復(fù)雜巖質(zhì)高陡邊坡變形與穩(wěn)定性研究：以雅礱江錦屏一級水電站為例

《復(fù)雜巖質(zhì)高陡邊坡變形與穩(wěn)定性研究：以雅礱江錦屏一級水電站為例》是一部關(guān)于復(fù)雜巖質(zhì)高陡邊坡變形與穩(wěn)定性研究的專著。全書以在建的錦屏一級水電站樞紐復(fù)雜超高陡邊坡為例，提出了進(jìn)行復(fù)雜巖質(zhì)高陡邊坡變形與穩(wěn)定性分析的工作要點(diǎn)——五步工作法，其基本思想是：強(qiáng)調(diào)從邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地質(zhì)環(huán)境研究入手，通過對勘探平硐等人工和天然露頭提示的大量變形破壞跡象的地質(zhì)鑒定、力學(xué)機(jī)制解析以及分布規(guī)律的分析，建立邊坡變形破壞的成因模式；根據(jù)邊坡變形破壞模式與變形破壞的程度進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)的穩(wěn)定性評價(jià)計(jì)算必須以邊真變形破壞模式為基礎(chǔ)，合理選擇定量計(jì)算方法，并強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性評價(jià)必須定性與定量結(jié)合，以定性的地質(zhì)判斷力基礎(chǔ)的思想；打破規(guī)范化設(shè)計(jì)理念，強(qiáng)調(diào)以邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、變形破壞模式為基礎(chǔ)，面向?qū)ο?、與工程結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)的邊坡工程處理設(shè)計(jì)思想，有針對性的提出工程處理設(shè)計(jì)方案建議。

《復(fù)雜巖質(zhì)高陡邊坡變形與穩(wěn)定性研究：以雅礱江錦屏一級水電站為例》詳盡地介紹了錦屏一級水電站樞紐區(qū)的工程地質(zhì)背景，分析了各個(gè)邊坡的變形和穩(wěn)定性狀況，并提出了針對性的加同措施。同時(shí)全書還專辟一章詳細(xì)地論述了錦屏一級水電站左岸邊坡內(nèi)部發(fā)育的罕見地質(zhì)現(xiàn)象——“深部裂縫”，分析了其分布特點(diǎn)、模式及規(guī)律，深刻揭示了這一現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理。

《復(fù)雜巖質(zhì)高陡邊坡變形與穩(wěn)定性研究：以雅礱江錦屏一級水電站為例》可供水利水電工程、地質(zhì)工程、土木工程及相關(guān)領(lǐng)域的專家、學(xué)者、工程師以及研究牛參考使用。2100433B

雅礱江錦屏一級水電站是我國西部大開發(fā)的重大工程之一，壩高305m，是當(dāng)前正在興建的世界最高雙曲拱壩，裝機(jī)360萬kw。工程所面臨的高邊坡問題，尤其是高邊坡中賦存的深裂縫現(xiàn)象，是關(guān)系到工程成敗的關(guān)鍵技術(shù)問題。 一．項(xiàng)目所屬科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域：自然科學(xué)領(lǐng)域，地質(zhì)工程。 二 .主要內(nèi)容： 1.壩址區(qū)地質(zhì)背景及岸坡穩(wěn)定性的基本地質(zhì)條件研究 2.壩址區(qū)岸坡穩(wěn)定性分析研究 3.工程邊坡設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性評價(jià)研究 三、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、項(xiàng)目應(yīng)用和推廣情況 該成果已全面應(yīng)用于該工程的勘測設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐中，直接為電站的建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。（1）該研究對深裂縫的成因作出了合理地解釋，并合理地評價(jià)了岸坡穩(wěn)定性、優(yōu)化了邊坡設(shè)計(jì)和工程防治方案；最終使工程審查獲得通過和批準(zhǔn),為工程項(xiàng)目及時(shí)實(shí)施作出貢獻(xiàn)；（2）該研究對天然岸坡和工程邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了評價(jià)，并提出了適用于壩址區(qū)巖體力學(xué)參數(shù)的建議值，并對雙曲高拱壩拱肩槽邊坡作出坡比設(shè)計(jì)；（3）對地下廠房、導(dǎo)流洞、泄洪洞等重要工程進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)提出防護(hù)對策方案；（4）對大壩下游泄洪霧化區(qū)岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)，提出防護(hù)對策。這些研究成果被工程單位全面采用，節(jié)約投資，獲得明顯經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 該研究成果對于我國西南地區(qū)、西北地區(qū)的大型工程建設(shè)都具有重要的指導(dǎo)意義，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和可操作性，便于生產(chǎn)單位或研究單位使用。該研究成果所擬定的一套分析研究思路和現(xiàn)場便攜式測試手段，如岸坡平洞W型門塞式地應(yīng)力場測試、氡氣測試等，在量化評價(jià)岸坡卸荷帶分帶特征和判斷斜坡變形破裂發(fā)育程度方面具有明顯的實(shí)效。這一套方法已經(jīng)和正在金沙江的烏東德水電站、大渡河的長河壩、雙江口水電站以及湖南邵－化高速公路雪峰山長隧道的勘察設(shè)計(jì)施工中使用和實(shí)施。 以本項(xiàng)研究為依托，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文7篇；先后培養(yǎng)博士研究生4名、碩士研究生5名。 2100433B

本項(xiàng)目從多層次綜合仿真和廣角度分析觀點(diǎn)，以確定性和不確定性兩類分析模型對深埋洞室群圍巖的變形機(jī)理與穩(wěn)定性評判準(zhǔn)則進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容包括：大理巖的試驗(yàn)研究、巖體地應(yīng)力的確定、巖石破壞機(jī)理的細(xì)觀模型、深埋隧洞滲流和應(yīng)力耦合分析方法、基于區(qū)間的反演模型和求解方法、地下洞室圍巖的長期穩(wěn)定性、具體工程的應(yīng)用等問題。研究取得了25項(xiàng)成果，其中6項(xiàng)代表性成果為：（1）建立了基于區(qū)間分析思想的反演模型和求解方法，考慮量測信息的不確定性，針對復(fù)雜的非線性問題，提出了區(qū)間有限元的迭代優(yōu)化反分析模型；（2）從巖體內(nèi)部細(xì)觀組成出發(fā)，以結(jié)構(gòu)控制論為指導(dǎo)，研究其受壓的破壞機(jī)理，建立了基于大理巖受壓破壞的數(shù)字圖像界面元法模擬；（3）基于某工程現(xiàn)場天然花崗巖材料進(jìn)行軸向壓縮試驗(yàn)，結(jié)合高速圖像采集系統(tǒng)，采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)研究了花崗巖材料在動(dòng)力作用下的拉應(yīng)變場與破壞形態(tài)的關(guān)系，進(jìn)行巖石動(dòng)力破壞的高速數(shù)字圖像相關(guān)研究；（4）引入等效入滲強(qiáng)度來模擬降雨入滲過程，采用等效連續(xù)各向同性介質(zhì)模型，運(yùn)用三維有限元的基本方法和地下水動(dòng)力學(xué)的基本理論對引水隧洞施工全過程工程區(qū)涌水量和降落漏斗的影響范圍開展了分析研究；（5）針對富水區(qū)深埋地下水利工程中的主要水問題及對策進(jìn)行研究，提出了“以堵為主、堵排結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的治水原則；（6）基于接觸粘結(jié)模型的二維顆粒流程序（PFC2D），對砂巖及花崗巖雙向加載下砂巖及花崗巖聲發(fā)射及變形率變化法進(jìn)行了數(shù)值研究。本項(xiàng)目研究不僅解決了地下洞室群圍巖穩(wěn)定性的一些基本科學(xué)問題，還直接為我國地下工程的建設(shè)提供了一些科學(xué)依據(jù)。 2100433B

本項(xiàng)目屬地質(zhì)工程的應(yīng)用研究領(lǐng)域，具體涉及邊坡工程中巖質(zhì)高邊坡的演化、變形破壞機(jī)制、穩(wěn)定性評價(jià)、穩(wěn)定性監(jiān)測、穩(wěn)定性控制以及失穩(wěn)時(shí)間預(yù)報(bào)等。 主要研究內(nèi)容包括三大部分。第一部分為高邊坡巖體的工程地質(zhì)基礎(chǔ)；第二部分為巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)；第三部分為巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性的控制。具體的研究內(nèi)容包括：（1）高邊坡的形成與演化特征研究；（2）高邊坡的穩(wěn)定條件研究；（3）工程高邊坡巖體質(zhì)量分級研究；（4）工程高邊坡整體穩(wěn)定性研究；（5）工程高邊坡局部穩(wěn)定性研究；（6）工程高邊坡坡比與加固方案研究；（7）工程高邊坡的信息化監(jiān)測與失穩(wěn)預(yù)報(bào)研究。 結(jié)合典型工程高邊坡穩(wěn)定性的研究實(shí)踐和國內(nèi)外其它邊坡工程的對比研究，采用現(xiàn)代工程地質(zhì)、巖土工程和巖體力學(xué)的先進(jìn)理論和方法，并引用現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論、非線性科學(xué)理論和現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)，從工程地質(zhì)基礎(chǔ)、穩(wěn)定性分析與評價(jià)以及穩(wěn)定性控制三大方面，全面系統(tǒng)地研究了巖質(zhì)工程高邊坡的穩(wěn)定性問題，不同程度的涉及了巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性研究的主要方面。在邊坡巖體淺表生改造理論和巖石工程高邊坡穩(wěn)定性及其控制的基礎(chǔ)理論和方法方面取得了重要進(jìn)展，建立了一套完善的巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性及其控制研究的技術(shù)方法體系，而且研究成果解決了大型工程建設(shè)中與高邊坡穩(wěn)定性相關(guān)的諸多技術(shù)難題，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對推動(dòng)工程高邊坡領(lǐng)域的科技進(jìn)步和學(xué)科發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。據(jù)溪洛渡水電站工程設(shè)計(jì)單位中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院測算，本項(xiàng)成果為該電站創(chuàng)造了6200萬元以上的直接經(jīng)濟(jì)效益；鷓鴣山隧道西引道高邊坡加固工程應(yīng)用本項(xiàng)成果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約投資2110萬元。此外，本項(xiàng)研究成果還在黃河拉西瓦電站、雅礱江錦屏一級和二級電站等多項(xiàng)水電工程高邊坡以及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的諸多高邊坡工程中得到推廣和應(yīng)用。通過本項(xiàng)目共培養(yǎng)博士、碩士研究生8名，出版專著3部，發(fā)表論文37篇。 2100433B