论文部分内容阅读
本文选题以两个横向科研项目“雅砻江锦屏一级水电站高拱坝坝基裂隙岩体精细结构与工程力学特性参数研究”、“金沙江白鹤滩坝址区柱状节理玄武岩体精细结构与工程力学特性参数研究”为背景,建立了一整套有关窗口岩体精细结构描述、质量评价的工作体系。
论文主要从窗口岩体精细结构描述方法、窗口岩体精细结构质量评价、室内模型试验、窗口岩体强度理论分析、岩体数值试验和多源参数贝叶斯融合等六个方面展开研究。
通过窗口岩体精细结构描述,对窗口内岩块的强度、节理面条件随风化卸荷状况的变化规律进行研究,提炼窗口岩体质量评价的分项指标。综合窗口岩体精细结构描述成果,结合窗口内节理的发育模式,将窗口岩体分成了三类:受隐性裂隙损伤的岩体、受最弱面控制的岩体和受显性裂隙切割的岩体。
在窗口岩体精细结构描述的基础上,对窗口岩体的岩块强度、完整性状况、节理面条件、地下水条件等四大因素进行定量评分,综合累计得到窗口岩体精细结构质量评分。利用该评分体系对两种不同类型的岩体(普通节理结构和柱状节理结构)进行了质量评价,在实践中检验该评分体系的可利用性和广泛适用性。
针对窗口岩体结构类型中的受隐性裂隙损伤的岩体的结构特点,设计了相应的断续节理直剪模型试验,并采用颗粒流离散元软件PFC2D对模型试验进行全真数值模拟。对断续节理岩体在直剪加载条件下的破坏机理进行了讨论。基于断续节理模型试验成果,建立了包含连通率、法向应力的岩体抗剪强度准则。
在强度理论方面,筛选了各种岩体强度理论,提出用单弱面理论计算受最弱面控制的窗口岩体强度,并推导了窗口岩体抗剪强度参数计算公式。以单弱面理论为基础,结合断续节理抗剪强度公式计算受隐性裂隙损伤的窗口岩体强度。受多组节理切割的窗口岩体抗剪强度参数建议采用定性分析确定。
对现有的岩体数值试验方法进行调研、比选,发展一套既能体现现场岩体结构特征,又高效快捷的数值试验方法,并分别以锦屏一级水电站坝址区和白鹤滩水电站坝址区两个不同岩体结构类型的研究为例进行了详细演示。数值计算成果表明,变换不同的数值试验边界条件,能够得到窗口岩体抗剪强度力学参数。
通过贝叶斯原理及多源信息融合理论将窗口岩体力学参数的试验值、经验值和理论值进行融合分析,得到不同等级岩体力学参数的取值范围及置信概率,为下一步可靠性设计提供数据支持。