收藏本站
《西南交通大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高地应力区复杂岩质边坡开挖稳定性研究

钟卫  
【摘要】: 水电工程的修建过程中,经常会碰到复杂岩质边坡开挖稳定性问题。本文以世界第一高拱坝-锦屏一级水电站为依托工程,从工程地质调查分析入手,提出了高地应力区复杂岩质边坡坡体结构的概念、类型划分及其相应的破坏模式;根据实测的“点”地应力成果,回归反演了坝区的“场”地应力,在此基础上研究了回归地应力施加到计算模型上的方法;分析了边坡开挖的地应力释放规律,利用定性和定量方法对开挖引起的二次应力分区进行了研究,据此分析了边坡稳定性分析中的地应力考虑;然后根据损伤力学理论和岩石经验强度准则,推导了新的岩石统计损伤本构模型,再利用其强度折减原理,提出边坡考虑回归地应力的数值模拟方法以及基于变形-应力场的三维点安全系数法来评价边坡的稳定性;对坡体内含多组贯通结构面的块体组合,运用块体理论编制了相应的计算程序;最后通过现场监测成果,进行了三维监测反馈分析。论文在理论研究的同时,注重应用和试验验证,将研究成果应用于实际工程,接受实际工程的检验。主要取得了如下研究成果: (1)高地应力地区复杂岩质边坡坡体结构的概念、类型及其相应失稳破坏模式的确定。对比岩体结构、边坡结构的概念,提出了高地应力地区坡体结构的概念。在总结变形破坏模式和失稳机理的基础上,将坡体结构分为6个大类,并对在坡体内常见的发育1-3组节理的节理控制式坡体结构进行了亚类划分,初步建立起基于坡体结构的高地应力区复杂岩质边坡稳定性分析方法; (2)考虑河谷下切及地表剥蚀的区域地应力场回归。分析了坡体地应力的一般影响因素及深切河谷地区的地表剥蚀及河谷下切的特殊影响因素,根据实测的点应力,利用多元线性回归,得到了工程中可以利用的场应力,总结了深切河谷地区地应力场的分布规律,建立了从回归场应力到计算模型应力的施加方法; (3)边坡开挖引起的二次应力调整分析及边坡稳定性分析中构造应力的考虑。通过分析边坡开挖引起的地应力释放特点,从定性和定量两个方面分析边坡开挖引起的二次应力分区,在此基础上分析了边坡开挖稳定性中构造应力的考虑; (4)边坡开挖稳定性分析中考虑回归地应力的数值模拟方法。根据第1和第2提出的方法建立计算模型及确定模型上的地应力,基于损伤力学及岩石破坏的经验强度准则,通过室内岩石物理力学特性试验,推导了新的岩石损伤本构模型及损伤演化方程,并以FLAC3D为开发平台,利用其内嵌的FISH语言,编制了数据接口程序,在数值计算中反映了岩石破坏的损伤演化过程,从而确定出边坡的潜在破裂面,在此基础上,提出基于单元变形-应力场的三维点安全系数法来评价边坡的开挖稳定性; (5)编制了基于块体理论的岩质边坡三维块体稳定性分析程序。对于坡体内含多组贯通结构面的块体组合,根据块体理论的基本知识,利用程序语言编制了三维块体稳定性分析程序,解决了多结构面组合形成的临界失稳块体,特别是半确定性块体及随机块体中临界失稳块体的确定问题; (6)边坡的三维监测反馈分析。根据已获得的地质资料和岩石物理力学试验结果,结合计算域实际情况分析,确定待反演参数的变化范围,利用正交试验设计数值模拟方案,采用FLAC3D计算每组模拟方案对应边坡监测点的位移值。根据边坡监测点的位移值与各种参数方案所对应的计算值之间的函数关系(接近程度),确定出与计算模型范围和边界条件相适应的最佳计算参数,最后根据参数反演结果进行了开挖变形的正分析,参数的反演结果可以为数值计算和块体稳定性分析提供相应的参考。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU457

【相似文献】
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯紫良;;圆形隧洞围岩与喷层混凝土间相互作用的新概念[A];第三届岩石力学学术会议论文集(上)[C];1985年
2 李继业;;吉黑蒙地区中强地震空间网格化特征研究[A];中国地震学会第11次学术大会论文摘要集[C];2006年
3 刘汉东;徐国刚;姜彤;;小浪底水利枢纽东苗家滑坡稳定性分析[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
4 哈秋舲;;岩石(体)边坡稳定防治与研究[A];自然边坡稳定性分析暨华蓥山边坡变形趋势研讨会论文集[C];1991年
5 郑颖人;赵尚毅;;有限元强度折减法在边(滑)坡中的应用[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
6 丁旭初;;震后应力状态[A];第一次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编[C];1979年
7 邰昌寿;;金川矿山地压与井巷支护[A];面向21世纪的岩石力学与工程:中国岩石力学与工程学会第四次学术大会论文集[C];1996年
8 卓家寿;张溪常;陈振雷;;复杂岩质边坡的仿真模型和稳定分析的三种判据[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年
9 兰艇雁;唐艳青;马臣;;溪洛渡水电站岩体卸荷回弹的工程地质特征初步分析[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
10 王景峰;范文锋;;埋深和跨度对隧道结构稳定性影响的数值模拟研究[A];2005年公路交通学术论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 高慧丽;多方向活动断裂交汇致拉勐乡受灾严重[N];中国国土资源报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 钟卫;高地应力区复杂岩质边坡开挖稳定性研究[D];西南交通大学;2009年
2 王群嶷;大庆油田三维地应力研究与低渗油气资源经济开发[D];中国地质大学(北京);2009年
3 康富中;深埋超大规模地下铁路车站结构方案及关键支护参数优化研究[D];北京交通大学;2011年
4 谢晔;碎裂岩体工程特性的等效研究及工程应用[D];成都理工大学;2011年
5 曾杰;深埋硬岩隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 罗美娥;X3地区地应力特征研究及应用[D];浙江大学;2010年
2 严骏;强震后都汶路特殊高地应力现象与隧道岩爆防治研究[D];成都理工大学;2012年
3 孙超;ANSYS软件在非开挖铺设给排水管道中的应用研究[D];西南交通大学;2006年
4 郝军刚;四川华能宝兴水电站地下钢岔管三维有限元分析研究[D];西安理工大学;2005年
5 王中;地应力与井壁稳性关系研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 宋睿智;玛尔挡水电站缓倾角结构面发育特征与成因机理研究[D];兰州大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026