高拱壩建基巖體研究與實(shí)踐

前言

1 概述

2 地質(zhì)概況

2.1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

2.2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.3 壩址巖體物理力學(xué)性質(zhì)

3 區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及壩址河谷應(yīng)力場(chǎng)研究

3.1 區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征

3.2 壩址區(qū)河谷應(yīng)力場(chǎng)研究

4 壩址區(qū)巖體風(fēng)化特征及風(fēng)化分帶

4.1 概述

4.2 巖體風(fēng)化及其漸進(jìn)性特征

4.3 壩基巖體風(fēng)化指標(biāo)選取

4.4 拉西瓦水電站壩基巖體風(fēng)化帶定量劃分

4.5 小結(jié)

5 壩址區(qū)巖體卸荷研究

5.1 巖體卸荷特征的宏觀調(diào)查

5.2 巖體卸荷分帶量化指標(biāo)選取

5.3 不同定量指標(biāo)的卸荷分帶

5.4 壩址區(qū)巖體卸荷分帶的綜合確定

5.5 河床壩基巖體卸荷分帶

5.6 壩址區(qū)卸荷巖體的空間分布特征

5.7 壩址區(qū)巖體風(fēng)化與卸荷關(guān)系探討

6 壩基巖體結(jié)構(gòu)研究

6.1 結(jié)構(gòu)面分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及壩址區(qū)結(jié)構(gòu)面分級(jí)

6.2 壩址區(qū)Ⅱ～Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面的發(fā)育分布特征

6.3 壩址區(qū)結(jié)構(gòu)面的調(diào)查統(tǒng)計(jì)

6.4 壩肩及壩基巖體結(jié)構(gòu)分類

7 拱壩壩基（肩）巖體質(zhì)量分級(jí)

7.1 國(guó)內(nèi)外巖體質(zhì)量分級(jí)概況

7.2 拉西瓦壩基（肩）巖體質(zhì)量分級(jí)指標(biāo)選擇

7.3 拉西瓦拱壩壩肩巖體質(zhì)量分級(jí)

7.4 拉西瓦拱壩河床壩基巖體質(zhì)量分級(jí)

7.5 壩基各級(jí)巖體主要力學(xué)參數(shù)的宏觀范圍值

7.6 巖體力學(xué)參數(shù)與地應(yīng)力的關(guān)系分析

8 高拱壩壩基（肩）可利用巖體標(biāo)準(zhǔn)及建基面選擇

8.1 高拱壩對(duì)地基巖體的基本要求及國(guó)內(nèi)外已建高拱壩地基巖體的基本情況

8.2 高拱壩可利用巖體的論證及其標(biāo)準(zhǔn)的確定

8.3 拉西瓦拱壩建基面選擇量化指標(biāo)的確定

8.4 不同方法建基面選擇結(jié)果

8.5 拉西瓦拱壩建基面的最終確定及表示方法

9 拱壩建基巖體力學(xué)參數(shù)論證及選擇

9.1 巖體的變形模量

9.2 壩址巖體強(qiáng)度參數(shù)評(píng)價(jià)

9.3 拱壩建基面巖體力學(xué)參數(shù)選擇

9.4 軟弱層帶的綜合巖體力學(xué)參數(shù)研究

9.5 不同建基面拱壩應(yīng)力應(yīng)變分析成果

10 壩肩巖體抗滑穩(wěn)定邊界條件研究

10.1 評(píng)價(jià)的基本原則

10.2 兩岸壩肩主要結(jié)構(gòu)面的宏觀展示

10.3 結(jié)構(gòu)面空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

10.4 壩址主要結(jié)構(gòu)面空間展布方程的建立

10.5 斷裂帶空間分布位置計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)切割

10.6 壩肩巖體抗滑穩(wěn)定邊界條件的程序切割及塊體組合邊界的確定

10.7 壩肩巖體抗滑穩(wěn)定側(cè)向切割面連通率及強(qiáng)度參數(shù)的確定

10.8 側(cè)滑面滑移模式及抗剪強(qiáng)度參數(shù)的討論

11 高地應(yīng)力條件下壩基（肩）開(kāi)挖引起的巖體變形破壞特征及巖體力學(xué)特性變化研究

11.1壩址河床鉆孔巖芯餅裂的力學(xué)分析及數(shù)值模擬分析

11.2壩基開(kāi)挖引起的巖體應(yīng)力變化及巖體板（層）狀劈裂的可能性分析

11.3河床及兩岸坡腳開(kāi)挖方式及加固措施

11.4開(kāi)挖后揭示缺陷的補(bǔ)強(qiáng)加固處理措施

12 開(kāi)挖后兩壩肩巖體條件復(fù)核評(píng)價(jià)

12.1 壩肩開(kāi)挖后巖體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)

12.2 壩肩開(kāi)挖后建基巖體風(fēng)化程度復(fù)核評(píng)價(jià)及松弛帶的進(jìn)一步確定

12.3 壩肩開(kāi)挖后建基巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)

12.4 兩岸拱肩槽建基巖體變形及強(qiáng)度參數(shù)評(píng)價(jià)

12.5 開(kāi)挖后兩壩肩建基巖體綜合復(fù)核結(jié)果的評(píng)價(jià)和討論

12.6 拱肩槽邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

13 開(kāi)挖后河床壩基巖體條件復(fù)核評(píng)價(jià)

13.1 建基巖體風(fēng)化程度

13.2 2240m高程以下建基巖體的巖體結(jié)構(gòu)特征

13.3 河床地段建基面及以下巖體質(zhì)量級(jí)別

13.4 河床壩基開(kāi)挖后巖體應(yīng)力狀態(tài)的初步分析

13.5 河床建基面及下部巖體力學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)

14 結(jié)語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

……

萬(wàn)宗禮，男，現(xiàn)年53歲，教授級(jí)高級(jí)工程師，中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院副總工程師。長(zhǎng)期從事水利水電工程地質(zhì)勘察和巖土力學(xué)研究工作，曾獲省部級(jí)科技進(jìn)步、優(yōu)秀工程勘察獎(jiǎng)多項(xiàng)。從事專業(yè)工作27年來(lái)，先后廣泛研究過(guò)水利水電工程中的高拱壩建基巖體、高地應(yīng)力、高邊坡和各類滑坡、深埋長(zhǎng)隧洞、大跨度地下洞室群、壩基深厚覆蓋層和壩基紅層軟巖等工程地質(zhì)和巖體力學(xué)問(wèn)題，積累了豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主持了近10座大中型已建水電站和數(shù)十座前期及在建水電站工程的工程地質(zhì)勘察和巖土力學(xué)研究。

聶德新，男，現(xiàn)年65歲，成都理工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。早年師從我國(guó)著名工程地質(zhì)學(xué)家張成恭教授，獲碩士學(xué)位。長(zhǎng)期從事工程地質(zhì)、巖體力學(xué)教學(xué)和科研工作，多次承擔(dān)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科技攻關(guān)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的研究，多次獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。除從事高等教育，為國(guó)家培養(yǎng)了大量的本科、碩士和博士生外，廣泛參加和主持了龍羊峽、李家峽、拉西瓦、公伯峽、溪落渡、金安橋等數(shù)十座大型、特大型水利水電工程中的工程地質(zhì)和巖體力學(xué)專題研究，獲得了豐富的專業(yè)教學(xué)和工程實(shí)踐成果。

楊天俊，男，現(xiàn)年46歲，教授級(jí)高級(jí)工程師，中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北院工程勘察研究分院副總工程師，一直從事水利水電工程地質(zhì)勘察和研究工作，曾獲省部級(jí)優(yōu)秀工程勘察獎(jiǎng)、科技進(jìn)步獎(jiǎng)多項(xiàng)。擁有27年連續(xù)從事水電工程工程地質(zhì)研究、工程咨詢服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，基本掌握了水利水電行業(yè)工程勘察理論，對(duì)工程地質(zhì)方面有比較深入的研究，有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能處理專業(yè)技術(shù)方面的難題。主持了拉西瓦、寶興、藺河口、尼那、康揚(yáng)、雜木寺、卡里巴等中外數(shù)座大中型水電項(xiàng)目的工程地質(zhì)重大問(wèn)題的研究和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘測(cè)工作。2100433B

水利水電工程設(shè)計(jì)人員、科研人員、工程管理人員和高等院校師生。

本書(shū)在系統(tǒng)介紹高拱壩基本設(shè)計(jì)理論與分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合小灣特高拱壩的工程實(shí)踐，重點(diǎn)闡述了壩基巖體及混凝土材料的物理力學(xué)特性、拱壩體形設(shè)計(jì)與綜合優(yōu)化、拱座穩(wěn)定分析及工程處理、安全監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)控、特高拱壩時(shí)空特性等。此外，還針對(duì)小灣拱壩出現(xiàn)的溫度裂縫、壩基巖體開(kāi)挖卸荷松弛、特高拱壩壩踵開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)防范等問(wèn)題進(jìn)行了專題論述。本書(shū)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上有所突破和創(chuàng)新，提出了經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)的、實(shí)用性較強(qiáng)的特高拱壩設(shè)計(jì)理念與方法。

序

前言

1概論

1.1高拱壩設(shè)計(jì)理論與工程實(shí)踐現(xiàn)狀

1.1.1拱壩建造歷程

1.1.2拱壩設(shè)計(jì)理論的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.2小灣特高拱壩的設(shè)計(jì)與建造

1.2.1樞紐總布置

1.2.2工程建設(shè)及運(yùn)行

1.2.3拱壩設(shè)計(jì)

1.2.4拱座處理

1.2.5拱壩混凝土特性與溫控措施

1.2.6復(fù)雜高邊坡整治

1.2.7高水頭大流量泄洪消能

1.2.8超大型地下洞室群

1.2.9高水頭大容量水輪發(fā)電機(jī)組

1.2.10高水頭大型金屬結(jié)構(gòu)

1.2.11導(dǎo)截流工程

1.2.12監(jiān)測(cè)與檢測(cè)體系

1.2.13臨建設(shè)施

1.3結(jié)語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

2壩基巖體工程特性

2.1研究壩基巖體工程特性的意義

2.2工程地質(zhì)勘探與巖土試驗(yàn)

2.2.1工程地質(zhì)勘察的任務(wù)及原則

2.2.2工程地質(zhì)測(cè)繪

2.2.3勘探技術(shù)

2.2.4巖土測(cè)試技術(shù)及在小灣工程中的應(yīng)用

2.2.5工程地質(zhì)勘探及試驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展

2.3小灣工程地質(zhì)環(huán)境

2.3.1區(qū)域構(gòu)造背景

2.3.2巖體賦存環(huán)境

2.4天然狀況下小灣巖體質(zhì)量及評(píng)價(jià)

2.4.1巖體基本要素

2.4.2巖體的后期改造作用

2.4.3巖體結(jié)構(gòu)特征

2.4.4巖體強(qiáng)度

2.4.5壩基巖體質(zhì)量分級(jí)及強(qiáng)度參數(shù)

2.5工程作用下小灣壩基巖體特性

2.5.1隨開(kāi)挖卸載巖體質(zhì)昔的演化

2.5.2巖體質(zhì)量隨大壩初期澆筑及灌漿的演化

2.5.3隨大壩繼續(xù)澆筑及水庫(kù)蓄水巖體質(zhì)量的演化

2.5.4巖體質(zhì)量長(zhǎng)期演化預(yù)測(cè)

2.5.5壩基巖體質(zhì)量演化規(guī)律

2.6巖體質(zhì)量動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系

2.6.1表征巖體質(zhì)量變化程度的指標(biāo)

2.6.2巖體質(zhì)量動(dòng)態(tài)分級(jí)

2.6.3巖體松弛程度預(yù)測(cè)方法探討

2.7小灣壩基及拱座巖體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定

2.7.1影響抗滑穩(wěn)定的因素

2.7.2影響變形穩(wěn)定的因素

2.7.3影響滲透穩(wěn)定的因素

2.8有關(guān)問(wèn)題討論

2.8.1工程地質(zhì)勘察方法與技術(shù)

2.8.2巖體質(zhì)量時(shí)空特性及演化規(guī)律

2.8.3巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

2.8.4松弛巖體特性與處理

參考文獻(xiàn)

3拱壩混凝土特性

3.1混凝土的發(fā)展及實(shí)踐

3.1.1混凝土的發(fā)展

3.1.2拱壩混凝土特性

3.2混凝土原材料性能

3.2.1水泥

3.2.2摻合料

3.2.3骨料

3.2.4外加劑

3.3混凝土配合比及性能

3.3.1常規(guī)試件混凝土

3.3.2全級(jí)配混凝土

3.4混凝土長(zhǎng)齡期絕熱溫升

3.5氧化鎂對(duì)混凝土長(zhǎng)期安定性影響

3.6拱壩混凝土性能時(shí)空特性

3.7有關(guān)問(wèn)題討論

參考文獻(xiàn)

4拱壩結(jié)構(gòu)分析理論與方法

4.1結(jié)構(gòu)分析方法類別

4.1.1物理模型試驗(yàn)方法

4.1.2數(shù)學(xué)模擬分析方法

4.1.3安全監(jiān)測(cè)分析方法

4.2結(jié)構(gòu)力學(xué)方法——拱梁分載法

4.2.1拱粱變位協(xié)調(diào)條件的選擇

4.2.2荷載

4.2.3拱梁桿件分析

4.2.4拱梁整體分析

4.2.5應(yīng)力控制指標(biāo)

4.2.6小灣拱壩應(yīng)力計(jì)算

4.3有限單元法——靜力分析

4.3.1基本方程

4.3.2非線性問(wèn)題

4.3.3混凝土與巖體的本構(gòu)模型

4.3.4成果整理與應(yīng)用

4.3.5小灣拱壩應(yīng)力計(jì)算

4.4有限單元法動(dòng)力分析

4.4.1基本方程

4.4.2自振頻率及振型

4.4.3振型疊加法

4.4.4時(shí)程分析法

4.4.5庫(kù)水與壩體的耦合

4.4.6地震動(dòng)輸入機(jī)制研究

4.4.7應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)

4.4.8小灣拱壩動(dòng)應(yīng)力分析

4.5有限單元法——溫度分析

4.5.1熱傳導(dǎo)方程及定解條件

4.5.2初始條件和邊界條件的近似處理

4.5.3混凝土的熱性能

4.5.4日照影響

4.5.5溫度場(chǎng)的有限單元計(jì)算

4.5.6溫度應(yīng)力的有限單元計(jì)算

4.5.7小灣拱壩溫度計(jì)算

4.6有限單元法——滲流分析

4.6.1基本原理與分析方法

4.6.2無(wú)壓滲流自由面求解

4.6.3等效滲透張量

4.6.4裂隙巖體滲流/應(yīng)力應(yīng)變耦合模型

4.6.5防滲帷幕與排水孔幕模擬

4.6.6滲流量計(jì)算

4.6.7滲透力計(jì)算

4.7有限單元法——反演分析

4.7.1初始地應(yīng)力反分析

4.7.2物理力學(xué)參數(shù)反分析

4.7.3反分析的回歸分析方法

4.7.4反分析的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

4.7.5小灣壩基巖體初始應(yīng)力場(chǎng)反演

4.7.6小灣壩基裂隙巖體等效滲透張量反演

4.8有限單元法——不同網(wǎng)格間的數(shù)據(jù)傳遞

4.9復(fù)合單元法

4.9.1應(yīng)力應(yīng)變問(wèn)題

4.9.2滲流問(wèn)題

4.9.3溫度問(wèn)題

4.9.4小灣拱壩溫度計(jì)算

4.10物理模型模擬方法

4.10.1模型試驗(yàn)的目的和意義

4.10.2模型試驗(yàn)的發(fā)展歷程

4.10.3模型試驗(yàn)的原理和方法

4.10.4模型試驗(yàn)材料

4.10.5模型試驗(yàn)加載系統(tǒng)

4.10.6模型試驗(yàn)量測(cè)系統(tǒng)

4.10.7小灣拱壩地質(zhì)模型試驗(yàn)

4.10.8小灣拱壩振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力模型試驗(yàn)

4.10.9小灣拱壩滲流模型試驗(yàn)

4.11安全監(jiān)測(cè)分析方法

4.11.1監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)模型

4.11.2監(jiān)測(cè)確定性模型

4.11.3監(jiān)測(cè)混合模型

4.11.4小灣拱壩監(jiān)測(cè)資料分析與模型

參考文獻(xiàn)

……

5拱壩體形設(shè)計(jì)與綜合優(yōu)化

6壩基及拱座穩(wěn)定與工程處理

7拱壩溫度控制

8拱壩細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9拱壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)控體系

10高拱壩時(shí)空特性 2100433B

《碾壓混凝土拱壩研究與實(shí)踐》為清華大學(xué)劉光廷教授十余年來(lái)為發(fā)展軟巖上碾壓混凝土拱壩設(shè)計(jì)進(jìn)行的科研成果。共選收論文100篇，內(nèi)容涉及混凝土溫度斷裂、壓剪斷裂、三維曲面斷裂、隨機(jī)應(yīng)力及不均質(zhì)體強(qiáng)度等方面的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究，碾壓混凝土拱壩新結(jié)構(gòu)、混凝土雙軸徐變、累計(jì)溫度及自重徐變仿真設(shè)計(jì)、溫?zé)醾鲗?dǎo)、水管冷卻、裂隙巖體滲流、軟巖滲流及飽合軟巖強(qiáng)度折減等研究成果。書(shū)中闡述的基本理論和方法以及碾壓混凝土拱壩新結(jié)構(gòu)等都是作者本人及其指導(dǎo)研究生的創(chuàng)新性成果，其中很多已經(jīng)得到工程實(shí)踐的檢驗(yàn)，并且得到了國(guó)內(nèi)外廣泛的贊譽(yù)。2100433B