隧洞围岩应力开挖扰动特征与规律研究

以锦屏二级水电站引水隧洞为研究实例,对引水隧洞掌子面推进过程中的围岩应力状态和主应力轴变化规律进行了研究.分别通过地质数据处理中的"极点图"表现方法和断裂力学应力状态参数应力三维度,来描述主应力轴的旋转变化规律和应力状态变化规律.研究表明,随着掌子面推进,掌子面前方的围岩主应力轴方向调整具有一定共性,均表现为最大、最小主应力以一定交角指向临空面,中间主应力近似平行临空面,隧洞围岩应力状态由三轴受压状态转化至双轴压缩或单轴压缩状态.最后,根据应力三维度随开挖进尺的变化关系和空间分布特征,将隧洞围岩开挖应力扰动区分为强应力扰动区和弱应力扰动区,分析了各扰动区的应力扰动特征和规律,相关结论与认识对于围岩开挖扰动研究具有较大的理论和工程意义.     

渗透系数与库水位变化对边坡稳定性的影响

针对水利工程中复杂的库岸工程地质条件，以及库水位的变化对库岸边坡的稳定性会产生各种不利影响的实际，对不同渗透系数土质边坡在库水位下降速率变化下的稳定性进行了数值计算和分析，计算了在库水位下降期间，不同渗透系数滑坡体的稳定性受库水位下降速率影响的变化规律．结合库水位下降期间不同渗透系数滑坡体的渗流场，对滑坡体的稳定性进行了数值计算分析，得到了库区降水速率和渗透系数与边坡稳定性之间的关系．结果表明：对于同种材料的滑坡体，降水速率越快，滑坡体达到最低安全系数所需的时间就越短，且水位下降到同一位置时，降水速率越快，库岸的安全系数就越低，越可能发生滑坡；相同渗透系数的滑坡体在不同降水速率下其稳定性的变化曲线都是相似的．     

基于近似平行剖面数据的地质体表面构建方法

基于近似平行剖面数据,依据剖面图上所隐含的地质体的拓扑关系,实现了相邻剖面上轮廓线的对应.针对简单及复杂地质条件,分别叙述了轮廓线的对应方法.简单情况通过计算机自动实现对应,而复杂情况通过交互式对应.实践证明,所述的方法具有较好的适应性和可扩展性.     

龙滩水电站地下洞室群围岩变形与稳定性的二维弹塑性分析

龙滩水电站是红水河陡倾角层状结构岩体;两者的耦合作用,使洞室群围岩的稳定性,特别是主厂房与调压井的高边墙、洞室交叉口部位的变形稳定性尤显复杂,倍受关注.本文通过对龙滩工程厂房区地质调查,结合洞群结构分析,建立了工程地质概化模型,采用二维弹塑性有限元对地下厂房洞室群的施工开挖进行模拟,对比分析了多种不同条件下的洞室群开挖变形、应力以及屈服区的分布特征,获得了一些有益于指导施工的结果.     

双洞洞距洞径比对地震下围岩稳定性研究

为确保洞群间围岩的稳定性、施工及运行期的安全性以及经济上的合理性,选择相应合理的洞间距则至关重要.对于确定双洞合理洞距洞径比,规范往往只是针对开挖情况,并没有考虑地震作用.本文针对不同洞径的相邻隧洞,分析了在不同地震作用和不同本构下不同间距对软岩型洞室围岩的动力响应,基于洞间岩体塑性区贯通与否、隧洞围岩关键点相对位移曲线拐点,初步确定地震作用下软岩型双洞的合理洞距洞径比.结果表明,在地震作用下,双洞距离越近,围岩监测点的相对位移就越大,当距离小于洞径时,相对变形则远远大于其他情况,当距离在2～3倍时,相对变形则基本维持在一个稳定值;对于不同直径的洞室,在开挖作用下其合理间距是不一样的,但基本在1.5左右;先开挖,后受地震作用时,双洞围岩的响应趋势是一致的,与洞径大小无关,且其合理洞距洞径比大约在2～3之间;相比于开挖扰动影响,地震作用下的合理洞距洞径比要大,因此当需要确定高地震烈度地区软岩型双洞的合理洞间距时,除了要考虑开挖稳定情况,还要考虑地震作用.在类比其他文献的研究成果和国内外几个典型隧道的洞距洞径比的基础上,说明本文的结果比较符合实际情况.     

基于优化模糊数学方法的黄土边坡稳定性评价

黄土地区的滑坡灾害严重制约了地区经济的发展，因此快速准确的评价边坡的稳定性具有重要意义。首先，考虑诱发黄土滑坡因素具有不确定性和模糊性的特点，提出了重要性比较法用于评价因素集的权重；其次，引入模糊可变集合方法用于求解黄土边坡稳定性影响因素的隶属度；最后，利用级别特征值法实现了边坡稳定性等级分级，并基于MATLAB软件编译了边坡稳定分级方法程序，形成了一种快速准确的边坡稳定性分级方法。为验证本文评价方法的准确性对已有文献中燕麦沟、道南隧道两黄土边坡进行了稳定性分级评价，评价结果与已有文献结果一致，证明了评价方法的正确性。在此基础上对黄-延高速某一黄土边坡开展了稳定性评价分析，以长期的监测数据为佐证，进一步验证了本文的评价方法适用于黄土边坡的稳定性评价。     

基于Barton-Bandis准则的岩体破坏模式快速识别方法

岩体由岩石和结构面网络组成，结构面强度模型对岩体稳定性分析起着决定性影响。本文详细探讨了Barton-Bandis准则在岩体结构破坏模式判断中的应用。首先，推导了当结构面服从Barton-Bandis准则时，结构面屈服时倾角的取值范围，提出了结构面屈服的判据，并采用数值模拟法验证了理论推导结果的正确性；基于理论推导的结果，并假定岩石服从Mohr-Coulomb准则，提出了一种岩体结构破坏模式的快速识别方法，将岩体结构破坏分为“不发生破坏”、“沿结构面发生破坏”、“沿岩石发生破坏”和“同时沿岩石和结构面发生破坏”四种模式，并验证了该识别方法的正确性。本文研究成果可以为工程实践的岩体结构破坏识别提供理论指导和技术支持。