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第22卷 第12期岩石力学与工程学报 22(12)：2028～20312003年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec ，20032001年11月20日收到初稿，2002年3月25日收到修改稿。
* 国家自然科学青年基金项目(49602040)及国家电力公司九五攻关项目(SPKJ006-02-04)资助。
作者 沈军辉 简介：男，37岁，1988年本科毕业于成都地质学院，2000年于成都理工大学地质工程专业获博士学位，2003年1月东南大学土木工程博士后工作站出站，现任副教授，主要从事水利水电工程地质、岩土工程、地下工程、地质灾害的勘察与防治等方面的工作。
E-mail ：jhshen2001@ 。
卸荷岩体的变形破裂特征*沈军辉1王兰生1王青海1徐 进2 蒋永生3 孙宝俊3(1成都理工大学环境与土木工程学院 成都 610059) (2四川大学水利水电工程学院 成都 610064) (3东南大学土木工程学院 南京 210096)摘要 在岩石试件卸荷试验的基础上，结合大型开挖工程，研究了岩体在卸荷状态下的变形破裂特征。
研究表明，岩石在卸荷状态下的变形表现为沿卸荷方向的强烈扩容，其破裂以张性破裂为特征，并存有张剪性和剪性破裂；卸荷岩体除具有上述变形破裂特征外，其变形破裂程度及方式受岩体结构的控制，比岩石更易发生变形与破坏，特别是其破裂体系，很大程度上受岩体结构的控制。
关键词 岩石力学，卸荷岩体，卸荷试验，变形破裂特征分类号 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)12-2028-04DEFORMATION AND FRACTURE FEATURESOF UNLOADED ROCK MASSShen Junhui 1，Wang Langsheng 1，Wang Qinghai 1，Xu Jin 2，Jiang Yongsheng 3，Sun Baojun 3(1College of Environment and Civil Engineering ，Chengdu University of Technology ， Chengdu 610059 China )(2School of Hydraulics and Electric Power ，Sichuan University ， Chengdu 610064 China )(3Civil Engineering College ，Southeast University ， Nanjing 210096 China )Abstract On the basis of unloading tests of rock sample ，the deformation and fracture features of unloaded rock mass are studied in conjunction with fracture systems of some large excavation project. Research shows that the deformation of unloaded rock is of intense dilatancy in unloading direction ，the fracture is characterized by tensile one ，and there are tensile-shear fractures and shear fractures. The deformation and fracture feature of unloaded rock mass is dominated by the rock mass structure ，and deformation and failure in unloaded rock is prone to take place compared with those in rock. Especially ，the fracture system ，is controlled by the rock mass structure. Key words rock mechanics ，unloaded rock mass ，unloading tests ，deformation and fracture feature1 前 言开展岩体卸荷破坏机制的研究，不但对于揭示卸荷岩体的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害机理等方面均具十分重要的理论意义，而且对于岩体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用价值。
Vol. 18Feb. 2022第18卷第1期2022年2月地下空间与工程学报Chinese Journal of Underground Space and Engineering高地应力区双护盾TBM 隧道围岩性态即时判示分析邓荣贵I ,钟志彬2 ,陈炜韬3 ,傅支黔'，曾鹏$(1.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031 ；2,成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都610059；3,中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)摘要：青藏高原及其东缘高山区的交通建设和能源开发，需要修建众多的深埋长大隧道，采用TBM 掘进具有显著优势。
依托西藏雅鲁藏布大峡谷DXL 隧道双护盾TBM 掘进施工，就 隧址区工程地质环境、基于尾渣的围岩特征信息的即时获取方法以及围岩性态判别等进行了 研究,，结果表明：(1)高地应力环境下，隧址区裂隙性硬质围岩微细观破裂，造成宏观大变形 是引起TBM 掘进机卡机的主要原因；(2)综合尾渣分析和管片灌浆孔观测，能够获得隧道掌子面附近围岩即时岩性、岩体结构与变形性态等重要信息及参数；(3)基于围岩即时信息及参数，提出围岩工程地质性态即时分析指标及原则，能够定量地对双护盾TBM 掘进隧道围岩工 程地质性态做出综合的即时判断。
本文的理念和思路为双护盾TBM 掘进和传统隧道施工地 质超前预测预报提供了一种简单、有效、即时的补充方法关键词：公路隧道;TBM ；高地应力；围岩变形；尾渣块体；即时判示中图分类号:TU94 文献标识码:A 文章编号：1673-0836(2022)01-0330-10Real-time Discriminant Analysis of Surrounding Rock Features forDouble Shield TBM Tunnel in High Geostress ZoneDeng Ronggui 1 , Zhong Zhibiii 2 ,Chen Weitao 3, Fu Zhiqiati ' ,Zeng Peng 2(1. School of Civil Engineering , Southwest Jiaotong University , Chengdu 610031 , P. R. China ; 2. College of Enivironmentand Civil Engineering , Chengdu University of Technology , Chengdu 610059, P. R. China ; 3. Chengdu Investigation & DesignResearch Institute Co., Lid., of China Power Construction Corporation , Chengdu 610072, P. R. China )Abstract : Numerous long and deep tunnels would be constructed for the development of transport and energyresources in the high mountains along the Qinghai-Tibet plateau and its eastern margin. The TBM tunnelingmethod has significant advantages. Based on the double-shield TBM project of DXL tunnel in Brahmaputragrand canyon , Tibet, the engineering geological conditions of tunnel site, the tail ballastless-dependent instant acquisition and real-time features of surrounding rock were presented. The results show that ( 1 ) the main reason forjamming TBM was that the fracture of cracked and hard rock mass led to large deformation of surrounding rock under high geostress. ( 2 ) Valuable information and parameters of real-time lithology, rock mass structureand deformation near the tunnel face could be obtained immediately by comprehensive observation of tail ballastlessand segment grouting holes. ( 3 ) Based on the real-time information and index of surrounding rock , the real time discriminant analysis index and criterion of engineering geological features of surrounding rock was proposed ,which can (juantificationally evaluate the real-time engineering geological features of suiTounding rock at the double-收稿日期:2021-08-12(修改稿)作者简介:邓荣贵(I960-),男，四川自贡人，博士，教授，主要从事工程地质及岩体力学特性方面的教学与科研工作。
岩爆的影响因素分析与预测孙旭宁1赵国斌2，3张国泉4（1 武警水电第二总队第七支队，江西鹰潭3350002 中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院工程地质力学重点试验室，北京，1000293 中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津，3002224武警水电第二总队第七支队，江西鹰潭335000）摘要岩爆是一种地下工程建设过程中常见的地质灾害现象。
对发生岩爆的工程实例进行研究分析，是对岩爆问题进行充分认识的基础。
文章总结了国内外部分工程实例岩爆发生情况，分析了影响岩爆的主要因素和部分特征，并通过对齐热哈塔尔引水隧洞支洞施工过程中岩爆的发生特征分析，对引水隧洞主洞的岩爆发生情况进行了预测，并认为，工程施工过程中要不断的认识和总结岩爆的发生规律将更有利于岩爆的预测与预防。
关键词岩爆岩性地应力构造埋深地下水齐热哈塔尔1 引言地下工程建设过程中遇到的高地应力、高埋深、高外水压力等复杂的工程地质环境，使隧洞的设计与施工遇到很多复杂的工程地质问题，诸如岩爆、高地温、突涌水等，此类地质灾害的发生具有不可预测性，突发性，强破坏性等特点，严重影响隧洞的施工进展。
这些问题中，岩爆的发生及其造成的恶劣后果较为突出。
岩爆是具有大量弹性应变能储备的硬脆性岩体，在开挖过程中，引起地应力分异、围岩应力跃升及能量进一步集中，在围岩应力作用下产生的张～剪脆性破坏，并伴随声响和震动，而消耗部分弹性应变能的同时，剩余能量转化为动能，使围岩由静态平衡向动态失稳发展，造成岩片（块）脱离母体，获得有效弹射能量，猛烈向临空方向抛（弹、散）射为特征，是经历“劈裂成板—剪切成块—块片弹射”渐进过程的动力破坏现象[1]。
岩爆灾害是地下工程中比较常见的地质灾害之一，它的发生不仅严重威胁施工人员及设备的安全、影响施工进度，而且还会造成超挖、初期支护失效，严重时还会诱发地震[2]。
岩爆发生的影响因素包括岩性、岩体结构、地应力条件、地下水状态、施工方法等。
高地应力下深埋隧洞开挖岩爆数值模拟与预测 1陈文亮，章青，刘仲秋河海大学工程力学系，南京（210098)E-mail：cwl9898@摘 要：结合锦屏二级水电站辅助洞工程,通过三维弹塑性有限元数值模拟,分析隧洞掌子面 推进过程中的围岩空间应力场状态和演化趋势；基于数值模拟结果选用4种不同的岩爆预测 方法， 对开挖过程中岩爆的发生情况进行了预测， 判定在洞肩和洞底角点处发生岩爆可能性 较大，这与锦屏二级水电站辅助洞岩爆实际发生情况基本一致。
关键词：深埋隧洞；数值模拟；应力场；岩爆；预测1. 引言岩爆是高应力区进行地下开挖时,由于破坏了岩体的力学平衡,围岩中产生了应力集中而 使岩体产生脆性破坏并伴随能量释放的动力失稳现象。
有关统计资料表明 所以在深层开挖中研究岩爆显得尤为重要。
近几十年来,国内外采矿界和岩体工程界的专家、学者对岩爆机理、岩爆预测以及岩爆 防治诸方面进行了大量的研究,取得了一定成果 刚度理论、岩爆倾向理论等外，近年来谢和平[ 2~6][1],岩爆多发生在强度高、厚度大的坚硬岩(煤) 层中,一般而言，随着埋深的增加岩爆发生的机会将越来越大,。
在岩爆机理方面除了传统的强度理论、[ 8][7 ]采用分形理论、潘岳等采用突变理论来解释岩爆现象。
在岩爆预测方法方面根据不同的岩爆机理理论，可得出不同的判据，主要分 为应力判据，岩性判据，能量判据，临界深度判据等。
但由于岩爆是极为复杂的动力失稳现 象,岩爆的机理到目前为止还不很清楚,利用传统的岩爆分析方法来预测岩爆遇到了极大的困 难，在这种情况下,人工智能、专家系统、神经网络在岩爆预测中得到了很好的运用，如冯 夏庭等[9 ]提出的基于支持向量机的预测方法为岩爆预测提供了一条十分有效的途径。
在深埋隧洞开挖过程中,因开挖卸荷引起隧洞周边围岩应力场的扰动和重分布,导致围岩 应力值和方向发生变化。
而在影响范围之外,岩体应力维持初始地应力状态。
在高地应力区, 岩体强度高,储存的弹性应变能大,由于应力场的变化造成高强度脆性岩石内部破裂,引起弹 性应变能的突然释放,容易引起岩爆。
简答题1、地质体和岩体在概念上有哪些区别?答:(1) 岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。
(2) 就具体问题研究而言,岩体即为地质体的一部分。
(3) 岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。
有时将土地作为一种特殊岩体对待。
2、岩体和岩石的各自特征是什么?两者有何区别和联系?答:特征: 岩体: 不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性; 岩石:是一种地质材料,是组成岩体的固相基质, 是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质;区别联系::(1) 岩体赋存于一定地质环境之中, 地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响, 而岩石试件只是为实验而加工的岩块, 已完全脱离了原有的地质环境。
(2) 岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程, 其中存在着各种地质构造面,如不整合、褶皱、断层、节理,裂隙等而岩石相对完整。
(3) 一定数量的岩石组成岩体,且岩体无特定的自然边界, 只能根据解决问题的需要来圈定范围。
(4) 岩体是地质体的一部分, 并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体, 也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。
3、岩体力学的一般工作程序(步骤) 和主要研究方法?答:工作程序:岩体工程地质信息采集—岩体工程地质力学模型—岩体稳定性评价—岩体工程设计—岩体工程施工—岩体性态监测; 主要研究方法: 工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法4、岩体的组成要素是什么?答:物质成分(岩石) 、结构(结构体、结构面) 、赋存环境(应力场、温度场、渗流场、其他物理场)5、从工程地质研究的角度, 简述岩石的主要造岩矿物及其基本性质?答:1 、可溶性矿物, 如岩盐、石膏、芒硝等, 在适宜条件下可溶解于水, 减少岩石的固相成分增加空隙比, 使岩石结构变松、力学性能降低、渗透性提高。
2、易风化矿物, 其稳定性取决于矿物的化学成分迁移活动性、矿物结晶特征、矿物生成条件。
第29卷第12期岩石力学与工程学报V ol.29 No.12 2010年12月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec.，2010脆性大理岩弹塑性耦合力学模型研究周辉1，张凯2，冯夏庭1，邵建富3，邱士利1(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉 430071；2. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州 221008；3. 里尔科技大学里尔力学实验室，法国里尔 59650)摘要：为全面、深入地揭示脆性岩石的变形和屈服特性，以锦屏T6 2y和T2b脆性大理岩峰前和峰后循环加卸载试验为基础，分析岩石的弹塑性耦合性质、应变硬化软化性质和关联与非关联流动法则，定义考虑围压影响的塑性内变量以考虑应力历史对屈服过程的影响，进而建立脆性大理岩的弹塑性耦合力学模型，该模型能全面地反映脆性大理岩的弹塑性耦合、应变硬化软化和剪胀特性。
针对所提出的弹塑性耦合模型，提出相应的数值迭代计算方法，并在有限差分软件FLAC3D进行实现。
通过模拟脆性岩石的室内常规三轴压缩试验表明，所提出的力学模型可以较好地反映脆性岩石的主要力学特性。
研究成果为更好地理解和分析脆性岩石的屈服破坏过程提供重要的参考。
关键词：岩石力学；脆性大理岩；弹塑性耦合；力学模型；广义正交流动法则中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)12–2398–12ELASTOPLASTIC COUPLING MECHANICAL MODEL FOR BRITTLEMARBLEZHOU Hui1，ZHANG Kai2，FENG Xiating1，SHAO Jianfu3，QIU Shili1(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei430071，China；2. State Key Laboratory for GeoMechanics and Deep Underground Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu221008，China；3. Laboratoire de Mécanique de Lille，Universite desScience et Technologie de Lille，Lille59650，France)Abstract：Based on the results of cyclicloading tests of two kinds of marbles T6 2y and T2b from Jinping II hydropower station，the elastoplastic coupling，strain-hardening and softening，shear dilatancy characteristics of rock are studied. Then，an elastoplastic coupling mechanical model is proposed with taking the following aspects into consideration：(1) A plastic internal variable which takes the influence of confining pressure into consideration is defined. (2) The variation of elastic parameters with plastic strain is concerned. (3) Based on the Mohr-Coulomb yield criterion，the evolution law of strength parameters during the plastic deformation is put forward. (4) The applicability of the generalized normality rule is validated and the method to handle shear dilatancy is proposed. The elatoplastic coupling model is embedded through the fast Lagrangian analysis of continua in three- dimension(FLAC3D) and is simulated by the triaxial compression test. The results show that the constitutive model can reflect properly the main mechanical characteristics of rock. Then，the unloading confining pressure tests are also simulated and the deformation and strength characteristics of marble are well obtained. The research results provide important reference to the understanding and analysis of yield process of brittle rock.Key words：rock mechanics；brittle marble；elastoplastic coupling；mechanical model；generalized normality rule收稿日期：2010–06–02；修回日期：2010–08–02基金项目：国家自然科学基金资助项目(50979104)；国家重点基础研究发展规划(973)项目(2010CB732006)；中国矿业大学人才引进项目作者简介：周辉(1972–)，男，博士，1994年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，现任研究员，主要从事岩石力学模型和数值计算方法、流固耦合和孔隙介质力学理论等方面的研究工作。
强卸荷、倾倒拉裂破碎岩体条件下高边坡岩锚破坏性试验研究黄德平李正兵王利伟（中国水电第七工程局有限公司成都水电工程建设有限公司，四川成都，611730）【摘要】在建的“世界第一高拱坝”——雅砻江锦屏一级水电站工程，其左岸人工开挖边坡高差达550余米，该边坡岩体卸荷强烈、倾倒拉裂变形严重，并伴随深部裂缝。
边坡开挖阻抗岩体后，不利地质组合形成了控制边坡安全稳定的“大块体”。
为解决边坡局部滑块与整体稳定问题，设计上采用了布置数量众多、规模宏大的压力分散型预应力锚索，作为进行边坡加固的主要手段之一。
本文通过在边坡锚索进行破坏性试验，验证该类型锚索结构的合理性、锚固单元体受力性能的适应性、施工工艺可操作性及研究锚索受力破坏特征，并结合监测与试验数据进行研究，以探讨锚索极限承载的各项性能指标。
【关键词】高边坡强卸荷倾倒拉裂破碎岩体锚索受力机理破坏特征试验研究四川雅砻江锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内，是雅砻江干流中下游水电开发规划的“控制性”水库梯级，电站装机容量3600MW，电站大坝为世界第一高拱坝，坝高305m。
大坝左岸高边坡开挖高度超过550m，设计布置的压力分散型预应力锚索是地质条件最复杂、应用数量最多、布置形式最广的工程实例。
为验证压力分散型锚索设计参数和此类锚索对锦屏一级水电站左岸特殊地质条件的适应性，完善施工工艺，对高边坡强卸荷、倾倒拉裂破碎岩体条件下锚索进行破坏性试验。
1、工程地质条件锦屏一级水电站左岸边坡工程规模大，工程技术条件复杂，自然谷坡高陡，地应力水平较高，岩体卸荷强烈，并发育有断层、层间挤压带、深部裂缝，场地地质条件复杂，其开挖边坡最大高度达到550m级，且左岸坝头变形拉裂特征明显，f42-9断层构成了左岸坝头变形拉裂岩体的下游边界和底滑面。
坡体前缘发育的f5、f8断层，f42-9断层上盘发育SL44-1松弛拉裂带，这些构成了控制边坡变形稳定的重要地质边界。
同时，边坡表层及浅层的岩体卸荷拉裂，形成“似板状”的反向坡结构，岩体破碎、砂板岩软弱结构面强烈风化、节理裂隙发育且卸荷拉裂和回弹错动。
第30卷第11期 岩 土 力 学 V ol.30 No. 11 2009年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2009收稿日期：2008-05-29基金项目：国家自然科学基金项目（No. 50674040）；江苏省研究生培养创新工程项目（No. CX07B_128z ）；国家自然科学基金、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金重点项目（No. 50539090）。
第一作者简介：倪骁慧，男，1979年生，博士研究生，主要从事岩石力学方面的工作。
E-mail: nxh2004@文章编号：1000－7598 (2009) 11－3283－08岩石破裂全程数字化细观损伤力学试验研究倪骁慧1, 2，朱珍德1, 2，赵 杰1, 2，李道伟1, 2，冯夏庭3（1. 河海大学 岩土工程科学研究所，南京 210098；2. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京 210098；3. 中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉 430071）摘 要：设计基于扫描电镜（SEM ）的岩石破裂全过程数字化细观损伤力学试验方案，实现了岩石破裂全过程的显微与宏观实时的数字化监测、控制、记录及分析的岩石力学试验。
应用于四川锦屏大理岩预制裂纹试样中进行单轴压缩破坏全程的数字化试验，对微裂纹的萌生、生长及贯通过程进行数字化定量分析，得到试样在受荷过程中微裂纹的面积、方位角、长度、宽度和周长基本几何数据，从宏细观角度描述了岩石试样单轴压缩过程中的破坏机制，并分析得出试样单轴受压破坏过程中虽然微裂纹在某些区域集中，但在整个试样中微裂纹的统计分布依然是服从某一指数分布的这一结论。
试验研究结果证明了该试验方案的科学性和先进性。
关 键 词：细观力学；岩石破裂全过程；数字化细观损伤力学试验方案；SEM 图像处理程序 中图分类号：TU 458 文献标识码：AMeso-damage mechanical digitalization test of complete process of rock failureNI Xiao-hui 1, 2，ZHU Zhen-de 1, 2，ZHAO Jie 1, 2，LI Dao-wei 1, 2，FENG Xia-ting 3（1. Geotechnical Research Institute, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. Key Laboratory of Ministry of Education for Goemechanics and EmbankmentEngineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 3. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China ）Abstract: A new meso-mechanical testing scheme based on SEM is developed to carry out the experiment of microfracturing process of rocks. The image of microfracturing process of the specimen can be observed and recorded digitally. The microfracturing process of Jinping marble specimen in Sichuan province under uniaxial compression is recorded by using the testing scheme. Quantitatively investigated the propagation and coalescent of cracks at meso-scale with digital technology, the basic geometric information of rock microcracks such as area, angle, length, width, perimeter, are obtained from binary images after segmentation. The failure mechanism of specimen under uniaxial compression with the quantitative information is studied from macro/micro scopic perspective. The result shows that during the damage of the specimen the distribution of microcracks in the whole specimen are still subjected to exponential distribution with some microcracks concentrated in certain regions. The conclusion indicates that the testing scheme is applicable. Key words: micromechanics; complete process of rock failure; digital micromechanics testing scheme; SEM image processing program1 引 言材料细观结构演化导致宏观力学行为改变一直是固体力学和材料科学研究的热点。
水利水电技术(中英文)㊀第52卷㊀2021年第4期梁靖,裴向军,罗路广,等.锦屏一级水电站左岸高边坡变形监测及稳定性分析[J].水利水电技术(中英文),2021,52(4):180-185.LIANG Jing,PEI Xiangjun,LUO Luguang,et al.Deformation monitoring and stability analysis of left bank highslope at Jinping I Hydro-power Station[J].Water Resources and Hydropower Engineering,2021,52(4):180-185.锦屏一级水电站左岸高边坡变形监测及稳定性分析梁㊀靖1,裴向军1,罗路广1,刘㊀明1,杨静熙2(1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都㊀610059;2.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川成都㊀610072)收稿日期:2020-08-06基金项目:国家重点研发计划(2016YFC0401908);国家创新性集体基金(41521002);川藏铁路重大工程风险识别与对策研究项目(2019YFG0460)作者简介:梁㊀靖(1995 ),男,硕士研究生,主要从事地质灾害评价与预测研究㊂E-mail:370918252@通信作者:裴向军(1970 ),男,教授,博士研究生导师,博士,从事地质灾害㊁工程边坡稳定性评价与工程治理研究㊂E-mail:peixj0119@ 摘㊀要:受复杂地质条件和高陡地形等因素影响,锦屏一级水电站左岸高边坡在水库蓄水运行阶段仍出现持续缓慢变形,其稳定性问题受到高度关注㊂为此,基于现场调查与最新监测结果数据,从监测反馈和地质角度揭示了边坡变形破坏特征及机制,并以此分析边坡稳定性㊂分析结果表明:左岸边坡的表观与深部累计位移变形仍呈现缓慢增长趋势,但历经变形调整后速率有一定减缓,可将变形机制归纳为 上部持续倾倒-深部张裂-表部锁固体松弛-下部与坝体协调 ;目前左岸高边坡受库水位影响而变形仍未收敛,但变形较为平稳且无异常现象,满足安全控制标准;由于边坡长期变形发展趋势的影响因素复杂,尚存不确定性,仍需持续监测以及进一步研究㊂关键词:锦屏一级水电站;高边坡;变形监测;稳定性分析doi :10.13928/ki.wrahe.2021.04.019开放科学(资源服务)标志码(OSID ):中图分类号:TV 223.13文献标志码:A文章编号:1000-0860(2021)04-0180-06Deformation monitoring and stability analysis of left bank highslope at Jinping I Hydropower StationLIANG Jing 1,PEI Xiangjun 1,LUO Luguang 1,LIU Ming 1,YANG Jingxi 2(1.State Key Laboratory of Geo-Hazards Prevention and Geo-Environment Protection,Chengdu University of Technology,Chengdu ㊀610059,Sichuan,China;2.PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited,Chengdu㊀610072,Sichuan,China)Abstract :Under the influences from the factors,plicated geological condition,high-steep terrain,etc.,the continu-ous deformation of the left bank at Jinping I Hydropower Station still occurs during the impounding and operation phase,and then its stability is highly concerned.Therefore,the characteristics and mechanism of the deformation and failure of the slope are revealed herein from the aspects of the monitoring feedback and the geological condition therein based on the in situ investigation and the latest monitoring data,from which the slope stability is analyzed.The analysis result shows that the apparently and deeply accumulated displacement deformation of the left bank slope still exhibits a slowly increasing trend,but the deformation rate is slowed to a certain extent after experiencing the relevant deformation adjustment,while the deformation mechanism can be sum-marized as continuous toppling of the upper part deeply tension-cracking surface locking solid body relaxation the coor-dination between the lower part and the dam body .At present,the deformation is still not converged under the influence of res-ervoir water,but it becomes relatively stable without any abnormal phenomena,thus can meet the relevant safety control stand-ards.As the influencing factors of the long-term deformation development trend of the slope are complicated with some梁㊀靖,等//锦屏一级水电站左岸高边坡变形监测及稳定性分析uncertainties,the relevant continuous monitoring and further study concerned are still necessary to be carried out.Keywords :Jinping I Hydropower Station;high slope;deformation monitoring;stabilityanalysis图1㊀左岸边坡分区及表观监测布置Fig.1㊀Left bank slope zoning and apparent monitoring layout1㊀工程概况㊀㊀锦屏一级水电站为雅砻江中下游的控制性巨型水库梯级,具有边坡开挖高㊁规模大以及稳定条件复杂等特点㊂左岸坝肩岩层产状为N14ʎ~36ʎE /NWø31ʎ~46ʎ,属典型的反倾坡体㊂坝区出露杂谷脑组(T 2-3Z )灰白色㊁灰黑色大理岩与千板岩,岩层厚度变化大㊁变形强㊂边坡开挖揭露有f2㊁f5㊁f8㊁f42-9等断层㊁煌斑岩脉(X)㊁深部拉裂结构面及长大陡倾溶蚀裂隙㊂由此可见,左岸边坡不良地质体发育,有必要对其变形及稳定性进行研究㊂长期以来,大型水电工程高边坡的稳定性评价主要以理论分析㊁专家评估㊁监测系统及数值模拟为主[1-3]㊂赵明华等[4]对小湾电站高边坡监测与分析,揭示了边坡变形原因及稳定性发展趋势㊂张世殊等[5]通过归纳溪洛渡水电站库岸边坡的倾倒变形体特征与蓄水之间的相关性,提出了其在蓄水作用下的进一步发展演化机制㊂朱继良等[6]研究发现高边坡开挖与变形具有同步性,并将变形可归纳为:浅表松弛型㊁协调渐变型和回弹错动型㊂同时,孙元等[7]也以某城区开挖支护边坡为例,结合监测数据预测了其变形趋势㊂裴向军[8]㊁黄志鹏等[9]研究了锦屏一级水电站左岸边坡开挖与蓄水期间的变形响应特征㊂而李程等[10]将三维电子罗盘测量法应用于边坡变形监测,为研究边坡变形及破坏模式提供了新思路㊂此外,沈辉等[11]基于非线性有限元分析,对蓄水后高边坡变形及稳定性开展了数值模拟分析㊂本文基于锦屏一级电站已有的各阶段研究成果,结合最新监测资料收集㊁变形调查以及针对性的排查分析等手段,深入研究左岸高边坡的影响因素㊁变形特征及机理等,并宏观定性地评价边坡稳定性,为复杂坝肩加固处理效果评价㊁工程运行阶段高边坡稳定性及大坝安全评估提供基础资料和建议㊂2㊀监测布置㊀㊀锦屏一级左岸边坡开挖以来,变形速率虽逐渐减缓,但监测显示浅表与深部的变形仍未收敛㊂本文选取截止2020年2月的表观变形监测与深部拉裂监测进行变形与稳定性分析㊂如图1所示,表观变形监测共设立80个观测墩,可分别监测水平和垂向位移变梁㊀靖,等//锦屏一级水电站左岸高边坡变形监测及稳定性分析形㊂此外,根据坡体结构及变形特征将左岸边坡划分为6个宏观变形区,此处选对坝肩影响较大的1 4区监测成果数据进行分析㊂深部变形监测的目的是分析深部拉裂缝在边坡开挖和蓄水运行期的变形响应,并用于评价边坡的安全稳定性㊂左岸边坡布设深部石墨杆收敛计监测仪器的平洞有PD42㊁PD44㊁PD54及1915mL2C排水洞,此处选取数据采集较完整的PD44㊁PD42进行分析(见图2),布置测点共计33个,其中PD44有13个,PD42有20个,监测点主要记录坡内横河向(水平)位移㊂3㊀稳定性监测成果分析3.1㊀表观变形监测㊀㊀如图3(a)所示,变形1区总位移累计曲线显示,自蓄水以来的位移增长较为显著,最新监测数据表明,变形量值仍呈缓慢增长趋势,最大累计位移可达220mm,最小为50mm㊂同时,蓄水对总位移曲线的变形趋势影响较小,仅在增长过程中表现出一定程度波动性,而在运行期后其波动幅度越来越小,变形速率也有不断减缓(见表1)㊂进一步深入分析可知,该区总体以下沉变形为主,呈现上部变形大㊁下部变形小的特点,这也与上部倾倒变形体的变形规律吻合㊂如图3(b)所示,2区变形整体小于1区,但蓄水后仍以下沉变形为主,局部呈上抬变形,且与库水升降具有较强相关性,其变形累计位移最大约105mm,曲线在增长的同时呈现出一定程度的波动,并同水位升降保持着同步性㊂在经历初蓄期增长后,运行期的变形速率有所降低(见表1),运行4期平均㊀㊀㊀㊀速率为0.38mm/月㊂细化来看,运行期库水位下降阶段变形速率较大,而上升阶段则相对较小㊂如图3(c)所示,变形3区总体以向上游偏河床沉降变形为主,变形比高位倾倒变形区要小,受库水位升降的影响较明显,该区的总位移累计变化集中在70~120mm,呈现缓慢增长趋势,但随时间增长也表现出一定波动性,整体变形速率呈现持续降低(见表1)㊂如图3(d)所示,4区变形相对最弱,该区的总位移累计变形集中在37~74mm,变形速率仅为0.21 mm/月(见表1)㊂该区运行期总体较平稳,体现出 波动-调整 的特征,但总位移调整幅度远小于水平位移,说明其水平向位移受库水位波动影响较大㊂进一步分析监测资料发现,该区蓄水期后高高程部位的竖向变形以沉降为主,而低高程部位主要为抬升㊂3.2㊀深部变形监测㊀㊀对于布置在平洞内的深部变形监测点,统计各测点的累计变形监测成果如图4所示㊂由图4可见, PD42与PD44平洞反映的深部变形以水平方向位移为主,整体位移矢量方向均由坡内指向坡外㊂从揭示的深部变形与蓄水动态关系来看,左岸平硐PD42累计位移量值达到42mm[见图4(a)],其中上支洞变形量较大,下支洞在蓄水后的变形已趋于收敛,除初蓄期有变形激增外,运行期内影响均不显著㊂PD44受煌斑岩脉X㊁断层f42-9以及坡体内部系列小断层和深拉裂缝影响,累计位移量值最大达到85mm[见图4(b)],平洞122m以外洞段对首次蓄水响应明显,对运营期蓄水还处于适应调整阶段㊂进一步分析可知:①初期蓄水阶段,特别是高水位首次降低时引起的变形明显突跃;②对低高程部㊀㊀㊀㊀图2㊀边坡深部变形监测布置Fig.2㊀Deep deformation monitoring layout梁㊀靖,等//锦屏一级水电站左岸高边坡变形监测及稳定性分析图3㊀表观变形区总位移累计曲线Fig.3㊀Cumulative total displacement curve of apparent deformationarea图4㊀平洞测点相对洞底的累计位移曲线Fig.4㊀Cumulative displacement curve of adit表1㊀变形区不同时期平均位移速率变化Table 1㊀The average displacement rate in different periodsin the deformation region变形分区不同时期平均位移速率/mm㊃月-1初蓄期运行1期运行2期运行3期运行4期1㊀区 1.070.840.690.670.62㊀区0.980.670.630.440.383㊀区0.720.670.620.460.364㊀区0.240.550.570.450.21㊀㊀注:初蓄期为2014-08-24 2015-09-28;运行1期为2015-09-292016-09-28;运行2期为2016-09-29 2017-09-28;运行3期为2017-09-29 2018-09-28;运行4期为2018-09-29 2019-09-28位,库水影响体现在高水位时的位移量增加明显;③对高高程平硐,运行期水位的季节性变化对其变形影响明显减弱㊂综合表观与深部的变形监测成果及特点,可知左岸边坡在现阶段的变形仍在缓慢增长,局部变形态势还未收敛㊂经过初期蓄水的变形调整后,运行期变形速率呈现一定缓减㊂可以看出,左岸边坡的稳定性仍需基于监测数据从机制与稳定性来深入分析㊂4㊀变形机制与稳定性分析4.1㊀变形破坏模式及机制㊀㊀考虑到边坡地质结构㊁变形分区特征以及蓄水等因素影响,认为左岸边坡的长期变形总体属于蓄水动梁㊀靖,等//锦屏一级水电站左岸高边坡变形监测及稳定性分析态变化与工程结构荷载下产生,受 反倾层状结构+深部裂缝+外倾缓带分割 控制的变形调整响应㊂结合各区变形特征,将变形模式概括为 上部持续倾倒-深部张裂-表部锁固体松弛-下部与坝体协调 ,并初步归纳出变形机制:(1)上部持续倾倒主要是软硬互层的岩性组合㊁陡倾的反向坡体结构及开口线以上浅部坡体卸荷所共同导致,2区是受开挖卸荷以及f5㊁f8断层所控制㊂同时,库水位升降又使得岩体及软弱带不断发生饱水和干湿循环,导致力学性质弱化,进而持续引发倾倒变形㊂(2)深部张裂主要为f42-9断层上盘㊁煌斑岩脉X深部裂缝的持续张拉变形,加之蓄水后软弱层带软化导致3区深部变形持续增加㊂此外,库水位下降导致深部累计位移曲线有较大幅度的抬升,初步分析为坡体内部受到向外的渗透压力而产生水平向位移,且在软弱结构以及深拉裂缝处变形更为明显㊂(3)表部锚墙的整体锁固作用使得回弹变形不断向深部传递,同时锁固的部分坡体浅表也会整体性侧向松弛变形,主要表现为间次性地向外鼓胀㊁岩脉或小断层等陡倾结构面附近呈现集中性拉裂㊂(4)下部与坝体协调一是指边坡自身变形对大坝的加载作用,二是指坝肩推力对边坡的反作用㊂这种协调是动态发展的,即有利于坝体应力改善,也会威胁大坝安全㊂主要表现为在库水位抬升产生的推力使得部分坡体压密与抬升,下降时推力减小又导致坝体应力加载状况改变,呈现出随水位动态变化的趋势,这也是4区的变形机制所在㊂4.2㊀稳定性评价㊀㊀从宏观上看,左岸开挖边坡运行期的持续变形是在蓄水新常态下由特定地质结构控制的一种自适应调整变形㊂开口线以上高位倾倒变形区(1区)变形尚未收敛,拱肩槽上游开挖边坡(2区)仍处于变形调整期,潜在 大块体 区域(3区)的表观㊁多点位移计等监测成果显示无整体趋向的滑移现象,坝肩边坡㊁拱坝抗力体边坡(4区)则处于相对稳定状态㊂此外,抗剪洞与围岩之间变形协调过程已近完成,但f42-9断层软弱带的垂向压缩-侧向扩容过程受边坡与坝体协调作用影响,存在周期性活动,这也是深部持续变形的主要原因㊂实际监测成果与理论分析表明,锦屏一级左岸高边坡受库水位影响而处于变形调整期,边坡岩体继续向坡外变形,尚未收敛,但变形较为平缓,且无异常变形情况,变形量级满足安全控制标准,边坡整体较稳定㊂5㊀结㊀论㊀㊀针对锦屏一级水电站左岸高边坡的变形与稳定性问题,本文结合最新变形监测成果从地质角度进行了宏观定性评价㊂结果表明:(1)左岸边坡受库水位影响仍处于变形调整期㊂其中1区㊁2区㊁3区及深部平洞变形速率虽处于较低水平,但累积位移仍缓慢增长,无明显收敛趋势㊂与此相反,4区变形速率则趋于平稳,整体较为稳定㊂(2)左岸边坡的长期潜在破坏模式主要有三类,即大块体的整体性块体失稳㊁沿主控性底滑面的剪切失稳及部分区域剪断岩体而呈圆弧式的滑动失稳㊂并将变形机制概括为 上部持续倾倒-深部张裂-表部锁固体松弛-下部与坝体协调 ㊂(3)从整体变形上看,左岸边坡受库水位影响仍处于蓄水运营调整阶段,变形尚未收敛㊂边坡岩体持续变形,但变形较为平稳且无异常现象,现阶段左岸边坡岩体表面变形总体稳定,但仍需持续监测与关注㊂参考文献(References):[1]㊀吕建红,袁宝远,杨志法,等.边坡监测与快速反馈分析[J].河海大学学报(自然科学版),1999,27(6):98-102.LU Jianhong,YUAN Baoyuan,YANG Zhifa,et al.Study on slope monitoring and quick feedback[J].Journal of hohai university(natu-ral science edition),1999,27(6):98-102.[2]㊀王成虎,何满潮,郭啟良.水电站高边坡变形及强度稳定性的系统分析研究[J].岩土力学,2007,28(S1):581-585.WANG Chenghu,HE Manchao,GUO Qiliang.Systematic analysis of deformation and strength stability of high slope of hydropower station [J].Rock and Soil Mechanics,2007,28(S1):581-585. 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[11]沈辉,罗先启,李野,等.乌东德拱坝坝肩三维抗滑稳定分析[J].岩石力学与工程学报,2012,31(5):1026-1033.SHEN Hui,LUO Xianqi,LI Ye,et al.Three-dimensional stability analysis of the dam abutment of Wudengdong Arch Dam[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2012,31(5):1026-1033.(责任编辑㊀陈小敏)。
第三部分 模拟考试试题及答案(看岩土部分 岩石部分不用看)土力学及地基基础模拟考试试题（考卷1）一 名词解释（10×1.5=15分）1 压缩模量；2 地基沉降计算深度；3 超固结比；4 固结度；5 应力路径；6 常规设计；7 倾斜；8 桩侧负摩阻力；9 群桩效应；10 最优含水量二 填空（10×1=10分）1 地基中某点的总应力等于与附加应力之和。
2 饱和土的渗透固结是土中孔隙水压力消散和相应增长的过程。
3 地基在局部荷载作用下的总沉降包括、固结沉降和。
4 对于饱和土，各向等压条件下的孔隙压力系数B 等于；对于干土，B 等于5 同一挡土墙，产生被动土压力时的墙体位移量S 1与产生主动土压力时的墙体位移量S 2的大小关系是 。
6 无粘性土坡处于极限平衡状态时，坡角α与土的内摩擦角φ的关系是。
7 对一定宽度的刚性基础，控制基础构造高度的指标是。
8 砌体承重结构建筑物地基的变形特征是。
9 打入桩的入土深度应按所设计的桩端标高和两方面控制。
10 垫层设计的主要内容是确定断面合理的 和宽度。
三 简答（7×5=35分）1 简述地基基础设计应满足的基本条件。
2 简述均布条形荷载下地基中附加应力分布规律。
3 简述传统的和规范推荐的两种单向压缩分层总和法的异同点。
4 说明地基41p 荷载公式中参数b d c ,,,,,0φγγ的含义？d b c d p 002cot )41cot (41γφπφγφγπ++-⋅+⋅+=5简述桩基设计内容。
6 地基处理的目的何在？有哪些处理方法？7反映土的三相比例关系的基本试验指标为土粒比重s d 、土的含水量w 、土的密度ρ，分析说明为什么在s d 、w 、ρ已知情况下，其它三相比例指标便可确定？四 计算题（40分）1 取正常固结饱和粘性土土样进行不固结不排水试验得0=u φ，kPa c u 20=，对同样的土进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标0/30=φ，0/=c 。
第25卷 第12期岩石力学与工程学报 V ol.25 No.122006年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec .，2006收稿日期：2006–03–31；修回日期：2006–10–08基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412705，2002CB412707)；教育部新世纪优秀人才资助计划项目(NCET –05–0215) 作者简介：鞠 杨(1967–)，男，博士，1989年毕业于青岛建筑工程学院土木工程学院土木工程专业，现任教授，主要从事岩石混凝土损伤断裂力学与工程应用等方面的教学与研究工作。
E-mail ：juy@节理岩石的应力波动与能量耗散鞠 杨1，李业学2，谢和平1，2，宋振铎1，田鹭璐1(1. 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083；2. 四川大学，四川 成都 610065)摘要：应用SHPB 试验和分形方法研究节理岩石的应力波动与能量耗散关系，分析节理面不规则结构对应力波穿越节理时的波动性质、非弹性变形和能量耗散的影响。
研究结果表明：节理面不规则结构明显地影响应力波的传播性质。
在相同入射波条件下，粗糙节理岩样的应力波衰减程度大于平直光滑节理岩样的衰减程度，粗糙节理的实际变形大于平直节理的变形。
节理岩石的能量耗散比W J /W I 随节理面分维值D 增大而增加，两者呈非线性关系；但当分维值小于临界值时，粗糙节理岩样的能量耗散比W J /W I 与平直节理面的能量耗散比基本相同，并给出节理岩石能量耗散随节理面分维值D 变化的表达式。
关键词：岩石力学；节理岩石；应力波；能量耗散；分形模型；节理面中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)12–2426–09STRESS WA VE PROPAGATION AND ENERGY DISSIPATION INJOINTED ROCKSJU Yang 1，LI Yexue 2，XIE Heping1，2，SONG Zhenduo 1，TIAN Lulu 1(1. State Key Laboratory of Coal Resources and Safety Mining ，China University of Mining and Technology ，Beijing 100083，China ；2. Sichuan University ，Chengdu ，Sichuan 610065，China )Abstract ：The stress wave propagation and energy dissipation in jointed rocks are investigated by split Hopkinson pressure bar(SHPB) technique and fractal theory. The influence of the irregular geometrical configuration of the joint surface on the wave propagation ，inelastic deformation and energy dissipation has been analyzed. It is shown that the irregularity of the joint surface apparently affects the stress wave transmission. With the same incident pulses ，the amplitude of stress wave was attenuated seriously when it traveled through the rough fractal joint compared with the smooth plane joint. The deformation of a rough fractal joint was found to be larger than that of a smooth plane joint. The ratio of energy dissipation W J /W I increases nonlinearly with increment of fractal dimension D of the jointed surface. Nevertheless ，the energy dissipation ratio W J /W I of the roughly jointed rocks seems to be the same as that of the smoothly jointed rocks if the fractal dimension of the joint surface is less than the critical value. An empirical model for energy dissipation ratio to the fractal dimension of joint surface has been formulated.Key words ：rock mechanics ；jointed rocks ；stress wave ；energy dissipation ；fractal model ；joint surface1 引 言地下开采和工程爆破所产生的应力波会直接导致地质体和工程体的破坏与失效。
简述围压对岩石力学性质影响规律岩石力学性质指的是岩石单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度，吸水率、导热系数、饱和系数等一些力学性能。
围压对这些力学性质有一定影响。
在国内外大量岩石材料试验资料中，总结出了一些规律性：(1)低围压区当岩石压入围压超过200MPa时，岩石所受压力越大，试件越密实，材料所表现出来的力学性质就越好。
如大理岩的抗压强度随着压入围压的增加而增大，其弹性模量、抗拉强度及弹性模量随压入围压的增加先增后减。
大理岩的劈裂抗拉强度、断面收缩率则随压入围压的增加先降后升，而各项劈裂抗拉强度随压入围压的增加而降低，其抗拉强度变化不大。
由此可见，大理岩的各项力学性质均较低，岩石的压入性是其显著特点之一。
(2)高围压区当岩石压入围压超过300MPa时，由于温度、压力、摩擦等外界因素，使得岩石的机械强度下降，而岩石的膨胀性则会提高。
此外，当岩石的体积被限制在很小的范围时，岩石的强度便下降。
当围压为300MPa时，膨胀性最大。
根据国外资料，若岩石所受压力超过1200MPa，那么该岩石即会破坏;如果岩石达到1450MPa，则岩石将破碎。
从以上资料可以看出，岩石的机械强度与所承受的围压呈一定的函数关系，当围压超过1200MPa时，岩石的机械强度将急剧下降。
如果岩石所受压力继续增大，那么岩石将沿一定方向产生破碎。
(3)过渡区当岩石压入围压介于150～300MPa之间时，岩石力学性质开始发生明显的变化，即围压的增加将使得岩石的弹性模量和抗压强度逐渐下降，岩石的抗拉强度则开始增大，并且围压每增加10MPa，则岩石的弹性模量将增加约1%，岩石的抗压强度则将增加约8%，而岩石的抗拉强度将增加约30%。
所以说，当岩石受压力大于150MPa 时，围压每增加10MPa，岩石的强度将增加5%;当围压超过300MPa时，岩石的强度将增加约20%。
另外，围压超过350MPa时，岩石的抗拉强度和弹性模量将大幅度地下降，同时岩石的抗压强度也会降低。
