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,該系統主要由盒式臺架裝置、帶扁千斤頂的變荷加載板、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,帶扁千斤頂的變荷加載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,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。

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和破壞階段相似判據確立相似常數、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，模型加載系統廈量測系統設計等內容。最后根據試 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,液壓加載系統可實現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)應變采集分析系統和光纖測試技術,模型內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,得到強度儲備系數為1.2,超載系數為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為3.96～4.20。對試驗數據的綜合分析得出,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的加固處理。

在保證大壩穩(wěn)定設計時,除了數值模擬方法外,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,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。該系統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。得到強度儲備系數為1.25,超載系數為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。對試驗數據的綜合分析,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。對試驗數據的綜合分析,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...

本壩壩肩地基中有傾向上游軟弱不連續(xù)面,通過1號、2號、3號和4號模型試驗,分別從正、反兩方面說明模型拱壩發(fā)生了上滑(抬)破壞現象。從1號到4號模型,由于不斷地增加了垂直向的阻控上抬措施,致模型中大壩超載破壞安全度由低于1.5p0～1.7p0,增加到了可以接受的3.5p0～5.4p0或3.5p0～4.5p0。上抬主因是f上盤巖石基礎沿該面發(fā)生逆向滑移。不同于沿壩基接觸面,它是另一種沿地基內軟弱不連續(xù)面發(fā)生的上滑。

針對某高拱壩壩址區(qū)地質構造復雜,兩岸壩肩巖體內存在斷層、煌斑巖脈、層間擠壓帶、深部裂隙等各類軟弱結構面等工程地質問題,本文利用三維地質力學模型試驗技術,采用強度儲備與超載相結合的綜合法試驗方法,研究了壩體和壩肩從加荷到破壞的整個過程,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。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。試驗結果表明:拱壩整體穩(wěn)定安全度約為4.7～4.9,拱壩的基礎處理效果較好,并針對壩肩的薄弱環(huán)節(jié)提出了加固處理措施建議。

試 體地質力學模型 地基的模擬設計及制作 盧向東黃任常 (廣西大學水科水電研究所) 1概述 拱壩設計中，當壩基地質條件復雜時， 壩體和地基整體穩(wěn)定和安全度顯得特別重 要。實踐表明，地質力學模型試驗和有限元 數值分析是當前分析拱壩整體穩(wěn)定和安全度 的主要手段。 對于地質力學模型，關鍵技術是較準確 地模擬壩基巖體的力學特征。除巖石的力學 性狀外，更重要的是模擬其結構特性，如基 巖的斷層破碎帶、軟弱夾層，有時還包括主 要裂隙組，便體現出巖體的非均勻、非彈 性、非連續(xù)、多裂隙體等力學特征，保證模 型的相似性。進行材料試驗是準確模擬的前 提，即通過調整組成材料的配比，使模型材 料與原型巖塊在容重、強度及變形特性等方 面達到相似要求，壓制出尺寸規(guī)貝8的各種不 同巖石的均質模塊。不難想象，壩基三維狀 態(tài)巖體的結構形式和力學性質是很復

對擬建水庫的長、短旁通洞排沙效果進行了水工模型試驗研究,試驗中率定了旁通洞的泄流能力；觀測了旁通洞進口及洞內流態(tài)；測量了長、短旁通洞在正常水位下,宣泄不同流量時的含沙量等。試驗結果表明:在閘門全開情況下,長、短旁通洞的泄流能力均超過200m3/s；在輸沙模數1200t/km2考慮下,長旁通洞方案中水典型年過機年平均含沙量為51.3g/m3,短旁通洞方案中水典型年過機年平均含沙量為59.0g/m3。研究結果證明:長、短旁通洞泄流能力均滿足分流要求、旁通洞進口段與導流洞結合段無不良流態(tài)、短旁通洞的輸沙能力略優(yōu)于長旁通洞方案。

川西河流多沙。位于涪江上某樞紐在一急彎下口修建攔河閘及電站取水口,須對泄水建筑物的泄流能力、拉沙效果、沖沙效果進行模型試驗,以驗證首部樞紐布置及泄水建筑物設計的合理性。模型試驗結果表明:原樞紐布置滿足泄洪要求,但排沙效果不佳。根據試驗結果,對樞紐布置進行了優(yōu)化調整,重新進行排沙模型試驗。證明排沙效果良好。