北溪水電站混凝土雙曲拱壩由于特殊的地形地質條件，壩體應力和壩肩穩(wěn)定是關系工程成敗的關鍵。為此設計在進行拱梁分截計算的同時，進行了三維有限元非線性分析和地質力學模型試驗。試驗表明，大壩和壩肩的運行狀態(tài)能夠滿足安全運行的要求。

根據(jù)地質力學模型試驗的特點,研制出一種新型巖土地質力學模型試驗系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由盒式臺架裝置、帶扁千斤頂?shù)淖兒杉虞d板、液壓加載控制試驗臺組成。其中盒式臺架裝置用于容納試驗模型并作為加載反力裝置,帶扁千斤頂?shù)淖兒杉虞d板用于給試驗模型施加非均布荷載,液壓加載控制試驗臺用于試驗模型的自動加壓與穩(wěn)壓。該系統(tǒng)具有規(guī)模大、整體穩(wěn)定性好、尺寸可調、能進行同步非均勻加載,并具有加荷高、升壓快速、持荷穩(wěn)定的優(yōu)點。將該系統(tǒng)應用于某一高速公路大型分岔隧道的三維地質力學模型試驗研究,試驗結果有效指導和優(yōu)化了工程的設計和施工。

本文的試驗研究以相似原理為依據(jù),以幾何和力學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。通過試配比制塊,采用單向壓縮試驗測得試件變形模量再核算調整配合比,經(jīng)進行多次調整后得到滿足相似要求的模型巖體材料的變形模量,從而達到解決地質力學模型試驗巖體材料相似模擬研究目的,實現(xiàn)工程不同地段巖體材料的模擬,為地質力學模型試驗研究提供基礎資料和試驗依據(jù)。

高邊坡節(jié)埋巖體地質力學模型試驗研究——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)、結構面和巖石物理力學性質、地應力、邊界條件和埋設地點、建立三維模型、模擬開挖卸荷過程，監(jiān)測邊坡形態(tài)、地應力釋放和山體應變，認識到邊坡變形的主...

復雜巖基上拱壩樞紐的整體 地質力學模型試驗研究 拱壩試驗研究課題組’ (廣西大學水利水電研究所) 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)定的地質力學模型試驗研究概況。 對復雜巖基上的水電站樞紐地質力學模型試驗方法和試驗技術中的若干同題進行探討，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面f、c值試驗研究，模型加載系統(tǒng)廈量測系統(tǒng)設計等內(nèi)容。最后根據(jù)試 驗結果，分析了拱壩總體位移變化規(guī)律和大壩受基礎在超載條件下穩(wěn)定安全度和破壞機理，并指 出影響工程安全的薄弱部位。 關鍵詞地質力學變形位移基礎穩(wěn)定 1概述 由于埂工建設及科學技術的發(fā)展，越來 越多的水工建筑物需要在具有復雜地質構造 的巖基上修建，拱壩建設亦不例外。在

分岔式隧道是一種新型隧道結構型式,目前尚無相應的設計、施工技術規(guī)范和標準可循,為了解這種新型隧道結構的應力和變形狀況,采用三維地質力學模型試驗方法對目前在建的滬蓉西高速公路大型分岔隧道進行研究。試驗成果有效地揭示分岔隧道洞周的應力、位移變化規(guī)律和分岔隧道圍巖的破壞機制,獲得分岔隧道的設計和極限承載安全度,為分岔隧道的優(yōu)化設計和施工提供了有工程指導意義的建議和結論。

介紹地質力學模型試驗的研究進展,包括新型相似材料、組合式模型試驗裝置及應變、位移量測新技術。新型相似材料能更好地模擬工程巖體,且價格低、易干燥、可重復利用。研制的新型組合式模型試驗臺可自由組裝、剛度大、整體穩(wěn)定性好,液壓加載系統(tǒng)可實現(xiàn)自動伺服控制和梯度加載。應變測試采用先進的高速靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)和光纖測試技術,模型內(nèi)部位移采用研制的光柵式微型多點位移計測量,隧洞表面位移采用內(nèi)卡規(guī)、攝影測量和ccd激光位移傳感器測量。上述測量手段具有自動化、高精度、受干擾小的特點,可得到更精確的試驗結果。最后,以工程為例說明地質力學模型試驗在分岔隧道研究中的應用。

針對錦屏一級水電站左岸1960m高程以上邊坡的地形地質條件,采用地質力學模型試驗的方法,利用超載法進行破壞試驗研究,定性掌握邊坡變形破壞的全過程,定量分析邊坡的變形和應力變化情況;探明了邊坡變形破壞的趨勢,得出了邊坡基本穩(wěn)定的結論。

小灣水電站是瀾滄江中下游河段梯級開發(fā)的“龍頭”水庫,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,但地質條件較為復雜。針對小灣拱壩1210m高程壩肩的地形地質條件,對壩肩未進行加固處理方案,采用地質力學模型試驗方法,抓住影響壩肩穩(wěn)定的主要因素,利用超載法進行破壞試驗研究,分析壩體及壩肩變形分布特征,探討壩肩失穩(wěn)的破壞過程、破壞形態(tài)和破壞機理,確定壩肩超載穩(wěn)定安全度。

錦屏一級水電站是雅礱江干流上的重要梯級電站。工程主要開發(fā)任務是發(fā)電,同時還兼有攔沙、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)地質構造復雜,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構面,對拱壩壩肩壩基穩(wěn)定帶來不利影響。采用三維整體地質力學模型試驗研究方法,研究了錦屏一級高拱壩壩肩壩基的整體穩(wěn)定性。試驗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,同時還重點模擬兩壩肩巖體中軟弱結構面強度弱化的影響,為此研制了適合該工程的變溫相似材料及試驗模擬新技術,并在一個模型上進行了強度儲備與超載相結合的綜合法試驗。通過試驗獲得了壩肩壩基的變形及分布特征、失穩(wěn)的破壞形態(tài)和破壞機理,確定了拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定安全度為4.7～5.0,評價了工程的安全性,并針對壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

結合小灣高拱壩壩肩壩基的地形、地質特征、軟弱結構面分布狀況、淺層松弛卸荷現(xiàn)象以及加固處理方案,建立三維地質力學模型,研制主要斷層的變溫相似材料,運用超載與降強相結合的綜合法對整體模型進行破壞試驗。通過試驗獲得小灣拱壩壩肩壩基的變形特征、失穩(wěn)的破壞過程、破壞形態(tài)及破壞機制,得到強度儲備系數(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)定綜合法試驗安全系數(shù)為3.96～4.20。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析得出,兩壩肩中上部高程部位由于對斷層和蝕變帶采用了混凝土洞塞置換,其變位相對較小,破壞形態(tài)和破壞范圍相對較輕,說明混凝土加固洞塞置換起到較好的加固效果。根據(jù)試驗顯示的破壞形態(tài)和破壞區(qū)域,建議對右壩肩下游1245m高程以上的斷層f11和f10做一定范圍的處理,對左壩肩推力墩以上部分巖體進行適當?shù)募庸烫幚怼?/p>

在保證大壩穩(wěn)定設計時,除了數(shù)值模擬方法外,對高壩還應當進行地質力學模型試驗。本文敘述了地質力學模型試驗的工程意義,列舉了多個地質力學模型試驗實例,并對試驗方法及安全系數(shù)做了分析。

錦屏高邊坡穩(wěn)定三維地質力學模型試驗研究——在水利工程中，怎樣評價壩肩開挖后的高邊坡穩(wěn)定性一直是人們關注的問題。針對錦屏一級水電站拱壩左岸高邊坡，提出一種整體轉動邊坡模型，模擬邊坡發(fā)生開裂破壞的三維試驗方法。轉動該模型的邊坡角度就可以不斷改變自...

地質力學模型試驗是根據(jù)一定的相似原理對特定工程地質問題進行縮尺研究的一種方法。地質模型是客觀物理實體的再現(xiàn),在滿足相似原理的條件下,能夠真實反映巖土介質的基本力學變形特性。要進行模型試驗,就必須有相應的模型試驗裝置。根據(jù)地質力學模型試驗的特點,本文研制出一種能實施同步非均勻加載的組合式地質力學模型試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由盒式臺架裝置、變荷加載板和液壓加載控制試驗臺組成,其具有尺寸可調、加載規(guī)模大、持荷穩(wěn)定的顯著優(yōu)點。應用該系統(tǒng)對一大型分岔隧道工程進行了三維地質力學模型試驗研究,有效揭示了分岔隧道圍巖位移場、應力場的變化規(guī)律和巖錨支護效應。

針對大崗山雙曲拱壩的工程地質問題,采用三維地質力學模型試驗技術,研究壩體和壩肩從加荷到破壞的整個過程和機制。試驗過程模擬大壩基礎的不連續(xù)巖體條件、巖體力學特性和整體雙曲拱壩。試驗考慮拱壩上游超載情況,同時還模擬兩壩肩巖體中軟弱結構面強度弱化的影響,為此研制適合該工程的變溫相似材料及試驗模擬新技術,并在一個模型上進行強度儲備與超載相結合的綜合法試驗。試驗結果給出拱壩在正常蓄水位和降強之后超載作用下的位移場,獲得壩體和壩肩的變形及分布特征、內(nèi)部斷層典型測點的相對位移,揭示拱壩壩體和壩基失穩(wěn)前后裂縫發(fā)展的全過程及其破壞機制。得到強度儲備系數(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。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評價邊坡的穩(wěn)定性,并針對壩肩的薄弱環(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力學模型試驗,包括模型設計、模型制作、加荷和量測等。試驗給出了拱壩在正常蓄水位荷載作用下的位移場,測出了壩體、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失穩(wěn)前位移和裂縫發(fā)展的全過程及其破壞機理。對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,可以評價邊坡的穩(wěn)定性,并得到拱壩的整體安全度。

江口雙曲拱壩整體穩(wěn)定地質力學模型試驗研究——為了對江口拱壩基礎處理方案進行驗證，弄清大壩在正常荷栽作用下的位移場，了解拱壩和拱座的整體穩(wěn)定，采用地質力學模型進行了試驗研究，全面模擬了江口大壩基礎的不連續(xù)巖體條件、巖石力學性質和基礎處理方案，揭...

錦屏高邊坡穩(wěn)定地質力學模型試驗研究——針對錦屏一級水電站左岸1960m高程以上邊坡的地形地質條件，采用地質力學模型試驗的方法，利用超載法進行破壞試驗研究，定性掌握邊坡變形破壞的全過程，定量分析邊坡的變形和應力變化情況；探明了邊坡變形破壞的趨勢，得...

針對江口壩區(qū)內(nèi)的多條軟弱夾層以及斷層、裂隙等地質構造不利條件對壩體穩(wěn)定的影響,設計采取了基礎處理措施.通過地質力學模型試驗,研究江口大壩在進行基礎處理后,壩體在設計荷載及超載作用下的穩(wěn)定情況,為設計提供科學依據(jù).

地質力學模型綜合法試驗還沒有形成一套完整的基于變位信息監(jiān)測的穩(wěn)定分析評價體系。針對這一問題,根據(jù)地質力學模型超載法、降強法和綜合法3種破壞試驗方法的原理和點安全系數(shù)基本公式,建立了基于地質力學模型綜合法試驗的大壩穩(wěn)定安全系數(shù)評定關系式;應用變形突變理論,提出將壩體和壩肩巖體變位曲線中的拐點1作為初裂特征點、拐點2作為大變形特征點,并將各特征點對應的安全系數(shù)作為評價高拱壩整體穩(wěn)定的依據(jù)。采用地質力學模型綜合法,開展了加固地基條件下錦屏ⅰ級高拱壩3維地質力學模型破壞試驗,獲得了壩與地基的表面變位、壩體應變和結構面內(nèi)部相對變位的分布特性,并找到變位發(fā)展過程曲線中的特征拐點,綜合模型破壞形態(tài)等分析得出壩肩穩(wěn)定綜合法試驗安全度為5.2~6.0。該成果為工程的設計施工和安全運行提供了重要的依據(jù)。

采用三維地質力學模型試驗技術,研究某雙曲拱壩壩基內(nèi)的軟弱夾層和裂隙對壩體整體穩(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)展過程,從而對大壩的安全性作出了科學評價。

針對萬家口子雙曲拱壩的地質問題,采用三維地質力學模型試驗技術,全面模擬了大壩基礎的不連續(xù)巖體條件、巖石力學性質、基礎處理和整體雙曲拱壩,研究了基礎對大壩結構變形和穩(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進程和機理,從而得出了拱壩的破壞機理及超載安全能力。