電磁力地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)材料特性

北溪水電站混凝土雙曲拱壩由于特殊的地形地質(zhì)條件，壩體應(yīng)力和壩肩穩(wěn)定是關(guān)系工程成敗的關(guān)鍵。為此設(shè)計(jì)在進(jìn)行拱梁分截計(jì)算的同時(shí)，進(jìn)行了三維有限元非線性分析和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，大壩和壩肩的運(yùn)行狀態(tài)能夠滿足安全運(yùn)行的要求。

根據(jù)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的特點(diǎn),研制出一種新型巖土地質(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、帶扁千斤頂?shù)淖兒杉虞d板、液壓加載控制試驗(yàn)臺(tái)組成。其中盒式臺(tái)架裝置用于容納試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⒆鳛榧虞d反力裝置,帶扁千斤頂?shù)淖兒杉虞d板用于給試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘臃蔷己奢d,液壓加載控制試驗(yàn)臺(tái)用于試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖詣?dòng)加壓與穩(wěn)壓。該系統(tǒng)具有規(guī)模大、整體穩(wěn)定性好、尺寸可調(diào)、能進(jìn)行同步非均勻加載,并具有加荷高、升壓快速、持荷穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。將該系統(tǒng)應(yīng)用于某一高速公路大型分岔隧道的三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果有效指導(dǎo)和優(yōu)化了工程的設(shè)計(jì)和施工。

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)。

高邊坡節(jié)埋巖體地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究——按彈塑性體相似判據(jù)和破壞階段相似判據(jù)確立相似常數(shù)、模擬山體形態(tài)、結(jié)構(gòu)面和巖石物理力學(xué)性質(zhì)、地應(yīng)力、邊界條件和埋設(shè)地點(diǎn)、建立三維模型、模擬開挖卸荷過(guò)程，監(jiān)測(cè)邊坡形態(tài)、地應(yīng)力釋放和山體應(yīng)變，認(rèn)識(shí)到邊坡變形的主...

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

分岔式隧道是一種新型隧道結(jié)構(gòu)型式,目前尚無(wú)相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可循,為了解這種新型隧道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形狀況,采用三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)方法對(duì)目前在建的滬蓉西高速公路大型分岔隧道進(jìn)行研究。試驗(yàn)成果有效地揭示分岔隧道洞周的應(yīng)力、位移變化規(guī)律和分岔隧道圍巖的破壞機(jī)制,獲得分岔隧道的設(shè)計(jì)和極限承載安全度,為分岔隧道的優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工提供了有工程指導(dǎo)意義的建議和結(jié)論。

介紹地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的研究進(jìn)展,包括新型相似材料、組合式模型試驗(yàn)裝置及應(yīng)變、位移量測(cè)新技術(shù)。新型相似材料能更好地模擬工程巖體,且價(jià)格低、易干燥、可重復(fù)利用。研制的新型組合式模型試驗(yàn)臺(tái)可自由組裝、剛度大、整體穩(wěn)定性好,液壓加載系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)伺服控制和梯度加載。應(yīng)變測(cè)試采用先進(jìn)的高速靜態(tài)應(yīng)變采集分析系統(tǒng)和光纖測(cè)試技術(shù),模型內(nèi)部位移采用研制的光柵式微型多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)量,隧洞表面位移采用內(nèi)卡規(guī)、攝影測(cè)量和ccd激光位移傳感器測(cè)量。上述測(cè)量手段具有自動(dòng)化、高精度、受干擾小的特點(diǎn),可得到更精確的試驗(yàn)結(jié)果。最后,以工程為例說(shuō)明地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)在分岔隧道研究中的應(yīng)用。

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。

結(jié)合小灣高拱壩壩肩壩基的地形、地質(zhì)特征、軟弱結(jié)構(gòu)面分布狀況、淺層松弛卸荷現(xiàn)象以及加固處理方案,建立三維地質(zhì)力學(xué)模型,研制主要斷層的變溫相似材料,運(yùn)用超載與降強(qiáng)相結(jié)合的綜合法對(duì)整體模型進(jìn)行破壞試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)獲得小灣拱壩壩肩壩基的變形特征、失穩(wěn)的破壞過(guò)程、破壞形態(tài)及破壞機(jī)制,得到強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)為1.2,超載系數(shù)為3.3～3.5,確定拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定綜合法試驗(yàn)安全系數(shù)為3.96～4.20。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析得出,兩壩肩中上部高程部位由于對(duì)斷層和蝕變帶采用了混凝土洞塞置換,其變位相對(duì)較小,破壞形態(tài)和破壞范圍相對(duì)較輕,說(shuō)明混凝土加固洞塞置換起到較好的加固效果。根據(jù)試驗(yàn)顯示的破壞形態(tài)和破壞區(qū)域,建議對(duì)右壩肩下游1245m高程以上的斷層f11和f10做一定范圍的處理,對(duì)左壩肩推力墩以上部分巖體進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚怼?/p>

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。

錦屏高邊坡穩(wěn)定三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究——在水利工程中，怎樣評(píng)價(jià)壩肩開挖后的高邊坡穩(wěn)定性一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。針對(duì)錦屏一級(jí)水電站拱壩左岸高邊坡，提出一種整體轉(zhuǎn)動(dòng)邊坡模型，模擬邊坡發(fā)生開裂破壞的三維試驗(yàn)方法。轉(zhuǎn)動(dòng)該模型的邊坡角度就可以不斷改變自...

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)。

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。

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).

地質(zhì)力學(xué)模型綜合法試驗(yàn)還沒有形成一套完整的基于變位信息監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定分析評(píng)價(jià)體系。針對(duì)這一問(wèn)題,根據(jù)地質(zhì)力學(xué)模型超載法、降強(qiáng)法和綜合法3種破壞試驗(yàn)方法的原理和點(diǎn)安全系數(shù)基本公式,建立了基于地質(zhì)力學(xué)模型綜合法試驗(yàn)的大壩穩(wěn)定安全系數(shù)評(píng)定關(guān)系式;應(yīng)用變形突變理論,提出將壩體和壩肩巖體變位曲線中的拐點(diǎn)1作為初裂特征點(diǎn)、拐點(diǎn)2作為大變形特征點(diǎn),并將各特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)作為評(píng)價(jià)高拱壩整體穩(wěn)定的依據(jù)。采用地質(zhì)力學(xué)模型綜合法,開展了加固地基條件下錦屏ⅰ級(jí)高拱壩3維地質(zhì)力學(xué)模型破壞試驗(yàn),獲得了壩與地基的表面變位、壩體應(yīng)變和結(jié)構(gòu)面內(nèi)部相對(duì)變位的分布特性,并找到變位發(fā)展過(guò)程曲線中的特征拐點(diǎn),綜合模型破壞形態(tài)等分析得出壩肩穩(wěn)定綜合法試驗(yàn)安全度為5.2~6.0。該成果為工程的設(shè)計(jì)施工和安全運(yùn)行提供了重要的依據(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)。

針對(duì)萬(wàn)家口子雙曲拱壩的地質(zhì)問(wèn)題,采用三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù),全面模擬了大壩基礎(chǔ)的不連續(xù)巖體條件、巖石力學(xué)性質(zhì)、基礎(chǔ)處理和整體雙曲拱壩,研究了基礎(chǔ)對(duì)大壩結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定的影響,揭示拱壩壩體和壩肩從加荷開始到破壞的整個(gè)進(jìn)程和機(jī)理,從而得出了拱壩的破壞機(jī)理及超載安全能力。