏观把握,为指导类似深埋工程的设计和施工提供参考。
  • 郭喜峰,晏鄂川,吴相超,刘传中
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 47-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0102014,31(11):47-50
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    某水库工程的双曲拱坝基岩为上软下硬的近水平层状岩体,不同高程的岩体性状差异明显。首先对坝址区主要持力层岩体进行岩体质量分级,其次对薄层灰岩、钙质泥岩夹泥质白云岩进行了抗剪试验与变形试验,试验结果与所在岩层的岩体质量分级及结果相符。最后根据坝基岩体力学特征提出了工程建议。
  • 谭新,蒲瑜,彭伟
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 51-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0112014,31(11):51-55
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    声波在岩石中的传播速度与岩石强度、变形特性密切相关。以重庆红层地区的169个泥岩样品为研究对象,运用单轴抗压强度试验、单轴压缩变形试验及声速测试等方法进行对比试验研究,采用不同函数关系建立了红层泥岩单轴抗压强度R、弹性模量Ee与纵波声速VP的关系,比较分析认为红层泥岩采用二阶多项式表达它们的关系最佳,红层泥岩单轴抗压强度R与纵波声速VP经验关系为R=4.7×10-6×V2P-0.0234VP+33.771;Ee与纵波声速VP经验关系为Ee=0.0037×V2P-19.312V2P+27333。结合某工程地勘钻孔声波测试成果,运用建立的相关关系对岩体力学参数进行了计算分析,提出了该场地的单轴抗压强度建议值为5~6MPa,岩体弹性模量建议值为2000~3000MPa。
  • 坝基与边坡分析
  • 彭仕雄,陈卫东
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    岸坡岩土体地质结构复杂,塌岸模式众多,塌岸预测参数难以准确获取。在10多座大型水库大量塌岸参数现场调查统计的基础上,分析了塌岸参数的影响因素(包括土体的类型、成因、时代、结构组成等地质因素)、库水的软化作用、库水升降形成的动水作用、风(波)浪冲刷作用,提出了塌岸预测参数的现场调查法、工程类比法、基于分形理论的颗粒组成分析水下稳定坡角分析法等取值方法,给出了基于土体野外地质定名、室内土工试验定名及地质成因相结合的各种类型土体塌岸预测参数取值体系。
  • 张世殊,裴向军,王仁坤,冉从彦,余挺,赵小平,田雄
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0132014,31(11):60-65
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    二古溪边坡位于四川省理县狮子坪水电站库区,2013年9月水库蓄水高度升至2540m后,边坡出现强烈变形,致317国道阻断至今。初步分析边坡在河谷快速下切过程中,坡体内岩体应力释放产生向临空面的位移,由于存在软硬两种岩体,变形过程中产生了不协调变形,软岩的变形位移量大而硬岩较小,致使在硬岩中形成应力集中,当应力大于硬岩强度时,硬岩发生破坏。5.12汶川地震、公路开挖及降雨进一步加剧边坡的倾倒破坏,随后坡体逐步达到应力平衡。通过大量现场地质调查,并结合钻孔岩芯、变形监测对二古溪边坡倾倒变形成因进行研究,结果表明二古溪倾倒边坡属于软硬岩互层的早期倾倒边坡,在地震作用下边坡岩体造成了损伤,蓄水与强降雨加剧了边坡的变形;目前边坡处于应力调整期,变形将会持续较长的一段时间,蓄水位升高无疑还将加剧其变形。
  • 付敬,黄书岭,吴勇进,职承杰
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    亭子口大坝是修建在典型红层地区的混凝土重力高坝,岩层地质特点是地层倾角平缓,软弱夹层较多,这对大坝的深层抗滑稳定十分不利。在现阶段,等K法仍是重力坝深层抗滑稳定的主要分析方法,但在实际操作中,抗力角的不同取值对安全系数结果影响很大。重点分析了亭子口重力坝坝基深层抗滑稳定安全性,采用有限差分强度折减方法和刚体极限平衡等安全系数法对比研究了坝基深层滑面的差异和变化规律,探讨了刚体极限平衡方法中抗力角的合理取值,可为重力坝坝基抗滑稳定设计提供参考依据。
  • 郑惠峰,吴关叶,徐建荣
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 71-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0152014,31(11):71-75
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    左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。
  • 肖华波,王刚,郑汉淮,夏万洪
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 76-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0162014,31(11):76-80
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    结合坡体结构分析及有限差分计算,研究了唐古栋滑坡在历史上河谷下切过程中边坡应力、应变发展规律,得出了前缘缓倾坡外结构面发育类高边坡变形破坏机制可归纳为“卸荷拉裂—滑移(压致)拉裂—剪断”3段式机制的结论。基于变形破坏机制研究及数值模拟计算,分析出唐古栋滑坡上游侧变形体在楞古水电站下坝段蓄水、地震工况共同作用下,锁固段岩体内应力集中明显、塑性破坏严重,可能导致边坡整体高速失稳。
  • 周黎明,肖国强,王法刚,付代光
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 81-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0172014,31(11):81-86
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    姚家坪水利枢纽工程两岸边坡稳定性研究内容包括边坡卸荷带划分和卸荷岩体质量评价2部分。通过采用小排列折射波法,有效消除了试验平洞开挖后形成的岩体松动区对边坡卸荷带划分的影响,获得了边坡内部与风化卸荷有直接关联的未扰动层原岩波速;根据平洞地质素描和波速测试资料分析高边坡岩体卸荷带的风化卸荷特征;按照国家工程岩体分级标准,根据平洞波速和室内岩石力学试验求取卸荷区岩体的BQ值及其分布规律,最终达到了充分了解和掌握该工程边坡岩体稳定条件的目的。
  • 王俤剀,王界雄,董瑜斐
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    通过长期的工程实践和总结,针对西南岩石高边坡特殊的地质特点,提出了边坡表面、浅部、深部和微震监测相结合的新型变形稳定监测方法;利用边坡监测成果,结合地质条件和边坡失稳模式,对大岗山右岸边坡卸荷裂隙密集带变形的施工响应关系进行分析,总结卸荷裂隙密集带的变形特征,并分析其对边坡稳定的影响,最后通过与RFPA3D数值模拟的结果进行对比,常规监测、微震监测、数值模拟成果相互验证了卸荷裂隙密集带对边坡安全稳定的影响主要体现在边坡岩体沿结构面的错动变形上。
  • 刘丽娟,游湘,顾成壮
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 92-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0192014,31(11):92-96
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    新龙水电站是雅砻江上游梯级电站开发甘孜—新龙段4级开发中的第4级电站,是以发电为主的电站。水电站右岸近坝库段大范围发育有倾倒变形体,总体积约1600万m3。该变形体在水库蓄水后,受地下水位升高、浸泡影响,变形体岩体的抗剪强度指标降低,极易导致变形体边坡失稳,从而对大坝、泄洪(放空)洞、电站引水口等建筑物安全构成威胁。针对该倾倒变形问题,通过对倾倒变形体工程地质特性及失稳模式等分析,建立边坡离散元的数值计算模型,得出岩体倾倒变形特征和变形破坏机理发展过程,从倾倒变形体的变形特征上来看(以地震工况为例),边坡变形体破坏主要位于强倾倒变形体中,弱倾倒变形体破坏不明显。强倾倒变形体主要表现为向临空面方向发生倾倒—弯曲—拉裂—折断的变形破坏模式,先在坡脚及顶部发生剪切破坏,中间形成锁固段,后剪切贯通整体下滑,成果可为倾倒变形体的稳定性评价及工程开挖施工提供借鉴。
  • 地下洞室围岩稳定
  • 王建洪,贺如平,魏映瑜
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 97-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0202014,31(11):97-101
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    为分析大岗山水电站地下厂房洞室群施工开挖过程中围岩的稳定性状况,采用多元回归分析方法反演了厂区初始地应力场,提出了厂区初始地应力的分布函数;根据建立的地下厂房三维数值计算模型,获得洞室开挖后围岩位移场、应力场和塑性区的变化规律。计算结果表明大岗山地下厂房洞室群开挖后围岩整体是稳定的,洞周分布的软弱岩脉是影响围岩稳定的关键因素,在地下厂房施工过程中,必须对软弱岩脉和开挖暴露的破碎带进行超前注浆加固处理。计算成果有效指导了工程的设计与施工。
  • 沙椿,李彪,徐奴文,戴峰,何刚,雷英成
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 102-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0212014,31(11):102-107
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    猴子岩水电站地下厂房开挖跨度大,其上覆岩体构造和受力条件复杂,开挖卸荷过程围岩稳定一直都是贯穿工程始终的重点和难点问题。目前常规监测手段难以对地下厂房围岩内部可能存在的微破裂进行有效监测和揭示,为实时分析开挖过程地下洞室群围岩变形和稳定性,2013年4月在猴子岩水电站地下厂房安装了高精度微震监测系统,实现了开挖卸荷过程地下工程深部围岩微破裂实时定位和分析。监测结果表明微震活动性时空演化规律可以很好地揭示地下厂房岩体内部微破裂萌生、发育、扩展、相互作用和贯通直至宏观变形机制;同时,微震监测可以随厂房开挖工况动态识别和圈定围岩微破裂集中区域及其潜在变形失稳风险区域。最后,借助物探检测声波测试成果,建立微震活动性与岩体质量之间的联系。研究结果可供猴子岩水电站地下厂房下阶段开挖与支护参考和借鉴,也为类似深埋地下工程围岩稳定性预测和评价开辟了一条新的思路。
  • 张罗彬,程丽娟,侯攀
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    猴子岩地下厂房区域地质构造复杂,洞室群埋深大,位于以水平构造应力为主的高—极高地应力区。与一般高地应力情况不同的是,猴子岩厂区第一、第二主应力均较高,分别达到36.43MPa和29.82MPa,使得高地应力对洞室高边墙的不利影响不能通过调整厂房轴线来规避,这为洞室施工和支护设计带来较大挑战。从工程施工过程中出现的变形破坏现象以及位移、支护应力监测资料、声波检测资料入手,归纳高第二主应力下大跨度地下洞室群的变形破坏特征为①岩爆现象普遍;②围岩变形量及破坏深度大;③锚固支护结构负荷水平高。对围岩变形破坏机理作初步探讨,并根据支护效果总结了高第二主应力下支护设计和支护措施的经验,可为高第二主应力条件下大跨度洞室围岩的稳定分析提供参考。
  • 王继敏,吴新霞,曾雄辉,严鹏
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 114-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0232014,31(11):114-119
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    以横穿锦屏山脉、平均埋深达到1500~2000m的锦屏辅助洞爆破开挖过程中岩爆控制为背景,介绍了辅助洞沿线岩爆分布规律及基于应力解除爆破和控制爆破技术的岩爆控制措施。辅助洞岩爆的沿线分布表明施工过程中岩爆的防治应该一方面改善围岩应力集中的程度,另一方面降低岩体的储能能力。强烈和极强岩爆洞段应力解除爆破应特别重视掌子面前方和两侧围岩中应力集中区的解除,爆破孔的间距宜在1~2m之间,不宜过大,否则将影响应力解除的效率和效果。另外,通过改善洞室周边轮廓形状、调整钻孔作业顺序和控制爆破进尺在2m以内等措施,改善了应力状态、减小了爆破扰动,对控制强烈岩爆和极强岩爆发生的频率和等级起到了积极作用。对类似深埋隧洞开挖过程中的高应力动力破坏控制具有一定的参考价值。
  • 汪洋,尹健民,李永松,周春华,艾凯
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0242014,31(11):120-124
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    针对锦屏二级水电站深埋引水隧洞开挖卸荷引发的岩爆问题,通过数值模拟研究了洞壁围岩卸荷范围和卸荷程度对岩爆的影响效应。研究结果表明随着围岩卸荷范围和卸荷程度的增大,潜在的岩爆动力源区逐步向围岩深部转移,发生岩爆的可能性进一步减小。相比较而言,围岩的卸荷程度比围岩的卸荷范围对岩爆的影响效果更为显著。研究成果为深部地下工程岩爆防治提供了理论依据。
  • 刘乃飞,李宁,菅强
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 125-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0252014,31(11):125-130
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    针对当前商业软件分析速度难以满足信息化施工时效性的这一关键难题,结合课题组多年的研究成果,提出了一种全新的解决思路。首先概化出对隧洞稳定性影响较大的4大类15个参数,并拟定系统的数值试验方案;然后建立数值分析结果和各影响因素的关系数据库,并以此为样本借助BP神经网络技术构建双断层洞室稳定性快速分析系统;最后用该系统对拉西瓦水电站厂房稳定性进行了分析。洞周变形误差小于20%,满足工程要求,表明该系统具有较好的可靠性。
  • 王帅,唐爱松,熊诗湖,黄书岭
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 131-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0262014,31(11):131-135
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    依托大岗山水电站工程的地下洞室群,运用离散元法模拟了不同地质结构组合切割条件下地下洞室开挖支护过程,研究锚杆支护对不同岩体结构变形、应力状态、损伤区影响的改善作用,探讨了节理岩体中锚杆加固机理。结果表明锚杆加固作用是随着节理相对错动和应力调整逐步发展的;受限于锚杆与结构面这种相互作用机制,锚杆并不能有效改善围岩应力状态;锚杆加固作用主要体现在增强结构面抗剪强度和抗拉强度上,提高了关键块体的安全系数并阻止块体的塌落;通过与监测数据对比表明,离散元锚杆单元模型可反映出工程实践中锚杆对岩体的支护效果。
  • 工程设计与施工监控
  • 王仁坤,张冲,陈丽萍,钟贻辉
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 136-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0272014,31(11):136-142
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    规范中的拱坝结构设计安全度并不完全代表拱坝结构的实际安全度,两者之间存在一定的差异,从而造成业界难以合理认识拱坝安全度的真实水平。结合国内数座已建、在建特高拱坝相关资料,基于多拱梁法,通过拱坝混凝土实际强度这一影响因子的探讨及修正,以及大坝结构最大可能应力的修正,推导出了拱坝结构的实际可能安全度。分析认为,当前规范对应的安全控制标准可以确保拱坝结构实际安全度大于1.0,实际安全裕度是较为合理可靠的。
  • 谈小龙
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 143-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0282014,31(11):143-148
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    单测点时序分析模型是单一的独立模型,没有充分考虑同类监测点空间变形上的相关性,往往不能反映边坡的整体变形趋势和规律。在单测点灰色预测模型基础上,将聚类分析方法应用于边坡监测数据的时间序列关系分析,并考虑多测点的空间关联性,建立多测点整体变形预测模型。结合锦屏一级水电站边坡工程进行应用研究。结果表明,多测点整体变形预测方法的可靠性与准确性明显高于单测点预测模型。
  • 周钟,蔡德文,沙椿,徐奴文
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 149-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0292014,31(11):149-154
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    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。
  • 游湘,杨涛,张旻,杨鹏飞
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    锦屏一级水电站右岸进水口引渠边坡高陡,设计阶段无法准确确定其工程地质条件,因此需要在施工期根据新揭露的地质情况,进行动态稳定性设计。施工初期开挖揭示边坡体主要以底滑面gyj3为控制性结构面,论文讨论了底滑面参数的确定方法以及相应的块体稳定性。坡体开挖至1860m高程,揭露出控制性底滑面g8sz-1,论文讨论了其产状确定过程,为避免底滑面g8sz-1在开挖面直接出露,重新设计优化了1827m平台体型;建立三维数值计算模型,分析优化体型后的块体变形特征,采用底滑面点安全系数法分析支护布置方案。施工完建后通过对边坡体监测资料的反馈分析,论证了支护后块体的稳定性。研究可为水电工程高陡边坡的动态施工设计提供借鉴。

  • 王渭明,曹正龙,李强
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 160-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0312014,31(11):160-165
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    青岛地铁2号线枣李区间隧道下穿李村河,隧洞顶部位于强风化花岗岩层中,上覆有粉质黏土层和砂层,必须确保不破坏上部天然隔水层,并达到快速安全穿越的目的。首先根据地质条件和施工经验初步选定了5个施工方案;再利用数值方法模拟隧道开挖过程,考虑施工速度、开挖步距离、开挖方式和支护结构对围岩变形和塑性区的发展范围的影响,研究各方案下隧道围岩的变形规律,比对控制点变形量和拱顶沉降变化曲线,在5个方案中选取最合适的方案;最后针对确定的施工方案,以穿河隧道上覆岩层塑性区范围、隧道沉降和收敛值为控制指标,进行了施工参数的二次优化。在确保隔水层隔水效果的前提下,提高施工速度,为隧道安全、快速施工提供了科学依据和技术指导。
  • 冉从勇,何兰,余学明,叶发明
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 166-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0322014,31(11):166-171
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    瀑布沟大坝为砾石土心墙堆石坝,如果上游库首右岸拉裂变形体边坡失稳,滑体涌浪是土石坝的重大安全隐患,可能堵塞引水和泄水建筑物进口,影响其正常运用。综合考虑各因素后,库首右岸拉裂变形体按B类1级边坡设计。边坡分为松动带、拉裂变形带和正常岩体3个带,表层以小规模塌滑为主,后退式地逐步发展;深部变形以卸荷拉裂为主。在地质条件详细勘探的基础上,分析坡体拉裂变形体结构和破坏模式,并进行边坡稳定性分区和计算分析。根据坡体变形和破坏特点,结合瀑布沟工程总体施工进度安排,采取不开挖、强支护(深层锚索与浅层支护相结合)、分区和分期支护、整体控制的加固措施,实时监测成果并进行动态设计和调整。根据一期、二期初步治理后的监测分析表明变形已趋缓、无异常变形的迹象、未出现滑移带,但仍需要重视边坡监测成果的反馈分析,为后期支护设计优化提供依据,以确保边坡的长久安全稳定。瀑布沟库首右岸拉裂变形体位治理的设计思路、加固措施、计算方法、监测手段及评价过程,可为其它类似变形体边坡的治理提供借鉴。
  • 王晓东,伍小玉,吴新霞,张丹
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 172-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0332014,31(11):172-176
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    高砾石土心墙堆石坝过渡料对坝体的变形协调至关重要,要求过渡料级配连续良好,规范规定最大粒径宜≤300mm。过渡料的平均块度d50一般仅为15~55mm,当料源为花岗岩等硬岩时,爆破开采难度大。结合长河坝水电站过渡料开采爆破试验,介绍了通过适当增加爆破单耗、合理布置炮孔间排距以及采用微差顺序起爆网路等技术,可以通过爆破法直接开采过渡料,并结合试验成果对Kuz-Ram模型中不均匀指数进行了修正。完整致密坚硬岩体爆破开采过渡料应选择可爆性较好的区域,爆破器材选择高威力成品乳化炸药以及高精度雷管等,可通过降低单孔装药量,加密炮孔间、排距和控制台阶高度等,来控制爆破块度。试验研究成果对有严格级配和粒径要求的堆石坝坝料爆破开采有一定的参考价值。
  • 邓建华,邱山鸣,杨弘
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    锦屏一级水电站左岸边坡是目前水电工程开挖高度最高、开挖规模最大、稳定条件最差的边坡工程之一,其中由几组构造结构面切割成的变形拉裂体对整个边坡的稳定性尤为重要。介绍了拉裂体施工期监测情况,依据监测资料运用了对比法、因素分析法和特征值统计法等,并结合地质条件和施工信息对拉裂体变形在时间演化规律和空间分布特征等进行了综合分析。综合分析表面、浅部及深部的变形监测资料结果表明经开挖支护后变形拉裂体与边坡整体变形特征总体一致,历经6年多的考验,已趋于稳定。
  • 李鹏,卢文波,吴新霞,陈明,严鹏
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 182-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0352014,31(11):182-188
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    为了更好地控制爆破振动的影响,通过理论分析推导了三角形爆炸荷载的频域表达式及球状药包、长柱状药包爆炸诱发振动的频域解析解,并采用基于爆炸荷载等效模拟的动力有限元方法分析了单孔爆破诱发振动的主频衰减规律,在此基础上讨论了爆源因素对岩体开挖爆破振动频谱特性的影响。结果表明,爆源因素对爆破振动频谱构成及主频衰减规律具有一定的影响。爆破荷载上升时间主要影响爆破振动的频谱范围;爆破荷载持续时间、装药量及装药结构等因素主要影响爆破振动频谱的高低频成分比例及主频衰减速度。
  • 占学军,吴从清,雷吉飞,郑元福
    长江科学院院报. 2014, 31(11): 189-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.11.0362014,31(11):189-194
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    根据锦屏一级水电站左岸抗力体处理开挖的特点,在实测质点振动速度和宏观调查等手段的基础上,提出了爆破对排水洞、帷幕洞、置换洞、置换斜井影响沿其振动最大方向振动传播规律的经验公式,以及保证爆破对相邻洞新浇混凝土的影响满足要求的措施。实验结果表明,坝基排水洞的振动控制是重点,最大单段药量以及掏槽孔轴向与洞轴向夹角适当,并在合理安排相关部位开挖与支护时段的情况下,就可以满足相应的安全控制标准,但为安全起见,仍应从严控制最大单段药量。此外,还对爆破振动的控制以及影响振动峰值大小的因素等进行了进一步的分析,可供类似工程开挖参考。