杨房沟水电站地下洞室关键岩石力学问题及工程对策研究 被引量：4

1

作者 潘兵 周勇 +1 位作者 蔡波 徐江涛 《水利水电技术》 北大核心 2020年第3期53-60,共8页

杨房沟水电站地下洞室群规模宏大、地质条件复杂,施工期围岩稳定问题突出。为解决洞室开挖过程中普遍揭露的脆性岩体高应力破坏、缓倾结构面导致的顶拱变形破坏、喷层开裂脱落等岩石力学问题,结合施工地质、监测成果和数值模拟开展动态... 杨房沟水电站地下洞室群规模宏大、地质条件复杂,施工期围岩稳定问题突出。为解决洞室开挖过程中普遍揭露的脆性岩体高应力破坏、缓倾结构面导致的顶拱变形破坏、喷层开裂脱落等岩石力学问题,结合施工地质、监测成果和数值模拟开展动态反馈分析,对洞群围岩稳定性进行了系统地分析和预测。结果表明,在洞室群开挖过程中,上游侧拱肩位置存在应力集中,是导致脆性硬岩发生片帮破坏的主要原因,而及时、有效的系统支护对抑制围岩应力型破坏至关重要;缓倾结构面对顶拱围岩变形与稳定起着控制性作用,主要表现为断层下盘岩体坍塌破坏和深层变形问题;在中高地应力条件下,受不利地质构造和施工质量等因素控制,洞室顶拱混凝土喷层容易发生开裂、脱落问题。通过开展施工期围岩监测反馈分析,不仅能够解释围岩变形破坏机制,而且能够为支护设计优化和信息化施工提供科学依据。 展开更多

关键词 杨房沟水电站 地应力 缓倾结构面 混凝土喷层开裂

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球度和扁平度对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质影响研究

2

作者 高霞 梅雯艳 +1 位作者 吴强 崔祥龙 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第5期86-94,共9页

为探究球度和扁平度对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质影响规律,采用PFC 2D建立5种不同球度和扁平度下含瓦斯水合物煤体数值模型,并对其进行三轴压缩模拟试验。研究结果表明:不规则颗粒形状下含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线均呈应变软化... 为探究球度和扁平度对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质影响规律,采用PFC 2D建立5种不同球度和扁平度下含瓦斯水合物煤体数值模型,并对其进行三轴压缩模拟试验。研究结果表明:不规则颗粒形状下含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线均呈应变软化型,且随着球度的减小和扁平度的增大,曲线应变软化现象越明显;不同颗粒形状下含瓦斯水合物煤体试样的配位数均随应变增加呈对数增长,扁平度对含瓦斯水合物煤体配位数影响较为显著;不同球度和扁平度下试样的累加法向接触力呈“花生型”分布,试样整体表现为各向异性。研究结果可为研究含瓦斯水合物煤体力学性质和变形机理提供理论参考。 展开更多

关键词 含瓦斯水合物煤体 离散元 球度 扁平度 宏细观力学性质

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颗粒形状对含瓦斯水合物煤体细观力学性质的影响

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作者 高霞 赵宇贤 +2 位作者 王柏琨 吴强 崔祥龙 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第5期106-115,共10页

为探究和预测含瓦斯水合物煤体三轴压缩作用下试样内部的破坏及失稳特征,首先基于瓦斯水合固化方法进行含瓦斯水合物煤体室内三轴压缩试验;同时根据扫描电镜(SEM)图像构建组合Clump颗粒模板,利用颗粒流离散单元法(DEM)模拟方法建立不同... 为探究和预测含瓦斯水合物煤体三轴压缩作用下试样内部的破坏及失稳特征,首先基于瓦斯水合固化方法进行含瓦斯水合物煤体室内三轴压缩试验;同时根据扫描电镜(SEM)图像构建组合Clump颗粒模板,利用颗粒流离散单元法(DEM)模拟方法建立不同颗粒形状(不规则、圆形)、饱和度(40%、60%、80%)的双轴压缩模型,并开展三轴压缩试验;然后从宏观和细观2个方面对比分析Clump颗粒与圆形颗粒对含瓦斯水合物煤体力学性质的影响特征。研究表明:不同颗粒形状含瓦斯水合物煤体试样峰值强度随水合物饱和度的增大均提高,在高饱和度条件下峰值强度增长不明显;不规则颗粒试样强度均大于圆形颗粒试样,最高提升142.01%;饱和度和颗粒形状对试样破坏模式影响较小,不同颗粒形状试样均发生鼓胀破坏且剪切带均呈X型分布;圆形颗粒试样发生旋转颗粒数目明显多于不规则试样,发生破坏的范围更大;随着加载进行,不规则颗粒间能够稳定地分担外部荷载;且不规则颗粒模型平均配位数远大于圆形颗粒试样;在表征含瓦斯水合物煤体力学行为方面,不规则颗粒模型更具优越性。 展开更多

关键词 颗粒形状 含瓦斯水合物煤体 力学性质 三轴压缩试验 柔性边界

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含瓦斯水合物煤体剪切带特性离散元研究

4

作者 高霞 白海瑞 +3 位作者 巩在阳 张保勇 吴强 崔祥龙 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第10期73-80,共8页

为探究含瓦斯水合物煤体在剪切破坏过程剪切带演化特征及其受围压影响的规律,采用离散元方法,开展饱和度(25%),围压(5,6,7 MPa)下的双轴数值模型,并结合室内试验验证模型可靠性。研究结果表明:随着围压增大,试样破坏模式由单斜面剪切破... 为探究含瓦斯水合物煤体在剪切破坏过程剪切带演化特征及其受围压影响的规律,采用离散元方法,开展饱和度(25%),围压(5,6,7 MPa)下的双轴数值模型,并结合室内试验验证模型可靠性。研究结果表明:随着围压增大,试样破坏模式由单斜面剪切破坏向X型剪切破坏转变;剪切带宽度随着围压升高减小,6 MPa和7 MPa围压下较5 MPa时分别降低30%和36%;6 MPa围压下,孔隙率呈主带>副带>带外的分布特征,力学配位数演化表现为先降低后趋于稳定,其中主带与副带降幅显著,而带外保持相对稳定;水合物胶结破坏以剪切破坏为主,而试样发生的剪切破坏以压剪破坏为主导。研究结果可为深入认识含瓦斯水合物煤体力学性质提供参考。 展开更多

关键词 剪切破坏 剪切带 离散元 水合物胶结破坏

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三维数码摄影测量技术及其工程地质应用 被引量：7

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作者 曾继坤 朱永生 +3 位作者 黄文洪 张健 褚卫江 刘宁 《人民长江》 北大核心 2020年第7期141-147,共7页

数码摄影测量技术能够克服复杂工程环境对传统地质测绘、编录作业方式的限制,同时又能实现对地形和地质结构面信息的快速采集与编录,在地质工程领域具有广泛的应用前景。依托周宁抽水蓄能电站边坡工程,阐述了该技术所具有的包括现场数... 数码摄影测量技术能够克服复杂工程环境对传统地质测绘、编录作业方式的限制,同时又能实现对地形和地质结构面信息的快速采集与编录,在地质工程领域具有广泛的应用前景。依托周宁抽水蓄能电站边坡工程,阐述了该技术所具有的包括现场数据采集、照片合成与精度控制以及成果解译与应用等关键环节在内的工作流程;针对左右岸边坡,建立了含地表影像信息的三维数字化地表模型(DTM),并获得了丰富多样的地质成果数据。研究表明:三维数码摄影测量技术除了能够满足常规的地质编录及其生产性图件的制作等一般性的应用要求以外,还可以将其用于开展相关特定地质数据的采集以辅助开展岩石力学科研,比如结构面表面形态特征专项调查,综合运用数值分析软件进行岩体力学特性描述及其岩体稳定性分析等。 展开更多

关键词 三维数码摄影测量 3DM软件 快速编录 稳定性分析 岩石力学特性 地质工程

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白鹤滩水电站巨型导流洞关键岩石力学问题与对策 被引量：3

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作者 周垂一 陈平志 +3 位作者 何世海 陈建林 刘宁 褚卫江 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第3期383-391,共9页

白鹤滩水电站的导流洞工程规模宏大,地质条件复杂,开挖过程中出现了多种复杂的岩石力学问题。文章深入分析沿软弱结构面的塌落、应力型片帮、含微裂隙岩体的破裂破坏、柱状节理松弛破坏、结构面影响的局部化应力及优势裂隙组合的应力型... 白鹤滩水电站的导流洞工程规模宏大,地质条件复杂,开挖过程中出现了多种复杂的岩石力学问题。文章深入分析沿软弱结构面的塌落、应力型片帮、含微裂隙岩体的破裂破坏、柱状节理松弛破坏、结构面影响的局部化应力及优势裂隙组合的应力型问题等典型破坏模式及其蕴含机制,对不同类型破坏的支护措施、支护时机、施工方法、监测反馈方法等工程对策进行归纳总结,通过这些工程对策成功应对了上述岩石力学难题,实现复杂地质条件下地下洞室围岩稳定控制,保证白鹤滩巨型导流洞工程顺利完工。 展开更多

关键词 白鹤滩水电站 导流洞 错动带 柱状节理 高应力 工程对策

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卡拉水电站地下厂房初始应力场反演分析 被引量：3

7

作者 吴家耀 褚卫江 徐全 《人民长江》 北大核心 2020年第2期101-106,共6页

初始地应力场特征是地下工程稳定分析中最重要的条件,为了评价开挖后地下洞室的围岩稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的初始地应力场进行反演。在对雅砻江卡拉水电站工程区地应力实测值进行分析的基础上,根据世界地应力图和GPS地表... 初始地应力场特征是地下工程稳定分析中最重要的条件,为了评价开挖后地下洞室的围岩稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的初始地应力场进行反演。在对雅砻江卡拉水电站工程区地应力实测值进行分析的基础上,根据世界地应力图和GPS地表监测数据所确定的区域地应力特征,选取地下厂房区域测试可靠、具有代表性、离厂房区域较近的实测点作为初始地应力数值反演分析的回归对象,结合反演分析原理,获得整个地下厂房区域的地应力场分布特征。通过对比数值计算值和实测成果可知:测点地应力的大小和方向拟合程度较好,分布规律大致相同,表明采用数值反演分析方法的合理性。分析成果为地下厂房洞室群的布置、开挖支护设计等提供了依据。 展开更多

关键词 地应力场 反演分析 水压致裂测试 数值模拟 地下厂房

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裂缝性页岩气储层三维多簇水力裂缝竞争扩展数值模拟 被引量：4

8

作者 黄刘科 廖兴川 +3 位作者 陈朝伟 谭鹏 谭劲 王灿 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1292-1300,共9页

页岩气水平井多簇水力裂缝延伸效率是影响压裂效果的关键,现场监测发现大量射孔簇无法进液、多簇非均匀起裂扩展问题突出,深入认识三维空间中天然裂缝对多簇水力裂缝竞争扩展的影响规律具有重要意义。为此,基于离散格子方法建立三维全... 页岩气水平井多簇水力裂缝延伸效率是影响压裂效果的关键,现场监测发现大量射孔簇无法进液、多簇非均匀起裂扩展问题突出,深入认识三维空间中天然裂缝对多簇水力裂缝竞争扩展的影响规律具有重要意义。为此,基于离散格子方法建立三维全耦合随机裂缝性页岩储层三簇压裂数值模型,精细刻画多簇水力裂缝竞争起裂、扩展以及天然裂缝相互作用的全过程演化规律,研究地应力差、簇间距、压裂液黏度及排量等参数影响下多簇水力裂缝扩展行为,提出多簇延伸效率的施工对策。结果表明:水力裂缝与天然裂缝相遇时表现为穿透、转向、分叉等单一或多种复合模式;天然裂缝网络会加剧多簇裂缝竞争扩展时的应力阴影效应,中间受到抑制的射孔簇容易沿天然裂缝转向或者分叉并与其他射孔簇发生融合,降低整体改造面积;地应力差越小、簇间距越小,缝间应力干扰越明显,裂缝延伸规模越小;增大压裂液黏度或排量,中间簇水力裂缝受应力干扰程度减弱,延伸距离更远,建议现场在前置液阶段适当提高压裂液黏度、在主压裂阶段增大排量,以提高多簇水力裂缝的延伸效率。研究成果可为页岩气储层射孔分段以及压裂参数优化设计提供指导。 展开更多

关键词 水力压裂 深层页岩 三维离散格子法 天然裂缝网络 缝间干扰

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准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩细观变形破坏数值模拟 被引量：2

9

作者 黄刘科 刘睿 +3 位作者 何睿 马俊修 谭鹏 王灿 《石油实验地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期833-844,共12页

我国西部准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩致密油资源丰富。因砂砾岩储层中含有众多成分及强度大小不一的砾石,导致砂砾岩力学特征受砾石的形状、尺寸及物性影响较大,进而影响砂砾岩油藏的压裂裂缝复杂程度和压裂改造效果。鉴于此,针对... 我国西部准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩致密油资源丰富。因砂砾岩储层中含有众多成分及强度大小不一的砾石,导致砂砾岩力学特征受砾石的形状、尺寸及物性影响较大,进而影响砂砾岩油藏的压裂裂缝复杂程度和压裂改造效果。鉴于此,针对准噶尔盆地百口泉组砂砾岩储层特征,建立了随机不规则多边形砾石的生成方法,并基于颗粒离散元法建立了砂砾岩力学数值模型,研究了典型砾石含量和分布对砂砾岩细观力学特征的影响机理。砂砾岩变形破坏数值模拟结果表明:低强度砾石对裂缝延伸的屏蔽作用较弱,裂缝大多呈“穿砾”模式,而高强度砾石对裂缝的屏蔽作用较强,裂缝更多呈“绕砾”模式;围压增加,岩石抗压强度明显增加,峰值应变能及滑移能也呈线性增加,且应变能增长显著;含不同砾石组合的砂砾岩储层中,剪切微裂缝数量随围压的增加而增加,且具有线性特征关系,高围压下含高强度砾石的砂砾岩具有更显著的塑性及延性特征,且存在明显的二次破坏现象;随低强度砾石的减少或高强度砾石的增加,砂砾岩的弹性模量增大,且抵抗变形能力增强,而不同砾石组合情况下,围压对砂砾岩弹性模量的影响较小;砂砾岩宏观破坏带的形成发育过程很大程度受控于内部细观结构,且受围压、砾石类型(力学强度)等的影响较大。 展开更多

关键词 砂砾岩 细观分析 变形破坏 离散元法 数值模拟 百口泉组 准噶尔盆地

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加载速率影响下含瓦斯水合物煤体力学性质离散元研究

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作者 高霞 王柏琨 +2 位作者 赵宇贤 吴强 崔祥龙 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期19-25,共7页

为了探究瓦斯水合物固化煤体后,加载速率对加固煤体力学性质的影响规律,提出1种柔性边界及不规则颗粒条件下含瓦斯水合物煤体的建模方法,并验证模型合理性,开展加载速率在0.005~0.25 mm/s范围内双轴数值试验。研究结果表明:含瓦斯水合... 为了探究瓦斯水合物固化煤体后,加载速率对加固煤体力学性质的影响规律,提出1种柔性边界及不规则颗粒条件下含瓦斯水合物煤体的建模方法,并验证模型合理性,开展加载速率在0.005~0.25 mm/s范围内双轴数值试验。研究结果表明:含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线呈应变硬化趋势且加载速率0.05 mm/s是其强度转折的临界加载速率;试样剪切带形态主要为“X”型并呈鼓胀破坏,随着加载速率的增加,试样鼓胀程度减小,破坏形态由局部破坏向整体破坏转变。研究结果可为深入认识含瓦斯水合物煤体力学性质提供参考。 展开更多

关键词 含瓦斯水合物煤 加载速率 离散元 柔性边界 不规则颗粒

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深埋大理岩力学特性对岩爆发生条件的影响分析 被引量：14

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作者 刘宁 张春生 +2 位作者 褚卫江 吴旭敏 张传庆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2638-2642,2648,共6页

岩爆作为深埋地下工程围岩的一种破坏方式,其发生条件受多种因素的制约。根据在锦屏二级深埋隧洞掘进过程中的岩爆统计结果,即使应力条件和岩体强度达到一定的要求,岩爆发生与否以及剧烈程度还与岩体力学特性有密切的联系。锦屏二级深... 岩爆作为深埋地下工程围岩的一种破坏方式,其发生条件受多种因素的制约。根据在锦屏二级深埋隧洞掘进过程中的岩爆统计结果,即使应力条件和岩体强度达到一定的要求,岩爆发生与否以及剧烈程度还与岩体力学特性有密切的联系。锦屏二级深埋隧洞沿线以大理岩为主,为此开展了大理岩力学特性与岩爆发生关系的相关研究工作。根据大理岩三轴压缩试验结果,验证了大理岩的脆-延-塑转化特性,确定了锦屏白山组大理岩的转化围压和相关的Hoek-Brown强度参数,并利用经验的方法初步评价了锦屏深埋大理岩的岩爆风险。为了进一步明确岩体力学特性对岩爆风险的影响,利用现场实际的岩爆破坏形态,通过考察不同深度处测点的应力路径,校核了现场岩体的力学参数。在此基础上分析了具有岩爆风险的围岩力学状态,分别研究了岩石强度、岩体完整性和岩体脆性特征对岩爆发生条件的影响。研究结果表明,锦屏大理岩岩石强度和脆性特征可以影响到锦屏深埋隧洞围岩岩爆风险程度,但其影响相对较小,而岩体完整性对岩爆风险形成具有比较明显的影响。 展开更多

关键词 深埋 大理岩 岩爆 应力路径 脆-延-塑转换

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非贯通随机节理岩体的结构效应对地下洞室地震响应的影响 被引量：6

12

作者 崔臻 冷先伦 +1 位作者 朱泽奇 盛谦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期645-652,共8页

为研究非连通随机节理岩体的结构效应对地下洞室地震响应的影响,首先探讨了二维节理网络的生成原理,给出了结构效应影响的5个表征参数,即节理密度、节理倾角角度、节理倾角离散程度、节理迹长长度和节理迹长离散程度。以大岗山水电站主... 为研究非连通随机节理岩体的结构效应对地下洞室地震响应的影响,首先探讨了二维节理网络的生成原理,给出了结构效应影响的5个表征参数,即节理密度、节理倾角角度、节理倾角离散程度、节理迹长长度和节理迹长离散程度。以大岗山水电站主厂房洞室为背景工程,研究节理岩体结构效应对地下洞室地震响应的影响。结果表明,相同地震动水平下节理密度增加则洞室地震位移增加;节理角度在0°~80°范围内时,随节理倾角增加洞室的地震位移增加;节理离散程度较大时,随节理倾角离散程度减小洞室的地震位移减小,但当节理离散程度较小时则基本无影响;随节理迹长长度增加,洞室地震位移也增加;节理迹长的离散程度则对对洞室地震位移影响较小。结论可供节理岩体中地下洞室的抗震设计参考。 展开更多

关键词 地下洞室 节理岩体 地震响应 随机节理网络 结构效应

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裂纹扩展过程模拟的无网格流形MSIM方法

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作者 苏锋 蔡永昌 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期2360-2368,共9页

采用一种新的无网格流形MSIM方法来进行裂纹扩展过程的模拟分析。该方法利用单位分解法和有限覆盖技术来构造插值函数,该插值函数的建立不受域内不连续面的影响,可较好地求解裂纹扩展问题;此外,该插值函数还具有高阶完备性、一致性,且... 采用一种新的无网格流形MSIM方法来进行裂纹扩展过程的模拟分析。该方法利用单位分解法和有限覆盖技术来构造插值函数,该插值函数的建立不受域内不连续面的影响,可较好地求解裂纹扩展问题;此外,该插值函数还具有高阶完备性、一致性,且可以在需要的节点处具备delta属性,能够方便、准确地施加各种边界条件。与通常的无网格方法相比,该方法由于采用了有限覆盖技术,试函数的构造不受域内不连续面的影响,克服了传统的无网格方法在处理不连续问题时由于采用光线法所遇到的困难;与数值流形方法相比,该方法用一系列节点的影响域来建立有限覆盖和单位分解函数,具有无网格方法的特性,摆脱了传统数值流形方法中在处理复杂非连续问题时网格所带来的困难,且其覆盖系统的生成远比数值流形方法中覆盖系统的生成简单。数值算例结果表明本文方法用于追踪复杂应力状态下裂纹扩展过程的正确性和有效性。 展开更多

关键词 无网格方法 数值流形方法 单位分解法 有限覆盖理论 裂纹扩展 Shepard函数

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60 m大跨度洞室最小矢跨比研究 被引量：4

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作者 徐全 吴家耀 褚卫江 《重庆大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期119-130,共12页

大跨度洞室的最小矢跨比是大跨度洞室尺寸设计的重要参考依据,基于能够考虑岩体软化、剪胀、体胀、密度变化等开挖响应特征的Cavehoek本构模型和能够反映不同岩体质量、岩石单轴抗压强度条件下的极限应变标准,对不同地质强度指标GSI、... 大跨度洞室的最小矢跨比是大跨度洞室尺寸设计的重要参考依据,基于能够考虑岩体软化、剪胀、体胀、密度变化等开挖响应特征的Cavehoek本构模型和能够反映不同岩体质量、岩石单轴抗压强度条件下的极限应变标准,对不同地质强度指标GSI、埋深、侧压力系数、结构面等条件下的60 m大跨度洞室的最小矢跨比进行了研究。结果表明,GSI、侧压力系数、埋深3个因素中,GSI对大跨度洞室的最小矢跨比影响最大,侧压力系数和埋深次之;岩体质量越好,最小矢跨比越小,最小矢跨比与侧压力系数和埋深之间并非线性关系。结构面和岩石单轴抗压强度对大跨度洞室最小矢跨比有较大的影响,尤其是缓倾结构面非常不利于大跨度洞室成拱。 展开更多

关键词 大跨度洞室 Cavehoek本构 极限应变 岩体质量 埋深 结构面

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基于FLAC^(3D)的三维边坡稳定性强度折减法计算效率改进算法及其应用 被引量：31

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作者 徐文刚 余旭荣 +3 位作者 年廷凯 曹琦 曹爱武 裴振伟 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1347-1355,共9页

强度折减数值分析方法在边坡工程中应用广泛,其中FLAC^(3D)已成为三维边坡稳定性分析中的主流计算工具。FLAC^(3D)自带强度折减计算模块,因其计算过程复杂且耗时,一些学者提出了基于"二分法"的强度折减法,但依然不能令人满意... 强度折减数值分析方法在边坡工程中应用广泛,其中FLAC^(3D)已成为三维边坡稳定性分析中的主流计算工具。FLAC^(3D)自带强度折减计算模块,因其计算过程复杂且耗时,一些学者提出了基于"二分法"的强度折减法,但依然不能令人满意。本文利用Python编程语言对FLAC^(3D)进行二次开发,实现了"二分法"强度折减法的全面优化,包括初始应力场载入优化和计算时步上限优化,建议计算时步上限取初始应力场计算时步的1.50倍,此时既可以保证计算结果的准确性又可以节省计算时间。利用优化后方法对某公路复杂三维填方路基边坡进行了三维强度折减法计算,结果表明,在保证计算准确性的同时,本文方法计算效率较其他改进的强度折减法至少提升50%,较程序自带模块提升了300%以上。 展开更多

关键词 三维边坡 强度折减法 FLAC^(3D) 公路边坡 PYTHON

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基于离散元模拟和微震监测的白鹤滩水电站左岸地下厂房稳定性分析 被引量：21

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作者 毛浩宇 徐奴文 +3 位作者 李彪 樊义林 吴家耀 孟国涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2470-2484,共15页

针对白鹤滩水电站地下洞室群开挖过程围岩稳定问题,基于离散单元法的数值仿真软件3DEC,研究开挖卸荷作用对围岩变形和破坏的影响;引入微震监测技术,对洞室围岩内部微破裂演化实时监测和分析,并将数值模拟结果与微震监测数据对比分析;借... 针对白鹤滩水电站地下洞室群开挖过程围岩稳定问题,基于离散单元法的数值仿真软件3DEC,研究开挖卸荷作用对围岩变形和破坏的影响;引入微震监测技术,对洞室围岩内部微破裂演化实时监测和分析,并将数值模拟结果与微震监测数据对比分析;借助常规位移监测研究围岩宏观变形的时空演化规律,验证数值模拟和微震监测结果的准确性。研究结果表明,围岩损伤与现场施工状态密切相关,同时受各种地质结构影响;数值模拟得到的围岩变形特征与微震监测得到的微震事件聚集规律基本一致,且与常规监测结果对应良好,采用三维离散元数值模拟和微震监测技术相结合的综合研究方法,能够较好地描述围岩在开挖卸荷作用下的力学行为,有效评估洞室围岩的损伤特征和潜在风险区域。 展开更多

关键词 围岩稳定性 离散单元法 数值模拟 开挖卸荷 微震监测

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白鹤滩右岸地下厂房顶拱深层变形机理分析 被引量：12

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作者 孟国涛 何世海 +3 位作者 陈建林 吴家耀 陈平志 段兴平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期576-583,共8页

在世界最大跨度的白鹤滩水电站右岸地下厂房开挖过程中,位移监测揭示0+076 m^0+133 m洞段正顶拱距开挖面17~26 m的围岩存在持续、缓慢的"深层变形",变形量级整体达35~55 mm,且0~17 m不同深度测点出现同步等速位移增量,成为了... 在世界最大跨度的白鹤滩水电站右岸地下厂房开挖过程中,位移监测揭示0+076 m^0+133 m洞段正顶拱距开挖面17~26 m的围岩存在持续、缓慢的"深层变形",变形量级整体达35~55 mm,且0~17 m不同深度测点出现同步等速位移增量,成为了施工期反馈分析最为关注的岩石力学问题。在介绍厂房顶拱位移监测布置和监测成果基础上,通过多点位移计监测成果的GoCAD插值直观展示了围岩变形的空间分布特征,说明了顶拱围岩变形模式的特殊性;然后,结合FLAC3D数值分析,探讨了洞室群围岩应力集中、破裂扩展和时效变形的分布特征,诠释了"深层变形"的成因机理,并且通过围岩破坏现象和密集准分布式光栅光纤位移监测进行了验证;最后,对该洞段顶拱围岩稳定性进行了评价。研究表明,厂房顶拱上方锚固洞底板浅层围岩应力集中程度大于岩石启裂强度,浅层岩体的破裂扩展造成了围岩时效变形,使得埋设于锚固洞底板松弛圈的多点位移计安装基座端产生抬动,间接造成多点位移计不同深度测点产生同步等速位移增量,从而表现出所谓的"深层变形"现象。研究成果为顶拱围岩异常监测变形的产生机制提供了合理解释,也为顶拱围岩稳定性评价提供了技术支撑。 展开更多

关键词 岩石力学 FLAC3D 深层变形 高应力 地下厂房 白鹤滩水电站

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弯曲倾倒边坡开挖变形响应机理与反馈预测 被引量：5

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作者 陈平志 崔臻 +2 位作者 褚卫江 刘宁 周勇 《人民黄河》 CAS 北大核心 2019年第6期146-151,155,共7页

针对苗尾水电站右岸坝基上游边坡工程实例,开展定性分析,采用允许层面之间发生拉张破坏和剪切滑移、层间岩体可以发生屈服破坏的离散元分析方法模拟边坡变形破坏现象,剖析变形破坏机理,开展动态反馈分析,并指导边坡的抢险治理措施设计... 针对苗尾水电站右岸坝基上游边坡工程实例,开展定性分析,采用允许层面之间发生拉张破坏和剪切滑移、层间岩体可以发生屈服破坏的离散元分析方法模拟边坡变形破坏现象,剖析变形破坏机理,开展动态反馈分析,并指导边坡的抢险治理措施设计和后续设计优化。研究表明:边坡坡脚开挖和雨季强降雨两种不利条件共同作用下,坡脚垮塌导致变形范围扩大,是边坡较高高程部位覆盖层开裂的主要诱因。基于离散元动态反馈的边坡变形机理与稳定性状态,确定了"强锚固固脚锁腰+排水"的处理策略,在边坡变形剧烈阶段,首先采用压渣进行处理,同时边坡上部采用预应力锚固锁腰,然后对边坡下部采用锚索、锚拉板、灌浆固结等手段进行锁脚处理。工程实践表明,经过治理之后边坡整体稳定性增强,治理措施有效。 展开更多

关键词 弯曲倾倒边坡 离散元方法 变形破坏机理 动态反馈 苗尾水电站

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白鹤滩水电站地下厂房错动带围岩稳定性控制方法研究 被引量：5

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作者 朱永生 褚卫江 +3 位作者 万祥兵 欧阳秋平 何炜 王鹏飞 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第1期48-56,共9页

软弱错动带C2、C4分别加剧了白鹤滩两岸主厂房围岩的变形破坏风险和程度,为研究错动带影响机制和特点,制定针对性控制措施,依据现场破坏现象、监测数据,结合理论分析和数值反馈方法考察左厂边墙揭露C2、右厂顶拱揭露C4 2种条件下的围岩... 软弱错动带C2、C4分别加剧了白鹤滩两岸主厂房围岩的变形破坏风险和程度,为研究错动带影响机制和特点,制定针对性控制措施,依据现场破坏现象、监测数据,结合理论分析和数值反馈方法考察左厂边墙揭露C2、右厂顶拱揭露C4 2种条件下的围岩开挖力学响应特点和破坏机制,提出错动带不利影响控制措施,并评价工程措施的有效性及其相应条件下的厂房稳定条件。研究结果表明:1)由主洞+支洞联合抗剪、交叉锁口构成的组合措施,可有效控制沿C2发生的剪切变形对左岸主厂房边墙松弛变形的加剧效应;2)错动带C4在构造运动中形成局部地层应力异常并与开挖二次应力叠加作用,导致右岸主厂房顶拱层高应力破坏风险增加;3)强化表面支护+深部加固组合措施可对C4影响部位的浅层和深部围岩综合起到"维持"和"加固"作用。系统支护和错动带组合控制措施可有效保证主厂房整体稳定性。 展开更多

关键词 白鹤滩水电站 地下厂房 错动带 围岩稳定性 支护设计

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杨房沟水电站深切河谷地应力场反演分析 被引量：6

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作者 周勇 李啟常 +3 位作者 潘兵 褚卫江 陈斌 李饶 《人民长江》 北大核心 2018年第24期44-48,71,共6页

针对杨房沟水电站坝区V型河谷地形地貌特征,结合坝址区地质构造条件,依据现场实测地应力成果资料,考虑河谷剥蚀下切演化对地应力场改造作用,反演得到坝址区初始地应力场,并将计算结果与实测值进行了对比分析。结果表明:计算结果与实测... 针对杨房沟水电站坝区V型河谷地形地貌特征,结合坝址区地质构造条件,依据现场实测地应力成果资料,考虑河谷剥蚀下切演化对地应力场改造作用,反演得到坝址区初始地应力场,并将计算结果与实测值进行了对比分析。结果表明:计算结果与实测结果基本一致;杨房沟坝址区初始地应力场以NWW向水平构造应力为主,属中等地应力量级,岸坡浅表层一定深度范围内卸荷特征明显。研究结果为坝区边坡开挖及长期稳定性分析提供了重要依据。 展开更多

关键词 深切河谷 初始地应力场 3DEC 反演分析 杨房沟水电站

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