大型分岔隧道圍巖穩(wěn)定與支護(hù)三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)

針對(duì)大崗山雙曲拱壩的工程地質(zhì)問(wèn)題,采用三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù),研究壩體和壩肩從加荷到破壞的整個(gè)過(guò)程和機(jī)制。試驗(yàn)過(guò)程模擬大壩基礎(chǔ)的不連續(xù)巖體條件、巖體力學(xué)特性和整體雙曲拱壩。試驗(yàn)考慮拱壩上游超載情況,同時(shí)還模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度弱化的影響,為此研制適合該工程的變溫相似材料及試驗(yàn)?zāi)M新技術(shù),并在一個(gè)模型上進(jìn)行強(qiáng)度儲(chǔ)備與超載相結(jié)合的綜合法試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果給出拱壩在正常蓄水位和降強(qiáng)之后超載作用下的位移場(chǎng),獲得壩體和壩肩的變形及分布特征、內(nèi)部斷層典型測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移,揭示拱壩壩體和壩基失穩(wěn)前后裂縫發(fā)展的全過(guò)程及其破壞機(jī)制。得到強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)為1.25,超載系數(shù)為4.0～4.5,確定拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定安全度為5.0～5.6。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性,并針對(duì)壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出加固處理措施建議。

介紹了牛頭山雙曲拱壩三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn),包括模型設(shè)計(jì)、模型制作、加荷和量測(cè)等。試驗(yàn)給出了拱壩在正常蓄水位荷載作用下的位移場(chǎng),測(cè)出了壩體、壩肩、斷層出露處以及壩基內(nèi)部斷層各部位的位移,揭示了拱壩壩體和基礎(chǔ)失穩(wěn)前位移和裂縫發(fā)展的全過(guò)程及其破壞機(jī)理。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性,并得到拱壩的整體安全度。

拱壩作為一種安全性及經(jīng)濟(jì)性均較優(yōu)的壩型,在世界各地都得到了廣泛的采用。然而拱壩對(duì)地形地質(zhì)條件的要求較其它任何壩型都高,壩肩的穩(wěn)定與否,將直接關(guān)系到工程的正常運(yùn)行和安全性。所以拱壩壩肩穩(wěn)定是拱壩設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。錦屏一級(jí)水電站壩址具備修建高拱壩的優(yōu)越地形條件,但地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,壩肩抗力體內(nèi)部存在斷層、層間擠壓帶、煌斑巖脈x及深部裂縫等不良地質(zhì)構(gòu)造,直接影響到拱壩壩肩的整體穩(wěn)定安全性,需要開展壩肩穩(wěn)定深入研究。本文采用強(qiáng)度儲(chǔ)備與超載相結(jié)合的三維地質(zhì)力學(xué)模型綜合法試驗(yàn)對(duì)錦屏一級(jí)拱壩壩肩的地形、地質(zhì)條件進(jìn)行模擬,研究拱壩壩肩的穩(wěn)定性。通過(guò)破壞試驗(yàn)得出了壩體與壩肩變形及分布特征、壩肩破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,確定了壩肩綜合試驗(yàn)法穩(wěn)定安全度,并針對(duì)壩肩薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

采用相似材料模型試驗(yàn)方法,對(duì)軟巖隧道在以豎直地應(yīng)力為主和水平地應(yīng)力為主兩種情況下圍巖壓力分布規(guī)律進(jìn)行了研究.研究結(jié)果表明,隧道圍巖應(yīng)力升高區(qū)在隧道周圍1倍洞徑之內(nèi),應(yīng)力集中系數(shù)約為1.2~1.5.因圍巖應(yīng)力重分布而出現(xiàn)塑性區(qū),高應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移.隧道施作襯砌后,隨著洞周圍巖應(yīng)力進(jìn)一步釋放,塑性區(qū)繼續(xù)擴(kuò)張,應(yīng)力升高區(qū)也進(jìn)一步向圍巖深部發(fā)展,洞周的應(yīng)力集中現(xiàn)象有所減小.隧道邊墻中部、拱肩、拱頂是比較關(guān)鍵的部位,應(yīng)加強(qiáng)支護(hù).

偏壓連拱隧道圍巖穩(wěn)定性模型試驗(yàn)與數(shù)值分析——按彈性階段相似原則進(jìn)行偏壓條件下連拱隧道的室內(nèi)模型試驗(yàn)，模擬連拱隧道的施工工況，研究iii級(jí)圍巖地質(zhì)條件下，偏壓連拱隧道開挖的可行性．采用壓力盒、數(shù)碼相機(jī)、沉降板等儀器量測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中隧道圍巖應(yīng)力和位移...

針對(duì)某高拱壩壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,兩岸壩肩巖體內(nèi)存在斷層、煌斑巖脈、層間擠壓帶、深部裂隙等各類軟弱結(jié)構(gòu)面等工程地質(zhì)問(wèn)題,本文利用三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù),采用強(qiáng)度儲(chǔ)備與超載相結(jié)合的綜合法試驗(yàn)方法,研究了壩體和壩肩從加荷到破壞的整個(gè)過(guò)程,試驗(yàn)中充分考慮了影響壩肩壩基穩(wěn)定的各種因素,既考慮拱壩上游超載情況,同時(shí)還重點(diǎn)模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度弱化的影響。通過(guò)試驗(yàn)獲得了壩肩壩基的變形及分布特征、失穩(wěn)的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明:拱壩整體穩(wěn)定安全度約為4.7～4.9,拱壩的基礎(chǔ)處理效果較好,并針對(duì)壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

在軟弱破碎圍巖中進(jìn)行隧道開挖,往往因巖體應(yīng)力過(guò)大或圍巖過(guò)分變形而導(dǎo)致開挖面失穩(wěn)破壞,并引發(fā)隧道塌方事故。本文以ⅳ類破碎圍巖為參照對(duì)象,首先將其等效為單一均值地層,隨后利用相似模型材料對(duì)隧道地層進(jìn)行模擬,并在不同加載模式下再現(xiàn)隧道開挖,研究了開挖面的破壞模式及其漸進(jìn)破壞特征。結(jié)果表明,在緩慢加載模式下,開挖面呈穹頂式塌方,而在快速加載模式下,開挖面呈通天型塌方;隧道開挖后的初期,開挖面上部范圍巖體的側(cè)向位移較大,而在后期底部巖體側(cè)向位移迅速增大,并最終形成自下而上的破壞面;隧道開挖后,開挖面前方巖體水平向應(yīng)力增量最大值位于開挖面上部但靠近隧道中線的位置,而豎向應(yīng)力增量最大值則始終位于開挖面輪廓的頂部。

地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)是根據(jù)一定的相似原理對(duì)特定工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行縮尺研究的一種方法。地質(zhì)模型是客觀物理實(shí)體的再現(xiàn),在滿足相似原理的條件下,能夠真實(shí)反映巖土介質(zhì)的基本力學(xué)變形特性。要進(jìn)行模型試驗(yàn),就必須有相應(yīng)的模型試驗(yàn)裝置。根據(jù)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的特點(diǎn),本文研制出一種能實(shí)施同步非均勻加載的組合式地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由盒式臺(tái)架裝置、變荷加載板和液壓加載控制試驗(yàn)臺(tái)組成,其具有尺寸可調(diào)、加載規(guī)模大、持荷穩(wěn)定的顯著優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用該系統(tǒng)對(duì)一大型分岔隧道工程進(jìn)行了三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究,有效揭示了分岔隧道圍巖位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律和巖錨支護(hù)效應(yīng)。

采用三維地質(zhì)力學(xué)模型綜合法試驗(yàn),探討在超載和強(qiáng)降的綜合影響下溪洛渡高拱壩壩肩、壩基的穩(wěn)定安全度;分析大壩及壩基、壩肩的變形分布特征,揭示大壩與壩基的變形過(guò)程和破壞機(jī)理。試驗(yàn)表明,在未計(jì)入滲壓及地震荷載工況下,壩肩綜合穩(wěn)定安全系數(shù)為6.3;在超載情況下,壩肩變位不對(duì)稱,壩肩破壞形態(tài)也不對(duì)稱,總體上左岸比右岸破壞較重。在超載后期,受壩基附近層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶的影響,壩基面徑向變位較大,基礎(chǔ)約束相對(duì)較弱,因此,加強(qiáng)對(duì)壩基的加固處理十分重要。

針對(duì)錦屏一級(jí)水電站左岸1960m高程以上邊坡的地形地質(zhì)條件,采用地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的方法,利用超載法進(jìn)行破壞試驗(yàn)研究,定性掌握邊坡變形破壞的全過(guò)程,定量分析邊坡的變形和應(yīng)力變化情況;探明了邊坡變形破壞的趨勢(shì),得出了邊坡基本穩(wěn)定的結(jié)論。

小灣水電站是瀾滄江中下游河段梯級(jí)開發(fā)的“龍頭”水庫(kù),大壩為292m高的雙曲拱壩,壩址具備修建高拱壩的優(yōu)越地形條件,但地質(zhì)條件較為復(fù)雜。針對(duì)小灣拱壩1210m高程壩肩的地形地質(zhì)條件,對(duì)壩肩未進(jìn)行加固處理方案,采用地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)方法,抓住影響壩肩穩(wěn)定的主要因素,利用超載法進(jìn)行破壞試驗(yàn)研究,分析壩體及壩肩變形分布特征,探討壩肩失穩(wěn)的破壞過(guò)程、破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,確定壩肩超載穩(wěn)定安全度。

錦屏一級(jí)水電站是雅礱江干流上的重要梯級(jí)電站。工程主要開發(fā)任務(wù)是發(fā)電,同時(shí)還兼有攔沙、防洪、蓄能作用。該工程大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高305m,為目前世界上最高拱壩。壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,兩岸谷坡為近千米的高陡邊坡,兩壩肩巖體內(nèi)存在斷層、煌斑巖脈、層間擠壓帶、深部裂隙等各類軟弱結(jié)構(gòu)面,對(duì)拱壩壩肩壩基穩(wěn)定帶來(lái)不利影響。采用三維整體地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究方法,研究了錦屏一級(jí)高拱壩壩肩壩基的整體穩(wěn)定性。試驗(yàn)中充分考慮了影響壩肩壩基穩(wěn)定的各種因素,既考慮拱壩上游超載情況,同時(shí)還重點(diǎn)模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度弱化的影響,為此研制了適合該工程的變溫相似材料及試驗(yàn)?zāi)M新技術(shù),并在一個(gè)模型上進(jìn)行了強(qiáng)度儲(chǔ)備與超載相結(jié)合的綜合法試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)獲得了壩肩壩基的變形及分布特征、失穩(wěn)的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理,確定了拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定安全度為4.7～5.0,評(píng)價(jià)了工程的安全性,并針對(duì)壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

在保證大壩穩(wěn)定設(shè)計(jì)時(shí),除了數(shù)值模擬方法外,對(duì)高壩還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)。本文敘述了地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的工程意義,列舉了多個(gè)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)實(shí)例,并對(duì)試驗(yàn)方法及安全系數(shù)做了分析。

江口雙曲拱壩整體穩(wěn)定地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究——為了對(duì)江口拱壩基礎(chǔ)處理方案進(jìn)行驗(yàn)證，弄清大壩在正常荷栽作用下的位移場(chǎng)，了解拱壩和拱座的整體穩(wěn)定，采用地質(zhì)力學(xué)模型進(jìn)行了試驗(yàn)研究，全面模擬了江口大壩基礎(chǔ)的不連續(xù)巖體條件、巖石力學(xué)性質(zhì)和基礎(chǔ)處理方案，揭...

錦屏高邊坡穩(wěn)定地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究——針對(duì)錦屏一級(jí)水電站左岸1960m高程以上邊坡的地形地質(zhì)條件，采用地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的方法，利用超載法進(jìn)行破壞試驗(yàn)研究，定性掌握邊坡變形破壞的全過(guò)程，定量分析邊坡的變形和應(yīng)力變化情況；探明了邊坡變形破壞的趨勢(shì)，得...

針對(duì)江口壩區(qū)內(nèi)的多條軟弱夾層以及斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造不利條件對(duì)壩體穩(wěn)定的影響,設(shè)計(jì)采取了基礎(chǔ)處理措施.通過(guò)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn),研究江口大壩在進(jìn)行基礎(chǔ)處理后,壩體在設(shè)計(jì)荷載及超載作用下的穩(wěn)定情況,為設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù).

采用三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù),研究某雙曲拱壩壩基內(nèi)的軟弱夾層和裂隙對(duì)壩體整體穩(wěn)定性的影響,以及在超載情況下的壩體的破壞形式和破壞發(fā)展過(guò)程,從而對(duì)大壩的安全性作出了科學(xué)評(píng)價(jià)。

復(fù)雜巖基上拱壩樞紐的整體 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 拱壩試驗(yàn)研究課題組’ (廣西大學(xué)水利水電研究所) 擒要本文介紹了某大型水電站樞紐重力拱埂整體抗滑穩(wěn)定的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究概況。 對(duì)復(fù)雜巖基上的水電站樞紐地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)方法和試驗(yàn)技術(shù)中的若干同題進(jìn)行探討，包括相似 性要求、模型比尺選擇的原ji6、模擬內(nèi)窖、商窖重低變模模型材料及沿巖石層面晰夾層上的f值， 沿混疆土與基巖的膠結(jié)面f、c值試驗(yàn)研究，模型加載系統(tǒng)廈量測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。最后根據(jù)試 驗(yàn)結(jié)果，分析了拱壩總體位移變化規(guī)律和大壩受基礎(chǔ)在超載條件下穩(wěn)定安全度和破壞機(jī)理，并指 出影響工程安全的薄弱部位。 關(guān)鍵詞地質(zhì)力學(xué)變形位移基礎(chǔ)穩(wěn)定 1概述 由于埂工建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái) 越多的水工建筑物需要在具有復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造 的巖基上修建，拱壩建設(shè)亦不例外。在

公路隧道圍巖穩(wěn)定性三維動(dòng)態(tài)模擬分析——利用顯式有限差分法，建立了三維有限差分的分析模型，對(duì)某公路隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)可能發(fā)生圍巖大變形的部位進(jìn)行了預(yù)測(cè)，得到了與實(shí)際情況基本一致的結(jié)論。

隧道圍巖巖體變形破壞數(shù)值力學(xué)試驗(yàn)——該文通過(guò)對(duì)圍巖巖體開展數(shù)值力學(xué)試驗(yàn)，在確定連續(xù)微元尺寸8c，并獲取該圍巖巖體各項(xiàng)基本力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了該圍巖巖體的破裂過(guò)程，重點(diǎn)討論了該圍巖含單條橫向節(jié)理和單條豎向節(jié)理巖體的變形破壞特征。

文章通過(guò)對(duì)西北某公路黃土隧道圍巖不同時(shí)期的黃土進(jìn)行取樣物理力學(xué)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)承載力和彈性抗力系數(shù)的載荷試驗(yàn),對(duì)測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)科學(xué)分析,以掌握隴東黃土塬區(qū)不同時(shí)期黃土的物理力學(xué)特性,并為黃土隧道圍巖設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)。

本文的試驗(yàn)研究以相似原理為依據(jù),以幾何和力學(xué)條件相似為必要條件,獲得滿足模擬要求的模型材料配合比。通過(guò)試配比制塊,采用單向壓縮試驗(yàn)測(cè)得試件變形模量再核算調(diào)整配合比,經(jīng)進(jìn)行多次調(diào)整后得到滿足相似要求的模型巖體材料的變形模量,從而達(dá)到解決地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)巖體材料相似模擬研究目的,實(shí)現(xiàn)工程不同地段巖體材料的模擬,為地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究提供基礎(chǔ)資料和試驗(yàn)依據(jù)。