锦屏二级上游调压室工程布置大断面、高竖井的巨型洞室群,为确保在较为复杂的地质条件下工程建设期的围岩稳定和运行期衬砌结构安全,采用三维离散元数值分析软件3DEC,结合现场揭露的地质情况,主要针对调压室竖井进行开挖及支护动态优化分析,计算成果基本与实际监测数据匹配,起到指导工程设计的作用。提出一整套动态设计的工作流程及方法和计算分...
首先分析鸡尾山斜倾厚层岩质滑坡视向滑动的成因机制,对前期的滑坡物理模型进行优化;开展土工离模型试验,重现滑坡失稳过程;研究斜倾厚层岩质滑坡视向滑动的变形破坏特征,对斜倾厚层岩质滑坡视向滑动的"后部块体驱动–前缘关键块体瞬时失稳"的破坏模式进行验证。试验结果显示,滑坡模型在73 g时发生破坏,与前期80 g破坏的试验具有较好的重复性,节...
顶管施工扰动周围土体,从而引起地面沉降或建筑物的损坏,尤其在高水位软土地层中。为了减小曲线顶管施工对邻近土体的扰动和建筑物的影响,以地面沉降为控制目标,进行施工参数优化,达到较好的控制效果。采用数值模拟方法,通过调整顶管的摩阻力、机头压力、土体抗力,模拟得到地表沉降的大小。研究发现,当摩阻力为10 kPa,机头压力为0.18 MPa,土体抗...
围岩变形机制及稳定性控制是隧道施工过程中关键技术之一。针对导洞超前开挖施工性态空间效应,采用有限差分软件FLAC3D模拟分析隧道施工过程中围岩变形规律,并与全断面法、上下台阶法作对比分析。研究表明:导洞超前开挖施工引起的水平收敛、拱顶沉降位移变化速率最小,开挖形成临空面之后产生的水平收敛和拱顶沉降值最小,有利于隧道围岩的稳定;水...
深埋地下工程往往面临着高地应力环境,在研究平顶山矿区区域地质构造演化规律的基础上,通过搜集平顶山矿区多组深部岩体地应力实测资料,得出矿区范围内地应力场的分布规律。按平顶山矿区地应力场类型和分布特点对其进行空间区划,将整个矿区划分为三部分,分别为西南部I区(自重应力场为主)、中部II区(构造应力场为主,水平构造应力影响微弱)和东部I...
依据充气排水原理和非饱和渗流理论,提出在后缘水入渗路径上设置充气孔进行充气排水,从而形成非饱和截水帷幕的滑坡治理方法。气排水过程属于多项渗流问题,是一个非常复杂的气–水两相流过程,以渗流力学为基础,建立气–水两相渗流模型描述流体在地层中真实的物理过程。通过有限元方法对充气截排水方法的可行性和影响截排水效果的影响因素进行模...
高位危岩体对水电工程的施工安全和正常运营具有显著影响,尤其是规模较大且位于开挖线以外的大型危岩体,大型设备难以到达且加固难度较大,其治理方案对地质勘探提出更高要求。雅鲁藏布江上游河谷深切,边坡高陡,在街需水电站左坝肩发育一大型危岩体,约37.5万方,通过查明危岩体的赋存边界、连通状态、等效参数,采用定性和定量方法综合确定危岩体整...
白鹤滩高拱坝地基地质条件复杂,需要设计大范围的垫座以改善受力条件。目前关于拱坝地基和坝肩处理措施的研究大多依赖工程经验,尚没有完整、可靠的垫座评价准则。提出拱坝垫座设计的综合优化方法,通过分析垫座对坝体的影响及垫座自身的稳定性,找到最优的设计方案。该方法综合坝体位移、应力、屈服区、抗滑安全度等因素,采用不平衡力分析坝踵开...
碾压混凝土层面的模拟是温度场仿真分析中的难点。基于复合单元法的基本原理,建立针对碾压混凝土(RCC)温度场分析的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,层面含于复合单元之中,划分网格时不予考虑,使网格的生成大大简化,减少了计算模型的规模。复合单元中可含有由层面分割而成的任意形状的子单元,每个子单元各有一组用于插值的映射节点温度,而层...
首先在混凝土面板堆石坝工程中提出各向异性软岩筑坝的概念,与纯粹的软、硬岩筑坝予以区别。通过研究各向异性软岩之绿泥石片岩和其衍生堆石料,揭示各项异性软岩的物理力学特性。然后,在硬岩、砂砾石筑坝坝体主要分区示意图的基础上,提出各向异性软岩筑坝坝体主要分区示意图及相关施工措施。以新疆某水电站面板堆石坝工程为例,就该坝址区特殊的...
塑性混凝土材料广泛用于水工建筑物基础的防渗处理中,尤其在高土石围堰防渗墙中得到了较大规模的应用,但其材料试验方法及结构计算中所采用的安全评判标准尚无相应的规程规范。以往常采用土石料的三轴压缩试验方法获取塑性混凝土的变形及强度参数,并采用应力水平衡量围堰塑性混凝土防渗墙的安全性。但应力水平由土体三轴压缩状态引入,其多用于适...
护管挡墙受洪水冲刷破坏是沿河管道水工保护结构(护管挡墙)水毁的主要类型。针对目前工程中遇到的弯曲河道处重力式护管挡墙在洪水冲刷下的破坏现象,根据护管挡墙的结构特征和实际受力状态,综合考虑洪水冲刷、挡墙基底浮托力、渗透压力、墙底侧向淘蚀深度以及洪水水位骤降幅度等因素,导出护管挡墙受洪水冲刷稳定性系数和墙底侧向极限淘蚀宽度计...
利用物理试验对数值模拟结果的有效性和准确性进行验证,是国内外检验新的数值模拟模型的通用方法。利用三峡库区龚家方崩滑体涌浪物理原型试验结果,对基于水波动力学的崩滑体涌浪数值模拟方法进行对比研究。研究表明:数值模拟再现物理试验中波浪的相互作用过程,2方法的波高测点波高过程线吻合性较好。数值模拟得到的定量值与物理试验有一定误差,...
讨论将补偿基础用于室内建造地下空间的原理与方法,提出考虑活荷载影响的室内地下空间补偿原理及相应的活荷载地基应力影响系数,根据该原理,增建地下室新增荷载将被基坑开挖移去的土重和以地坪活荷载影响为主的先期固结压力的一部分所补偿。初步研究和应用实例显示,将补偿法应用于既有建筑室内地下空间开发是可行的,适当控制开挖深度和新增荷载,...
研究地下水作用下边坡的地震动力响应,对边坡的工程抗震设计具有重要的指导意义。基于边坡的有限元仿真分析和室内振动台试验,研究地下水位变化对边坡地震动力响应的影响规律,研究表明:沿着边坡高度的增加,最大水平加速度放大系数与最大水平位移随着地下水位的升高均呈现出增大的趋势,与无水时相比,地下水的存在使坡面水平位移最大增大2.35倍;水...
由于地下连续墙结合内支撑围护结构的系统刚度较大,其变形特性有异于柔性支撑结构。为了更好地研究连续墙的变形特性,对连续墙不同位置处的墙身侧向位移、土体沉降、支撑轴力等进行现场监测。分析软土地区地下连续墙结合内支撑围护结构的监测资料发现,墙身侧向位移达到最大值的深度介于开挖深度He-3 m和He+1 m之间,随着系统刚度的增大,最大桩身...
在考虑垃圾土物理力学参数随机性的条件下,研究设垃圾坝垃圾填埋场抵抗平移破坏的稳定性。对设垃圾坝垃圾填埋场采用梯形–三楔体方法和可靠度分析方法,考虑垃圾土重度、内摩擦角及黏聚力作随机变量并且服从独立正态分布,通过一次二阶矩法可以得到垃圾填埋场边坡稳定性的可靠度指标。研究发现,岩土结构可靠度分析广泛要求可靠度指标达到3.0,为了...
利用二维时域非线性场地地震反应分析程序,针对不同坡角的盆地,利用不同峰值、不同卓越频率、不同入射角度的Ricker波作为输入基岩的SH波,研究地震波入射角、卓越频率以及盆地坡角对盆地地表地震反应的影响,研究表明:盆地地表加速度峰值(PGA)比例系数的最大值不一定出现在地震波垂直入射时,而大致在5°~25°之间,按垂直入射得出的计算结果在某些部...
对套孔应力解除法地应力现场测量获得的套孔岩芯进行围压率定试验,是后期数据处理获取岩石弹性参数的重要手段,其结果直接影响地应力计算值的精度。目前,参与地应力计算的弹性参数由围压试验中的最高围压值与对应的应变计算获得,受试验条件、岩石的非线性影响,结果存在一定的误差。利用围压率定仪对多组套孔岩芯试样进行率定试验,研究不同岩性岩...
裂隙岩体环境下巷道轴线走向优化选择对巷道的安全开挖和长期使用具有重要意义,但现有研究存在代表性结构面组选择和评价指标不够科学两方面的不足。以铜坑矿92号矿体4个裂隙岩体试验区巷道为工程背景,充分利用一般块体理论GeneralBlock程序和关键块体理论Unwedge程序的各自优点,已解决代表性结构面组选择问题,以更符合工程实际的直接掉落块体数...
穿越高大山体的隧道TBM施工不可避免地会遇到高地应力问题,研究地应力对TBM滚刀破岩机制和掘进效率的影响具有重大的工程价值和科学意义。通过理论分析和UDEC数值模拟技术对围压作用下滚刀破岩模式进行研究,发现围压对滚刀破岩过程影响比较复杂:围压对粉碎区深度和裂纹扩展区内滚刀作用方向的裂纹扩展起到抑制作用;而对围压作用方向的裂纹扩展有...
水–热–力三场耦合研究是岩土工程领域的前沿课题,在冻土路基工程、核废料处置和地热开发等方面均有着广阔的应用前景。通过对原分析平台3G2001的深入剖析,指出该分析平台存在的不足,对分析平台解法块部分子程序和等效刚度矩阵主元太小等程序内部缺陷进行修正,并对分析平台进行升级。最后借助于E.Penner和T.Ueda的单向冻胀试验,验证升级后的平...
在考虑了冰–水–桥墩流固耦合作用的基础上,建立地震作用下不同冰厚时的冰–水–桥墩流固耦合动力方程,并以冰水域中矩形桥墩为研究对象,分析地震作用下冰厚对矩形桥墩动力响应及动水压力的影响。结果表明:地震作用下,墩底最大弯矩和剪力以及桥墩侧面动水压力随着冰厚的增加而增大,且当冰厚超过0.5 m时,墩底弯矩和剪力随着冰厚的增加影响程度越...
静压桩挤土位移会随压桩过程中产生的超孔隙水压力的消散而变化,但由于压桩过程的复杂性,这一问题尚没有得到很好的解决。基于应变路径法及源汇法理论,根据土体的固结度理论推导小应变条件下考虑孔压消散的静压单桩周围土体位移场的解析解,该解析解可以考虑如下问题:地表面的自由边界条件问题,土体中孔隙水压力的消散问题,并能给出整个压桩深度...
以深部花岗闪长岩(564~576 m)为研究对象,采用微机伺服岩石三轴试验机和声发射监测系统,对岩样进行压缩试验和声发射监测试验,获得深部花岗岩破坏过程声发射特性。通过探究深部花岗闪长岩在单轴及三轴压缩破坏过程中应力–应变特征和声发射参数曲线,得出岩石的裂隙初始应力、裂隙贯通应力和峰值应力以及与之对应的声发射特征得到声发射参数与岩...
为准确获得南水北调西线工程加塔坝区初始地应力分布规律,提出综合反映工程区复杂地质条件及地层剥蚀过程的地应力场二次反演方法。首先,主要考虑工程附近大区域内的地形地貌、断层褶皱及河谷的发育演化史等因素,建立坝区大尺度计算模型,采用遗传神经网络法及FLAC3D计算程序对坝区初始地应力场进行一次反演;然后,考虑坝区附近主要地质构造,建立...
通过三轴压缩试验和声发射(AE)试验,得到砂岩不同围压下全应力–应变过程的声发射数据。基于室内试验结果,采用颗粒流软件PFC2D,从细观角度模拟不同围压下砂岩压缩变形过程中的声发射时空分布,并考虑张拉和剪切2种裂纹的不同发育规律,建立砂岩压缩变形过程中声发射特征与脆延转换之间的联系。研究表明,低围压下声发射经历"平静期"、"发展期"、"...
金川矿区岩石具有显著流变性,开采难度极大,故对金川III矿区软弱复杂矿岩蠕变特性进行试验研究。蠕变试验采用RYL–600微机控制岩石剪切流变仪,蠕变加载方式采用分级增量循环加卸载,对试验数据分析时考虑加载历史对岩石试件变形的影响,真实地反映出岩石试件自身的流变力学行为,选取Burgers模型反映岩石的蠕变特性。结果表明:金川III矿区矿岩蠕变...
岩石的单轴压缩响应受岩石微细观结构、边界条件、试件形状等影响,呈现出测量强度和变形特性的离散性。针对上述问题,基于连续介质力学的方法,采用非线性损伤本构关系模拟岩石材料的力学响应,在常规Weibull随机分布模型基础上,引入空间相关尺度因子,建立考虑岩石空间相关特性的细观力学模型。采用改进的Weibull分布模型,对不同形状的非均质岩石...
对大理岩试样进行恒轴压条件下峰前、峰后卸围压破坏试验,研究岩石的变形破坏特征及破坏过程能量演化规律,得到以下结论:恒轴压条件下环向变形随卸荷速率增大而减小,而轴向变形变化很小,轴向变形没有明显的速率变化效应;峰前、峰后卸荷都为典型的剪切破坏,而峰后卸荷有明显的共轭剪切带;卸荷破坏过程能量转化大致分为能量积聚、能量耗散和能量释...
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