淺談某水電站邊坡卸荷巖體宏觀力學(xué)參數(shù)反演對(duì)比研究

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1、弟39吞弟lI刪祭健，寺：呆水電蚰正IJ何看1令／J字烈及、貝．)(計(jì)i個(gè)工程巖體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體計(jì)算2反演分析步驟如下：一??“(1)根據(jù)工程地質(zhì)勘探成果，對(duì)給定的整個(gè)2．1區(qū)塊劃分工程巖體各個(gè)區(qū)域分區(qū)分塊。分區(qū)分塊主要考慮根據(jù)邊坡巖體的類型及強(qiáng)度、風(fēng)化程度、剪切巖石的類型及強(qiáng)度、風(fēng)化程度、地應(yīng)力分布、結(jié)破碎帶、裂隙及斷層的走向和傾向、結(jié)構(gòu)面的間距構(gòu)面的產(chǎn)狀、間距及連通率、力學(xué)參數(shù)、地下水及連通率、力學(xué)參數(shù)、地下水情況等因素將邊坡劃情況等。分為不同的區(qū)塊，選取其中3個(gè)區(qū)塊(2、3號(hào)和4(2)根據(jù)各

2、個(gè)區(qū)塊內(nèi)所含節(jié)理的尺寸，對(duì)各區(qū)號(hào))進(jìn)行二維、三維參數(shù)反演對(duì)比分析，其區(qū)塊劃塊劃分不同尺寸級(jí)別，數(shù)值模擬計(jì)算試塊全面、真分見(jiàn)圖1。實(shí)地反映其對(duì)應(yīng)巖體的巖性組合和結(jié)構(gòu)特征。(3)根據(jù)每個(gè)區(qū)塊的邊界和外荷條件，對(duì)各區(qū)塊內(nèi)的分級(jí)計(jì)算試塊逐級(jí)進(jìn)行大三軸試驗(yàn)數(shù)值模擬，對(duì)每個(gè)區(qū)塊的巖體參數(shù)進(jìn)行評(píng)定。計(jì)算中應(yīng)模擬區(qū)塊內(nèi)每條裂隙、每個(gè)層面。對(duì)同一區(qū)塊不同級(jí)別計(jì)算試塊，計(jì)算順序是先小尺寸后大尺寸，先小裂隙后大裂隙。第1級(jí)試塊內(nèi)為巖石和小節(jié)理裂隙材料，計(jì)算參數(shù)和本構(gòu)關(guān)系直接采用室內(nèi)試驗(yàn)成果，通過(guò)圖1區(qū)塊劃分(1)第2區(qū)塊：位于

3、左岸弱下風(fēng)化層內(nèi)邊坡上，第1級(jí)計(jì)算得到試塊材料的力學(xué)參數(shù)。第2級(jí)計(jì)算巖性主要為灰白色英安巖．巖體呈鑲嵌狀、塊裂狀試塊內(nèi)含第1級(jí)計(jì)算試塊材料和中等裂隙材料。根結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，貫穿性結(jié)構(gòu)面不多見(jiàn)，結(jié)構(gòu)面據(jù)以上方法．依次計(jì)算各區(qū)塊內(nèi)不同級(jí)別的試塊，延展差，多閉合，巖塊問(wèn)嵌合力較好。直至計(jì)算到該區(qū)塊最大級(jí)別試塊。最大試塊計(jì)算所(2)第3區(qū)塊：位于左岸弱上風(fēng)化層內(nèi)邊坡上，得的參數(shù)就為該區(qū)塊的力學(xué)參數(shù)值。巖性主要為灰白色英安巖．巖體呈鑲嵌狀、塊裂狀(4)把各區(qū)塊和大斷層及軟弱厚層組合在一起，建立整體計(jì)算試塊．計(jì)算得

4、到工程整體的力學(xué)參數(shù)，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。(3)第4區(qū)塊：位于右岸弱上風(fēng)化層內(nèi)邊坡上，對(duì)整個(gè)工程的巖體進(jìn)行評(píng)價(jià)。巖性主要為灰黑色英安巖，巖體呈鑲嵌狀結(jié)構(gòu)，結(jié)1．2計(jì)算公式構(gòu)面較發(fā)育。在主應(yīng)力空間中．彈性狀態(tài)應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系服2．2區(qū)塊二維參數(shù)反演從廣義虎克定律。在平面應(yīng)變狀態(tài)下，應(yīng)變?cè)隽俊鞲鶕?jù)裂隙大小、性質(zhì)、產(chǎn)狀等因素，將第2區(qū)=0，計(jì)算模型在應(yīng)力增量△、Ao-，的作用下，通過(guò)塊分4級(jí)計(jì)算。其概化模型試件見(jiàn)圖2。初始參數(shù)有限元計(jì)算可得到△和△，，則可求出泊松E、變見(jiàn)表1。形模量E。由所求的變形參數(shù)，可得到單

5、向應(yīng)力狀在ADINA中建立好宏觀力學(xué)參數(shù)分析模型后．態(tài)下的應(yīng)變?cè)隽亢蛻?yīng)力增量之間的關(guān)系式。三維有設(shè)定材料參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)行后處理文件，提取出限元分區(qū)分級(jí)參數(shù)模擬同二維有限元，根據(jù)廣義虎節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。最后，用克定律推導(dǎo)出泊松}和變形模量E計(jì)算公式為巖體初始計(jì)算參數(shù)計(jì)算得到模擬試塊的宏觀變形參“，=——一!-△竺fl】J))數(shù)。第2區(qū)塊巖體二維宏觀參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。(Ao-3+△1)△1一(Ao-2+△3)△，同理，第3、第4區(qū)塊巖體二維宏觀參數(shù)計(jì)算結(jié)果E=見(jiàn)表3、4。(△l+△2+△

6、3)(A(r3_△2)As1+(Ao-1_△3)As22．3區(qū)塊三維參數(shù)反演(Ao-3-△1)△s1△3一(△2+△3)△2△3、三維有限元參數(shù)反分析也采用二維參數(shù)分析中表1第2區(qū)塊巖體的初始參數(shù)zK刀友電2U13牛11月Ll———a1級(jí)T●●●』1●●●●jc3級(jí)d4級(jí)●●圖3第2區(qū)塊分級(jí)計(jì)算概化三維模型—g0—圖2第2區(qū)塊計(jì)算概化二維模型統(tǒng)計(jì)，最后將統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)代人公式1、2，計(jì)表2第2區(qū)塊巖體的宏觀參數(shù)計(jì)算成果算得到模擬試塊的宏觀變形參數(shù)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。同理，第3、第4區(qū)塊巖體三維宏觀參數(shù)計(jì)算結(jié)

7、果見(jiàn)表6、7。表5第2區(qū)塊巖體三維宏觀參數(shù)計(jì)算成果各區(qū)域巖體與破碎帶的力學(xué)參數(shù)作為數(shù)值模擬的基本參數(shù)，將幾種不同的巖體和剪切破碎帶斷層等組合在一起構(gòu)成計(jì)算試塊，并對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)參數(shù)反分析，計(jì)算試塊的選定也與三維有限元模型結(jié)合起來(lái)考慮。進(jìn)行三維模擬區(qū)塊斷層和結(jié)構(gòu)面過(guò)程中。2．4對(duì)比分析各級(jí)區(qū)塊大小以及結(jié)構(gòu)面的分布和發(fā)育狀況均與二3個(gè)區(qū)塊二維與三維模擬計(jì)算變形模量、泊松維模型保持一致．故此處不再贅述。比對(duì)比見(jiàn)圖4從圖4可以看出，二維和三維模擬根據(jù)裂隙大小，性質(zhì)，產(chǎn)狀等因素，將第2區(qū)裂隙對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響程度幾

8、乎一致。進(jìn)行三維模塊分為4級(jí)計(jì)算。其分級(jí)概化模型試件見(jiàn)圖3．初擬時(shí)．變形模量的折減幅度比二維模擬略大，趨勢(shì)始參數(shù)見(jiàn)表1。在ADINA中建立好宏觀力學(xué)參數(shù)分基本一致。同樣，泊松比的變化趨勢(shì)基本一致，均析模型后．設(shè)定材料參數(shù)進(jìn)行計(jì)算．運(yùn)行后處理隨著計(jì)算級(jí)數(shù)的增大而增大，部分存在跳躍現(xiàn)象，文件，提取出節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行其原因可能是：在三維模型中，由于結(jié)構(gòu)面的存在，弟39卷弟11其lj祭健，寺：呆2K電蚰正IJ何右憐字鰍及