锦屏一级水电站左岸渗流模型分析与高边坡稳定性评价

论文摘要

岩体渗流问题在岩质边坡稳定性评价中起着重要作用,近年来,随着国际上大型岩体工程的兴建,如大型水利水电工程的建设、裂隙性油气田的开发以及大型矿山的开采,所形成的大坝坝肩边坡、水库库岸边坡、矿山边坡、铁路和公路的道路边坡等,其地质条件之复杂均是空前的。对于裂隙岩体渗流的实验和理论上的研究得到了广泛的重视并逐渐成为一个热点问题。离散裂隙网络模型由于其能够更真实地反映裂隙岩体渗流而得到了广泛的研究。随机不连续面三维网络计算机模拟技术可以模拟构造裂隙系统的空间结构,为研究岩体渗流提供岩体空隙结构的物理背景。本文在国家自然科学基金面上项目“三维网络结构岩体水力学研究”(编号:40472136)研究的基础上,结合“锦屏一级水电站枢纽区工程边坡稳定性及支护对策研究”工程实例,借助随机不连续面三维网络计算机模拟技术,用界面元法对锦屏一级水电站左岸裂隙渗流模型进行了分析与探讨,最后对锦屏一级水电站左岸坝肩建立了三维数值模型,并进行了水电站高边坡开挖的稳定性分析和支护加固措施的研究。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究历史及现状
• 1.2.1 裂隙岩体渗流的基本理论
• 1.2.1.1 单裂隙渗流的基本知识
• 1.2.1.2 修正的立方定律
• 1.2.1.3 应力的影响
• 1.2.1.4 裂隙岩体渗流的特点
• 1.2.2 裂隙岩体渗流模型研究历史与现状
• 1.2.2.1 等效连续体渗流模型
• 1.2.2.2 离散裂隙网络渗流模型
• 1.2.2.3 混合渗流模型
• 1.2.3 裂隙网络模型研究现状
• 1.2.4 界面元法研究现状
• 1.2.5 边坡稳定性分析研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容和技术路线
• 第二章 锦屏一级水电站工程概况和坝区工程地质条件
• 2.1 工程概况简介
• 2.2 坝区工程地质条件
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 地层岩性
• 2.2.3 地质构造
• 2.2.3.1 地层产状
• 2.2.3.2 断层与层间挤压错动带
• 2.2.3.3 节理裂隙
• 2.2.4 水文地质条件
• 2.2.4.1 坝区水文地质结构
• 2.2.4.2 地下水位特征
• 2.2.4.3 透水性特征
• 2.2.4.4 水质特征
• 2.2.5 物理地质现象
• 2.2.5.1 岩体风化
• 2.2.5.2 岩体卸荷
• 2.2.5.3 岸坡变形破坏现象
• 2.2.6 地震
• 第三章 结构岩体裂隙三维网络计算机模拟
• 3.1 前言
• 3.2 裂隙三维网络模拟原理
• 3.3 锦屏一级水电站左岸裂隙三维网络模拟
• 第四章 界面元法的基本理论
• 4.1 概述
• 4.2 界面元法的基本理论
• 4.2.1 界面元法的力学基础
• 4.2.2 界面元法的数学基础
• 4.2.3 界面元的数值模式
• 4.2.3.1 分片刚体位移模式
• 4.2.3.2 界面元的应力模式
• 4.2.3.3 界面元的支配方程
• 4.2.4 界面元法的计算公式
• 4.2.5 界面元非线性问题的求解
• p迭代法'>4.2.5.1 子增量变K_p迭代法
• 4.2.5.2 弹塑性矩阵
• 4.2.5.3 屈服准则
• 4.2.6 不连续界面的模拟
• 4.2.7 算例分析
• 第五章 基于界面元法的裂隙岩体渗流模型
• 5.1 渗流场的基本微分方程
• 5.2 基于界面元法的渗流场计算
• 5.3 不考虑渗流场与位移场耦合效应的分析
• 5.4 渗流场与位移场耦合效应问题的分析
• 5.4.1 渗流场与位移场的耦合变分原理
• 5.4.1.1 渗流场的泛函构造及其变分表达式
• 5.4.1.2 位移场问题处理
• 5.4.1.3 渗流场和位移场耦联问题处理
• 5.4.2 渗流场与位移场耦合分析的界面元法
• 5.5 锦屏一级水电站左岸裂隙岩体渗流模型
• 5.5.1 模型建立
• 5.5.2 界面元网格剖分
• 5.5.3 单元形心坐标求解
• 5.5.4 参数选择
• 5.5.5 计算结果
• 5.5.6 计算结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 水电站高边坡开挖稳定性评价
• 6.1 前言
• 6.2 锦屏一级水电站左岸高陡边坡开挖数值模拟
• 6.2.1 有限单元法数值模拟的基本概念
• 6.2.2 3D-σ软件简介
• 6.2.3 3D-σ计算模型
• 6.2.4 参数选择
• 6.2.5 开挖过程模拟
• 6.2.6 初始应力场模拟
• 6.2.7 缆机平台以上边坡开挖模拟
• 6.2.7.1 应力场分析
• 6.2.7.2 位移场分析
• 6.2.8 拱肩槽开挖模拟
• 6.2.8.1 应力场分析
• 6.2.8.2 位移场分析
• 6.2.9 本章小结
• 第七章 水电站高边坡开挖支护对策研究
• 7.1 概述
• 7.1.1 边坡支护加固的原则
• 7.1.2 安全系数允许标准
• 7.1.3 斜坡处理与加固的选择依据
• 7.1.4 边坡支护加固处理措施
• 7.2 锦屏一级水电站左岸开挖边坡失稳模式分析
• 7.2.1 缆机平台上游端头边坡
• 7.2.2 缆机平台下游端头边坡
• 7.3 锦屏一级水电站左岸开挖边坡支护对策
• 7.3.1 预应力锚索设计
• 7.3.2 预应力锚索抗滑桩加固措施
• 7.3.3 锚固洞加固措施
• 7.3.4 排水截水措施
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目
• 摘要
• Abstract