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国家自然科学基金(51374149): 作品数：12 被引量：108H指数：8; 相关作者：戴峰李彪徐奴文刘思杰徐剑更多>>; 相关机构：四川大学中国长江三峡集团公司中国长江电力股份有限公司更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金更多>>; 相关领域：水利工程建筑科学矿业工程天文地球更多>>

白鹤滩水电站左岸地下厂房围岩破坏研究被引量：3: 2017年; 为了研究白鹤滩水电站左岸地下厂房围岩变形破坏问题,通过对厂房的现场调查,对其基本破坏类型进行归纳:片帮剥落、围岩外鼓、围岩开裂,并存在渗漏、异类物质析出等现象。同时结合数值模拟,对开挖期间围岩破坏机理进行分析。结果表明:在开挖作用下,左岸地下厂房应力进行二次分布,并在上游顶拱、拱肩及边墙部位围岩形成多个应力集中区,超过围岩片帮破坏临界界值,最终发生片帮等多种破坏。主厂房上游存在多个长大裂隙,其力学参数低,承载能力弱,在开挖作用下诱发主厂房上游发生诸如围岩外鼓折断、裂隙开裂、渗水、钙类物质析出等多种围岩破坏,并导致其临近区域应力异常增大,甚至出现片帮破坏。在后期开挖过程中应密切关注主厂房上游围岩稳定性。; 刘思杰王凯蔡浩; 关键词：地应力围岩破坏地下厂房白鹤滩水电站

猴子岩水电站地下厂房开挖过程微震特征与稳定性评价被引量：10: 2016年; 为了实时监测和评价开挖过程猴子岩水电站地下洞室群围岩稳定性以及识别洞室潜在风险区域,综合应用数值模拟、微震监测、常规监测和现场调查等多种手段方法,得到如下结论:(1)微震监测可以实现开挖强卸荷过程地下洞室群围岩稳定性的实时监测、分析和评估;(2)微震活动性的时空演化规律可以识别和圈定地下洞室群岩石微破裂集中区及潜在风险区域;(3)微震监测可以很好地揭示开挖诱发的岩石微破裂萌生、发育、扩展直至贯通全过程。结合地下洞室群现场施工和加固工况,微震事件的空间集聚可以看作是降低该区域施工进度的前兆信息;(4)常规监测方法(多点位移计、收敛计和锚杆应力计等)可以很好地验证微震活动的真实性和有效性。研究结果表明微震监测、数值模拟、常规监测和现场调查综合方法对于深入认识复杂地质条件和开挖强卸荷过程中地下洞室群开挖行为和施工安全控制具有重要意义。同时,研究成果也可为地下洞室群后期开挖和加固提供参考。; 徐奴文戴峰李彪朱永国程丽娟王琦; 关键词：水利工程微震监测地下洞室猴子岩水电站

人字形切槽巴西圆盘Ⅰ型渐进断裂数值模拟研究被引量：8: 2015年; 对国际岩石力学学会(ISRM)建议的I型断裂韧度测试人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)试样进行细观损伤力学模拟,考虑不同切槽宽度、试样几何、力学参数与材料非均质性等,直观获悉其渐进断裂过程。通过模拟的应力和声发射分布,对CCNBD量纲一的应力强度因子标定基于的穿透直裂纹等假设进行严格评估。结果表明:无论岩石材料是否均质,人字形韧带中的裂纹前缘均为曲线形,并不符合传统方法基于的穿透直裂纹假设,而且人字形韧带越狭长的试样,裂纹前缘弯曲越严重;利用模拟得到的临界裂纹保守地标定临界量纲一的应力强度因子,发现传统方法所得结果比真实值偏小5%~10%;CCNBD易从人字形韧带尖端厚度边缘起裂,为了使真实断裂路径更符合测试原理,建议制作和选取较小切缝宽度的试样。数值模拟结果表明,应该重视测试试样的真实渐进断裂机制,量纲一的应力强度因子标定宜考虑更真实的断裂特征,以获取准确的断裂韧度值。; 戴峰魏明东徐奴文许媛许媛; 关键词：岩石力学断裂韧度数值模拟

白鹤滩水电站地下厂房岩体变形机理研究被引量：3: 2017年; 为了研究大型水电站地下洞室围岩变形问题,以白鹤滩水电站为例,对比分析了多点位移计、声波测试、高精度微震监测所收集的资料,归纳了白鹤滩水电站右岸地下厂房开挖过程中的损伤区特征、变形规律。研究结果表明:围岩变形量增加速率与开挖强度具有密切关系;主厂房上游侧位移大于下游侧,围岩损伤更严重;上游层状节理密度比下游大是造成上下游变形差异的主要原因。研究结果可为白鹤滩水电站地下厂房下一步的开挖和支护方案设计提供重要依据。; 刘思杰王凯; 关键词：地下厂房微震监测围岩损伤白鹤滩水电站

基于RFPA^(3D)和微震监测的白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析被引量：17: 2018年; 白鹤滩水电站左岸边坡受缓倾角软弱面及NW向断层影响,施工、运行期的边坡稳定性问题尤为重要。为研究左岸边坡在开挖卸荷过程中应力场、位移场分布规律,揭示岩体内部破坏失稳机制,利用RFPA^(3D)(realistic failure process analysis)软件以拱轴线剖面为例建立准三维数值模型,再现坝基边坡岩体裂隙萌生、发育、扩展直至贯通的渐进损伤破坏过程。结合左岸边坡开挖卸荷及应力调整过程中的微震活动演化特征,圈定工程边坡潜在危险区域,探讨可能的失稳破坏模式。分析表明:基于离心加载法计算得到工程边坡开挖后安全系数为1.33;边坡表层区域受缓倾角错动带控制,变形破坏最为明显,以小范围楔形体滑移为主。该研究结果可为白鹤滩水电站坝基边坡后期施工提供依据,对于类似岩质边坡工程施工具有一定的指导作用。; 杨莹徐奴文李韬戴峰樊义林徐剑李彪; 关键词：岩石边坡微震监测白鹤滩水电站

考虑层理方向煤岩的静动巴西劈裂试验研究被引量：19: 2015年; 利用MTS815岩石力学测试系统和SHPB动态测试系统分别对垂直、平行2种层理方向煤岩进行静、动巴西劈裂试验研究,旨在探讨不同加载率下,层理煤岩的抗拉强度及其破坏特性。试验结果表明:(1)煤岩具有较强的各向异性特性。平行层理方向煤岩抗拉强度大于垂直层理方向煤岩的抗拉强度;平行层理方向煤岩随加载率变化,其抗拉强度的波动较垂直层理煤岩明显,离散现象更为显著;垂直层理煤岩破断形态较平行层理煤岩更具多样性。(2)煤岩抗拉强度及变形特性具有明显的应变率效应。随加载率增大,煤岩抗拉强度增大,呈线性或乘幂关系;加载率越大,煤岩越破碎。(3)煤岩自身组成成分及构造特点是煤岩离散性的重要影响因素,也是影响煤岩强度、变形各向异性特征的内在原因。; 刘晓辉戴峰刘建锋张茹; 关键词：岩石力学煤岩层理

岩体破裂尺度与频率特征关系及其工程实证研究被引量：9: 2016年; 将S变换时频分析技术引入微震信号波形分析领域,通过震源破裂尺度,研究微震信号频率特征与岩体变形破坏之间的联系。以西南地区3个水电工程作为研究对象,将大量微震监测数据作为统计样本以减小外部因素对参数计算的影响。在该基础上统计、分析岩体破裂尺度与微震信号频率之间的关系,结合大渡河猴子岩水电站地下厂房微震与多点位移计监测资料进行工程实证研究。研究结果表明,当岩体破裂尺度增大时微震信号高频成分减少,表现出低频特征;在围岩变形过程中微震信号高频成分呈现出先减少再增加的演化规律,围岩发生明显变形前微震信号出现由高频向低频转移的现象,因此,可将聚集区域内微震信号频率降低作为该区域岩体宏观变形破坏的前兆信息。研究结果可为基于微震监测的岩体工程稳定性分析及其灾害预测预报提供参考。; 姜鹏戴峰徐奴文李天斌李彪; 关键词：微震监测 S变换频率特征

基于微震监测的顺层岩质边坡开挖稳定性分析被引量：11: 2016年; 为评估白鹤滩水电站左岸顺层边坡开挖过程中的稳定性,构建高精度微震监测系统,通过实时监测和分析微震活动特征,圈定左岸边坡主要的损伤区域;借助RFPA有限元数值模拟方法,揭示左岸边坡岩石微破裂萌生、聚集、扩展直至贯通的演化机制,再现典型剖面边坡破坏全过程。研究结果表明：微震活动与开挖扰动密切相关,边坡开挖诱发的微震事件主要分布在大坝拱肩槽附近,沿层内错动带LS_（331）,LS_（337）及断层F_（17）上盘（610～700 m高程）条带状聚集,形成边坡主要的损伤区;边坡开挖卸荷作用下,LS_（331）,LS_（337）及F_（17）等软弱结构面剪应力集中突显,大量破裂单元也沿LS_（331）,LS_（337）及F_（17）持续聚集,导致边坡沿软弱结构面的失稳破坏,计算结果与微震活动空间宏观演化趋势基本一致。研究结果可为边坡后期开挖和支护提供参考,也可供同类顺层岩质边坡稳定研究借鉴。; 徐奴文李彪戴峰樊义林徐剑; 关键词：边坡工程顺层岩质边坡微震监测开挖稳定性

乌东德水电站地下厂房层状节理岩体稳定性研究被引量：6: 2017年; 随着中国水电资源开发的推进,越来越多水电站修建于高山峡谷之中,受地形地貌的影响,大量水电站厂房布置于层状岩体之中,定量分析层状节理岩体地下厂房变形并评价其稳定性成为亟需解决的重要课题。本文结合现场监测及数值模拟结果,分析不同密度层状岩体对于地下厂房变形的影响。对多点位移计、声波测试、微震监测等多种监测结果进行整理和归纳,从多角度揭示围岩变形规律及内部损伤情况。另外基于厂区工程地质特性、地应力实测资料,利用通用离散元程序UDEC对7~#机组典型剖面进行数值分析,得到地下厂房开挖后的应力场、塑性区、位移场分布规律,揭示围岩潜在破坏区域。数值模拟与微震监测结果共同表明:围岩第Ⅵ层(高程815.40~809.00 m)开挖时,上游边墙812 m高程位移增加最快,微震事件数量大幅增长。水平向应力卸荷程度大于竖向应力卸荷程度;整体上主厂房上游侧位移大于下游侧,最大变形出现在上游边墙812 m高程附近,此处围岩屈服深度最大,围岩屈服集中区域与变形场分布基本一致,上游层状节理比下游密集是造成上下游变形差异的主要原因。围岩变形与层状节理分布关系密切,开挖活动将引起围岩层状节理活化、岩体损伤、围岩整体强度降低。开挖强度越大,微震事件增加越快,变形越大。乌东德地下厂房变形机制的研究对其后续施工及其安全运营具有重要意义。; 胡中华徐奴文戴峰顾功开刘科李昂李彪; 关键词：地下厂房 UDEC 微震监测围岩损伤

乌东德水电站右岸地下厂房开挖围岩破坏模式及形成机制研究被引量：13: 2017年; 乌东德水电站右岸地下厂房洞室群布置复杂,中低应力条件下,"陡倾、小夹角"等不利岩层产状导致结构面控制型破坏现象突出。结合地质、现场勘查、常规监测、微震监测及数值模拟资料,全面总结和分析右岸厂房下游拱座岩体破坏模式及形成机制。首先,基于现场勘查及常规监测资料,归纳和总结围岩破坏的基本特征与规律,包括其破坏形式、空间位置、破坏规模、破坏发展特征等主要信息;其次,总结岩体破坏孕育、发展过程中微震活动强度的时间演化规律,分析得到基于微震活动特征的层状岩体破坏前兆;最后,采用"微震监测"为主"数值模拟"为辅的综合分析手段,揭示下游拱座岩体发生弯曲倾倒的破坏本质及其形成机制,探讨岩体结构对拱座围岩破坏的力学影响机制。该研究可为陡倾层状岩体中大型地下洞室优化开挖方案和支护措施提供依据,也可为同类大型地下洞室相似围岩破坏的防控提供参考。; 李昂戴峰徐奴文顾功开刘科李彪; 关键词：岩石力学地下厂房层状岩体微震监测

国家自然科学基金(51374149)

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