高拱壩建基巖體研究與實踐

前言

　　本書是黃河拉西瓦水電站工程250m高拱壩建基巖體系統(tǒng)工程地質(zhì)和巖體力學(xué)專項研究的成果。在定性研究的基礎(chǔ)上，定量研究了巖體風(fēng)化、卸荷和巖體結(jié)構(gòu)特征，提出了定量表征指標(biāo)，補充了現(xiàn)行規(guī)范方法；建立了以巖體風(fēng)化、卸荷、巖體結(jié)構(gòu)及賦存條件的巖體質(zhì)量分級體系，并提出了具體表征巖體質(zhì)量級別的裂隙間距、完整性系數(shù)、RQD和單元面積節(jié)理條數(shù)等指標(biāo)及界限值，并配套以變形模量、抗剪強度等主要巖體力學(xué)參數(shù)，實現(xiàn)了質(zhì)量分級向巖體力學(xué)模型的轉(zhuǎn)化；建立了以拱端應(yīng)力為基點，以巖石飽和抗壓強度、巖體變形模量、巖體抗剪強度指標(biāo)為定量指標(biāo)，以風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)、巖體質(zhì)量級別和岸坡應(yīng)力（卸荷）分帶為表征的高拱壩壩基（肩）可利用巖體標(biāo)準(zhǔn)體系；進行了拱壩建基面位置的選擇和主要力學(xué)參數(shù)的論證，從極限變模的概念和變模降低（15％～20％）的角度，論證了壩基（肩）巖體力學(xué)參數(shù)變化對大壩應(yīng)力應(yīng)變的影響，為開挖后復(fù)核驗證提供了判據(jù)；引進開發(fā)了裂隙連通率帶寬網(wǎng)絡(luò)模擬程序和結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)塊體空間自動切割組合程序，成功地應(yīng)用于拱壩抗滑穩(wěn)定分析及強度參數(shù)的研究，避免了人為取值和手工操作；從分析區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場入手，模擬計算了壩址河谷應(yīng)力場，進行了河谷應(yīng)力分帶。從高地應(yīng)力、高圍壓的角度，進行了偏應(yīng)力計算，提出了圍壓比概念，分析了巖芯餅裂、開挖面板裂等的力學(xué)模型和機理。計算分析了開挖后壩基（肩）應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、巖體的破壞形式及對巖體力學(xué)參數(shù)的影響；兩壩肩及河床開挖后，依據(jù)綜合檢測資料，確定了開挖綜合影響松弛帶的厚度，提出了松弛度的概念，并與灌漿試驗波速增長率對照，預(yù)測了松弛帶灌漿后的可恢復(fù)程度。同時，對建基巖體的風(fēng)化、結(jié)構(gòu)、巖體質(zhì)量級別和主要巖體力學(xué)參數(shù)進行了綜合復(fù)核，并與前期的評價進行了對比，證明前期評價基本合理。　　本項研究除基礎(chǔ)性的工程地質(zhì)和巖體力學(xué)研究外，從巖體與拱壩相互作用的結(jié)構(gòu)和力學(xué)角度、受力和傳力角度、高地應(yīng)力高圍壓和解除圍壓等角度研究和探討了一些問題，提出了以拱端應(yīng)力為基點的可利用巖體標(biāo)準(zhǔn)、圍壓比、松弛度、應(yīng)力應(yīng)變計算等創(chuàng)新性成果，不但在學(xué)科進步上有重要意義、有較大的社會效益，也對拉西瓦工程本身有明顯的經(jīng)濟效益。

內(nèi)容概要

　　《高拱壩建基巖體研究與實踐》以黃河拉西瓦水電站250m高拱壩為例，系統(tǒng)研究了大壩建基巖體的工程地質(zhì)、高地應(yīng)力環(huán)境及巖體力學(xué)特性，提出了新的研究思路和方法，建立了一些新的理論和概念。成果應(yīng)用于拉西瓦工程，并得到了施工開挖驗證?！　∷姽こ淘O(shè)計人員、科研人員、工程管理人員和高等院校師生。

作者簡介

　　萬宗禮，男，現(xiàn)年53歲，教授級高級工程師，中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院副總工程師。長期從事水利水電工程地質(zhì)勘察和巖土力學(xué)研究工作，曾獲省部級科技進步、優(yōu)秀工程勘察獎多項。從事專業(yè)工作27年來，先后廣泛研究過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)問題，積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。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。早年師從我國著名工程地質(zhì)學(xué)家張成恭教授，獲碩士學(xué)位。長期從事工程地質(zhì)、巖體力學(xué)教學(xué)和科研工作，多次承擔(dān)國家級、省部級科技攻關(guān)和國家自然科學(xué)基金項目的研究，多次獲省部級科技進步獎。除從事高等教育，為國家培養(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)和工程實踐成果?！　钐炜?，男，現(xiàn)年46歲，教授級高級工程師，中國水電顧問集團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，曾獲省部級優(yōu)秀工程勘察獎、科技進步獎多項。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，基本掌握了水利水電行業(yè)工程勘察理論，對工程地質(zhì)方面有比較深入的研究，有豐富的實踐經(jīng)驗，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、雜木寺、卡里巴等中外數(shù)座大中型水電項目的工程地質(zhì)重大問題的研究和現(xiàn)場地質(zhì)勘測工作。

書籍目錄

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)力場特征及壩址河谷應(yīng)力場研究3.1 區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場特征3.2 壩址區(qū)河谷應(yīng)力場研究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)面分級標(biāo)準(zhǔn)及壩址區(qū)結(jié)構(gòu)面分級6.2 壩址區(qū)Ⅱ～Ⅲ級結(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7.1 國內(nèi)外巖體質(zhì)量分級概況7.2 拉西瓦壩基（肩）巖體質(zhì)量分級指標(biāo)選擇7.3 拉西瓦拱壩壩肩巖體質(zhì)量分級7.4 拉西瓦拱壩河床壩基巖體質(zhì)量分級7.5 壩基各級巖體主要力學(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 高拱壩對地基巖體的基本要求及國內(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 壩址巖體強度參數(shù)評價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 評價的基本原則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算機程序自動切割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度參數(shù)的確定10.8 側(cè)滑面滑移模式及抗剪強度參數(shù)的討論11 高地應(yīng)力條件下壩基（肩）開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河床及兩岸坡腳開挖方式及加固措施11.4開挖后揭示缺陷的補強加固處理措施12 開挖后兩壩肩巖體條件復(fù)核評價12.1 壩肩開挖后巖體結(jié)構(gòu)評價12.2 壩肩開挖后建基巖體風(fēng)化程度復(fù)核評價及松弛帶的進一步確定12.3 壩肩開挖后建基巖體質(zhì)量評價12.4 兩岸拱肩槽建基巖體變形及強度參數(shù)評價12.5 開挖后兩壩肩建基巖體綜合復(fù)核結(jié)果的評價和討論12.6 拱肩槽邊坡穩(wěn)定性評價13 開挖后河床壩基巖體條件復(fù)核評價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)量級別13.4 河床壩基開挖后巖體應(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)評價14 結(jié)語參考文獻

章節(jié)摘錄

　　區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場特征及壩址河谷應(yīng)力場研究　　拉西瓦壩址位于青藏高原東緣地帶，受高原總體隆升和板塊內(nèi)部構(gòu)造擠壓的影響，加之塊體內(nèi)部斷塊的差異性抬升，使得斷塊內(nèi)巖體承受較高的擠壓應(yīng)力。同時，斷塊抬升、河流迅速下切，形成高陡岸坡，在斜坡自重作用下既對構(gòu)造應(yīng)力場產(chǎn)生影響，又迭加了自重應(yīng)力成分，表現(xiàn)出明顯的高地應(yīng)力現(xiàn)象。因此，高壩大庫工程對地應(yīng)力進行綜合研究是十分必要的?！　?.1　區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場特征　　3.1.1　區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場主應(yīng)力方位　　1.從地質(zhì)構(gòu)造特征分析區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場最大主應(yīng)力方位　?。?）前第三紀(jì)構(gòu)造應(yīng)力場主應(yīng)力方位。拉西瓦電站大地構(gòu)造部位屬祁連山加里東褶皺系與甘孜-松潘褶皺系的交界部位，區(qū)內(nèi)一系列NW方向深大斷裂的形成，表明該區(qū)早期構(gòu)造應(yīng)力場的最大主應(yīng)力方向為NE-SW向，從深大斷裂展布方向的變化還可以看出，區(qū)域以東（青海化隆縣、循化縣及以東地區(qū)）深大斷裂方向為NW、NNW向，早期最大主應(yīng)力方向應(yīng)為NE、NEE向；而區(qū)域以西深大斷裂方向逐漸轉(zhuǎn)為NW、NWW向，表明早期最大主應(yīng)力方向也漸變?yōu)镹E、NNE方向，這一特征與整個青藏高原西部及周邊地帶的地質(zhì)構(gòu)造格架是一致的。

圖書封面

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