大型分岔隧道圍巖穩(wěn)定與支護三維地質(zhì)力學模型試驗

針對大崗山雙曲拱壩的工程地質(zhì)問題,采用三維地質(zhì)力學模型試驗技術(shù),研究壩體和壩肩從加荷到破壞的整個過程和機制。試驗過程模擬大壩基礎(chǔ)的不連續(xù)巖體條件、巖體力學特性和整體雙曲拱壩。試驗考慮拱壩上游超載情況,同時還模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強度弱化的影響,為此研制適合該工程的變溫相似材料及試驗模擬新技術(shù),并在一個模型上進行強度儲備與超載相結(jié)合的綜合法試驗。試驗結(jié)果給出拱壩在正常蓄水位和降強之后超載作用下的位移場,獲得壩體和壩肩的變形及分布特征、內(nèi)部斷層典型測點的相對位移,揭示拱壩壩體和壩基失穩(wěn)前后裂縫發(fā)展的全過程及其破壞機制。得到強度儲備系數(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。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評價邊坡的穩(wěn)定性,并針對壩肩的薄弱環(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)力學模型試驗,包括模型設計、模型制作、加荷和量測等。試驗給出了拱壩在正常蓄水位荷載作用下的位移場,測出了壩體、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)展的全過程及其破壞機理。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評價邊坡的穩(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)系到工程的正常運行和安全性。所以拱壩壩肩穩(wěn)定是拱壩設計中需要重點關(guān)注的問題。錦屏一級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。本文采用強度儲備與超載相結(jié)合的三維地質(zhì)力學模型綜合法試驗對錦屏一級拱壩壩肩的地形、地質(zhì)條件進行模擬,研究拱壩壩肩的穩(wěn)定性。通過破壞試驗得出了壩體與壩肩變形及分布特征、壩肩破壞形態(tài)和破壞機理,確定了壩肩綜合試驗法穩(wěn)定安全度,并針對壩肩薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

采用相似材料模型試驗方法,對軟巖隧道在以豎直地應力為主和水平地應力為主兩種情況下圍巖壓力分布規(guī)律進行了研究.研究結(jié)果表明,隧道圍巖應力升高區(qū)在隧道周圍1倍洞徑之內(nèi),應力集中系數(shù)約為1.2~1.5.因圍巖應力重分布而出現(xiàn)塑性區(qū),高應力向深部轉(zhuǎn)移.隧道施作襯砌后,隨著洞周圍巖應力進一步釋放,塑性區(qū)繼續(xù)擴張,應力升高區(qū)也進一步向圍巖深部發(fā)展,洞周的應力集中現(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,應加強支護.

偏壓連拱隧道圍巖穩(wěn)定性模型試驗與數(shù)值分析——按彈性階段相似原則進行偏壓條件下連拱隧道的室內(nèi)模型試驗，模擬連拱隧道的施工工況，研究iii級圍巖地質(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、沉降板等儀器量測試驗過程中隧道圍巖應力和位移...

針對某高拱壩壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復雜,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)問題,本文利用三維地質(zhì)力學模型試驗技術(shù),采用強度儲備與超載相結(jié)合的綜合法試驗方法,研究了壩體和壩肩從加荷到破壞的整個過程,試驗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,同時還重點模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強度弱化的影響。通過試驗獲得了壩肩壩基的變形及分布特征、失穩(wěn)的破壞形態(tài)和破壞機理。試驗結(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行隧道開挖,往往因巖體應力過大或圍巖過分變形而導致開挖面失穩(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隧道地層進行模擬,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,而豎向應力增量最大值則始終位于開挖面輪廓的頂部。

地質(zhì)力學模型試驗是根據(jù)一定的相似原理對特定工程地質(zhì)問題進行縮尺研究的一種方法。地質(zhì)模型是客觀物理實體的再現(xiàn),在滿足相似原理的條件下,能夠真實反映巖土介質(zhì)的基本力學變形特性。要進行模型試驗,就必須有相應的模型試驗裝置。根據(jù)地質(zhì)力學模型試驗的特點,本文研制出一種能實施同步非均勻加載的組合式地質(zhì)力學模型試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由盒式臺架裝置、變荷加載板和液壓加載控制試驗臺組成,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。應用該系統(tǒng)對一大型分岔隧道工程進行了三維地質(zhì)力學模型試驗研究,有效揭示了分岔隧道圍巖位移場、應力場的變化規(guī)律和巖錨支護效應。

采用三維地質(zhì)力學模型綜合法試驗,探討在超載和強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程和破壞機理。試驗表明,在未計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,壩肩變位不對稱,壩肩破壞形態(tài)也不對稱,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)錯動帶的影響,壩基面徑向變位較大,基礎(chǔ)約束相對較弱,因此,加強對壩基的加固處理十分重要。

針對錦屏一級水電站左岸1960m高程以上邊坡的地形地質(zhì)條件,采用地質(zhì)力學模型試驗的方法,利用超載法進行破壞試驗研究,定性掌握邊坡變形破壞的全過程,定量分析邊坡的變形和應力變化情況;探明了邊坡變形破壞的趨勢,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開發(fā)的“龍頭”水庫,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)條件較為復雜。針對小灣拱壩1210m高程壩肩的地形地質(zhì)條件,對壩肩未進行加固處理方案,采用地質(zhì)力學模型試驗方法,抓住影響壩肩穩(wěn)定的主要因素,利用超載法進行破壞試驗研究,分析壩體及壩肩變形分布特征,探討壩肩失穩(wěn)的破壞過程、破壞形態(tài)和破壞機理,確定壩肩超載穩(wěn)定安全度。

錦屏一級水電站是雅礱江干流上的重要梯級電站。工程主要開發(fā)任務是發(fā)電,同時還兼有攔沙、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,對拱壩壩肩壩基穩(wěn)定帶來不利影響。采用三維整體地質(zhì)力學模型試驗研究方法,研究了錦屏一級高拱壩壩肩壩基的整體穩(wěn)定性。試驗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,同時還重點模擬兩壩肩巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面強度弱化的影響,為此研制了適合該工程的變溫相似材料及試驗模擬新技術(shù),并在一個模型上進行了強度儲備與超載相結(jié)合的綜合法試驗。通過試驗獲得了壩肩壩基的變形及分布特征、失穩(wěn)的破壞形態(tài)和破壞機理,確定了拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定安全度為4.7～5.0,評價了工程的安全性,并針對壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

在保證大壩穩(wěn)定設計時,除了數(shù)值模擬方法外,對高壩還應當進行地質(zhì)力學模型試驗。本文敘述了地質(zhì)力學模型試驗的工程意義,列舉了多個地質(zhì)力學模型試驗實例,并對試驗方法及安全系數(shù)做了分析。

江口雙曲拱壩整體穩(wěn)定地質(zhì)力學模型試驗研究——為了對江口拱壩基礎(chǔ)處理方案進行驗證，弄清大壩在正常荷栽作用下的位移場，了解拱壩和拱座的整體穩(wěn)定，采用地質(zhì)力學模型進行了試驗研究，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)力學模型試驗研究——針對錦屏一級水電站左岸1960m高程以上邊坡的地形地質(zhì)條件，采用地質(zhì)力學模型試驗的方法，利用超載法進行破壞試驗研究，定性掌握邊坡變形破壞的全過程，定量分析邊坡的變形和應力變化情況；探明了邊坡變形破壞的趨勢，得...

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

采用三維地質(zhì)力學模型試驗技術(shù),研究某雙曲拱壩壩基內(nèi)的軟弱夾層和裂隙對壩體整體穩(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)展過程,從而對大壩的安全性作出了科學評價。

復雜巖基上拱壩樞紐的整體 地質(zhì)力學模型試驗研究 拱壩試驗研究課題組’ (廣西大學水利水電研究所) 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)力學模型試驗研究概況。 對復雜巖基上的水電站樞紐地質(zhì)力學模型試驗方法和試驗技術(shù)中的若干同題進行探討，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值試驗研究，模型加載系統(tǒng)廈量測系統(tǒng)設計等內(nèi)容。最后根據(jù)試 驗結(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)定安全度和破壞機理，并指 出影響工程安全的薄弱部位。 關(guān)鍵詞地質(zhì)力學變形位移基礎(chǔ)穩(wěn)定 1概述 由于埂工建設及科學技術(shù)的發(fā)展，越來 越多的水工建筑物需要在具有復雜地質(zhì)構(gòu)造 的巖基上修建，拱壩建設亦不例外。在

公路隧道圍巖穩(wěn)定性三維動態(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，對某公路隧道圍巖穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬。結(jié)合工程實例進行計算分析，對可能發(fā)生圍巖大變形的部位進行了預測，得到了與實際情況基本一致的結(jié)論。

隧道圍巖巖體變形破壞數(shù)值力學試驗——該文通過對圍巖巖體開展數(shù)值力學試驗，在確定連續(xù)微元尺寸8c，并獲取該圍巖巖體各項基本力學參數(shù)的基礎(chǔ)上，進一步研究了該圍巖巖體的破裂過程，重點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。

文章通過對西北某公路黃土隧道圍巖不同時期的黃土進行取樣物理力學試驗和現(xiàn)場承載力和彈性抗力系數(shù)的載荷試驗,對測試試驗結(jié)果進行詳細科學分析,以掌握隴東黃土塬區(qū)不同時期黃土的物理力學特性,并為黃土隧道圍巖設計提供可靠的參數(shù)。

本文的試驗研究以相似原理為依據(jù),以幾何和力學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。通過試配比制塊,采用單向壓縮試驗測得試件變形模量再核算調(diào)整配合比,經(jīng)進行多次調(diào)整后得到滿足相似要求的模型巖體材料的變形模量,從而達到解決地質(zhì)力學模型試驗巖體材料相似模擬研究目的,實現(xiàn)工程不同地段巖體材料的模擬,為地質(zhì)力學模型試驗研究提供基礎(chǔ)資料和試驗依據(jù)。