《壩基冰水沉積物特性與工程應(yīng)用》在充分總結(jié)以往研究成果的基礎(chǔ)上,采用地質(zhì)理論分析、巖土工程試驗(yàn)測試、數(shù)值分析等方法和技術(shù),分析了壩基冰水沉積物的主要工程地質(zhì)問題,針對建壩方案設(shè)計(jì)與地基處理等工程應(yīng)用進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新,取得了豐富的科研成果和良好的應(yīng)用效果。所制定的地質(zhì)分層方法及巖土質(zhì)量工程地質(zhì)分類分級方法和標(biāo)準(zhǔn),為壩基巖土的有效利用提供了依據(jù)。采用強(qiáng)度指標(biāo)測試新技術(shù),確保了設(shè)計(jì)所需力學(xué)參數(shù)的真實(shí)性、安全性。所提出的軟基閘壩工程滲流控制標(biāo)準(zhǔn),為協(xié)調(diào)變形控制及止水設(shè)計(jì)提供了充分的科學(xué)依據(jù)。應(yīng)用低頻振動(dòng)荷載對廠房軟弱地基變形和應(yīng)力影響的系統(tǒng)分析方法,為大壩設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)處理方案的選擇和電站的安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。研究成果已成功應(yīng)用于青藏高原多項(xiàng)大中型水利水電工程冰水沉積物勘察設(shè)計(jì)及建壩應(yīng)用中,取得良好社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益,具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。 《壩基冰水沉積物特性與工程應(yīng)用》可供水利水電行業(yè)工程勘察、試驗(yàn)研究、工程設(shè)計(jì)人員研究借鑒,也可供高等院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生學(xué)習(xí)參考。
在我國青藏高原地區(qū)的一些大江大河的河谷地帶廣泛分布著一套形成于第四紀(jì)的冰水沉積物,其在河床中的深度可達(dá)數(shù)十米或五六百米。如西藏境內(nèi)的多布、老虎嘴、雪卡、金橋、沃卡、波堆等水電站,青海省境內(nèi)的哇沿、哇洪、香日德、溫泉、那棱格勒、引大濟(jì)湟水利工程均遇到冰水沉積物問題。西藏雅魯藏布江米林壩址河床冰水沉積物深達(dá)520m、帕隆藏布流域松宗壩址冰水沉積物深420m、尼洋河多布水電站沉積物厚達(dá)360m、尼洋河支流老虎嘴電站沉積物厚達(dá)180m;青海那棱格勒水庫冰水沉積物厚度在150m以上,哇沿水電站沉積物厚度在95m以上,這些超深、巨厚、混雜堆積的冰水沉積物在漫長的形成演化地質(zhì)歷史過程中,受沉積環(huán)境變化影響,大多具有結(jié)構(gòu)松散、分布不連續(xù)、成因類型復(fù)雜、物理力學(xué)性質(zhì)不均勻等特征。因此,冰水沉積物是一種地質(zhì)條件差且復(fù)雜的地質(zhì)體。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,青藏高原及其梯度過渡帶地區(qū)各類大型水利水電工程的規(guī)劃建設(shè),冰水沉積物常常構(gòu)成了大壩地基的地質(zhì)背景條件,成為制約水電勘察設(shè)計(jì)與建設(shè)運(yùn)行的一個(gè)重要因素,給水利水電工程建設(shè)帶來了極大的難度。因此,對該類冰水沉積物的工程特性以及工程應(yīng)用中面臨的突出問題開展專門深入的研究尤為迫切。
自20世紀(jì)80年代以來,根據(jù)水利水電工程筑壩技術(shù)的需要,雖然國內(nèi)外許多學(xué)者、工程技術(shù)人員對第四紀(jì)一般的河流砂礫石層的勘察技術(shù)方法、筑壩適宜性等方面進(jìn)行了較為深入的研究,取得了眾多成功的工程經(jīng)驗(yàn),然而對冰水沉積物這一特殊地質(zhì)體的工程特性及筑壩應(yīng)用等方面還缺乏深入、系統(tǒng)性的研究,給水利水電工程建設(shè)的規(guī)劃選址、勘察設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行等帶來了諸多不利影響。因此對壩基冰水沉積物特性及工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)提升是非常有必要的。
本書主要內(nèi)容是作者20多年理論與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)總結(jié),依托西藏、青海等地區(qū)十余個(gè)工程、多項(xiàng)專題研究成果,圍繞目前深(巨)厚冰水沉積物上筑壩所面臨的勘察技術(shù)與筑壩應(yīng)用共性和相似的技術(shù)難題,通過開展一系列前瞻性、基礎(chǔ)性及工程應(yīng)用適宜性等科技攻關(guān),取得了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)和研究成果,成功解決了冰水沉積物勘探、試驗(yàn)、測試、評價(jià)方法、工程處理措施等技術(shù)性難題。本書依托具體工程實(shí)踐,對青藏高原冰水沉積物的形成演化過程及其與古氣候環(huán)境的關(guān)系等進(jìn)行了有益探索;對冰水沉積物的成因分類、分布韻律、巖土特性、巖組劃分、物理力學(xué)特性、滲透性質(zhì)、巖土體質(zhì)量工程地質(zhì)分級、力學(xué)參數(shù)的選取等諸多方面進(jìn)行了分析研究;在壩基冰水沉積物中砂土地震液化判定及防治處理、冰水沉積物滲流場特征及防滲處理、壩基抗滑穩(wěn)定性評價(jià)及加固等筑壩應(yīng)用方面進(jìn)行了深入分析和研究,提高了水利水電工程冰水沉積物筑壩技術(shù)水平,保證了諸多水利水電工程的施工和運(yùn)行安全,社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著,具有良好的科研價(jià)值和推廣應(yīng)用意義。
本書共12章。第1章主要敘述了冰水沉積物的理論研究現(xiàn)狀和筑壩應(yīng)用現(xiàn)狀。第2章主要?dú)w納總結(jié)了我國冰水沉積物的分布、成因類型和堆積特征。第3章對冰水沉積物勘察要點(diǎn)、勘察技術(shù)難題及對策、地層序列建立方法、地層分層方法及要求等方面開展了研究。第4章系統(tǒng)總結(jié)了冰水沉積物地球物探勘探方法的選擇、適宜性,并以依托工程為例,開展了綜合物探測試方法的研究。第5章分析了冰水沉積物物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)方法的適宜性和優(yōu)缺點(diǎn),并采用原位大型剪切試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、鉆孔旁壓試驗(yàn)和界面接觸及軟弱土強(qiáng)度等方法研究了冰水沉積物的強(qiáng)度特性。第6章主要依托實(shí)際工程,開展了注水試驗(yàn)、鉆孔注水試驗(yàn)和同位素示蹤法測試等滲透試驗(yàn),并通過對比試驗(yàn),分析了不同測試方法的適宜性。第7章主要論述了深厚冰水沉積物的參數(shù)取值要求和方法,以依托工程為例,研究了冰水沉積物的滲透規(guī)律、變形強(qiáng)度特性,嘗試提出了適合于冰水沉積物的工程地質(zhì)分級方法。第8章在分析砂層地震液化影響因素的基礎(chǔ)上,對砂層液化的不同判別方法進(jìn)行了論述。第9章論述了冰水沉積物滲流場、滲漏損失及模擬計(jì)算方法,分析了冰水沉積物的滲透破壞類型,對壩基滲漏數(shù)值模擬方法進(jìn)行了研究,對不同冰水沉積物地層結(jié)構(gòu)防滲墻的適宜性以及深度和范圍進(jìn)行比選,在此基礎(chǔ)上總結(jié)得到了防滲體系設(shè)計(jì)原則、安全標(biāo)準(zhǔn)及安全評價(jià)方法。第10章依托實(shí)際工程,采用三維有效應(yīng)力有限元法計(jì)算冰水沉積物壩基及壩坡在靜動(dòng)力條件下的抗滑穩(wěn)定性。第11章論述了冰水沉積物壩基的變形破壞類型和穩(wěn)定性評價(jià)方法,并以依托工程為例,開展了壩基抗滑穩(wěn)定性、壩基應(yīng)力變形特征等的研究。第12章論述了建在冰水沉積物上的廠房機(jī)組動(dòng)荷載及脈動(dòng)水壓力對廠房與地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)振動(dòng)作用的分析方法,以及低頻振動(dòng)荷載對基礎(chǔ)變形和應(yīng)力影響的分析方法,并以依托工程為例,給出了合理的廠房地基處理措施。
前言
1 緒論
1.1 研究目的和意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 本書主要研究成果
2 青藏高原冰水沉積物成因類型及特征
2.1 冰水沉積物形成時(shí)代
2.2 冰水沉積物成因類型
2.3 冰水沉積物物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征
2.4 典型工程冰水沉積物時(shí)代及河谷發(fā)育史
3 冰水沉積物工程地質(zhì)勘察
3.1 冰水沉積物勘察要點(diǎn)
3.2 冰水沉積物勘察技術(shù)
3.3 冰水沉積物地層序列建立方法
3.4 冰水沉積物地層分層與巖組劃分
3.5 典型工程超深冰水沉積物地質(zhì)勘察
4 冰水沉積物地層物探測試
4.1 冰水沉積物地球物理特征分析
4.2 物探測試要求及方法
4.3 剪切波快速測試技術(shù)及應(yīng)用
4.4 多道瞬態(tài)瑞雷波勘探應(yīng)用
4.5 大地電磁法地球物理探測應(yīng)用
5 冰水沉積物物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)
5.1 試驗(yàn)方法的適宜性
5.2 原位大型剪切試驗(yàn)
5.3 旁壓試驗(yàn)
5.4 現(xiàn)場載荷試驗(yàn)
5.5 界面接觸及軟弱土強(qiáng)度參數(shù)試驗(yàn)方法
5.6 典型工程物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)
6 冰水沉積物水文地質(zhì)試驗(yàn)
6.1 試坑注水試驗(yàn)
6.2 鉆孔注水試驗(yàn)
6.3 同位素示蹤法水文地質(zhì)測試
6.4 自由振蕩法試驗(yàn)
6.5 典型工程不同方法的水文地質(zhì)試驗(yàn)適宜性對比分析
7 冰水沉積物工程地質(zhì)特性及建壩適宜性
7.1 冰水沉積物的物理力學(xué)參數(shù)
7.2 冰水沉積物滲流規(guī)律
7.3 冰水沉積物變形及強(qiáng)度特性
7.4 典型T程冰水沉積物的物理力學(xué)特性
7.5 冰水沉積物工程地質(zhì)分級
7.6 冰水沉積物地基的壩型適應(yīng)性
7.7 冰水沉積物壩基利用及處理
8 冰水沉積物砂層地震液化判定及防治措施
8.1 砂層地震液化影響因素
8.2 砂層液化判別方法
8.3 典型工程冰水沉積物砂土液化判定
8.4 壩基液化處理安全標(biāo)準(zhǔn)及防治措施
9 冰水沉積物壩基滲流特性及防滲處理
9.1 滲流場及滲漏損失估算
9.2 滲透穩(wěn)定評價(jià)
9.3 壩基防滲方案
9.4 壩基防滲體系及工程措施
10 冰水沉積物壩基及大壩整體抗滑穩(wěn)定
10.1 大壩穩(wěn)定三維有限元計(jì)算分析
10.2 計(jì)算參數(shù)選取
10.3 單元離散、模擬方法及計(jì)算方案
11 冰水沉積物壩基變形穩(wěn)定
11.1 壩基變形破壞類型及穩(wěn)定評價(jià)
11.2 典型工程冰水沉積物壩基變形穩(wěn)定評價(jià)
11.3 大壩及壩基應(yīng)力變形性狀分析
12 冰水沉積物地基在廠房動(dòng)荷載作用下應(yīng)力變形特性及處理措施
12.1 機(jī)組動(dòng)荷載及脈動(dòng)水壓力作用下廠房與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析
12.2 低頻振動(dòng)荷載對基礎(chǔ)變形和應(yīng)力的影響分析
12.3 廠房地基處理
參考文獻(xiàn)