1.2　研究思路及主要内容

1.2.1　主要关键技术问题

(1)以“硬、脆、碎”岩体和软弱岩带为主要研究对象,从岩体建造、构造和浅表生改造、蚀变特征等宏观与微观分析及声波波速监测等研究入手,揭示岩体流变地质机理,该研究尚属首次,是研究的关键技术。

(2)新开展的具有“硬、脆、碎”特征的岩体流变力学特性试验,其取样易碎,制样难度大,要做到不扰动条件原状制样,是研究的关键技术。

(3)研究坝基“硬、脆、碎”岩体和软弱岩带的流变力学特性,除开展现场原位常规变形(承压板直径505mm)和强度试验外,还需开展现场原位大尺寸中心孔承压板(直径1000mm)压缩蠕变试验,首次开展原位剪切流变试验,以及“硬、脆、碎”岩体室内三轴常规与流变强度试验研究。因此如何开展上述原位大尺度流变力学试验及原状制样就成为研究的关键技术。

(4)现场原位“硬、脆、碎”岩体和软弱岩带剪切流变试验研究历时长,往往一组试验时间长达250～300天,岩体松弛观测达500天,如何在试验过程中有效控制压力、温度及湿度稳定,是又一关键技术。

(5)根据流变试验成果,应用相关力学理论,通过研究,探索建立坝基“硬、脆、碎”岩体和软弱岩带的流变损伤本构模型和相应计算分析方法是有效揭示高拱坝坝基岩体非线性流变力学特性的关键技术。

(6)坝基岩体的流变力学参数是进行高拱坝坝基稳定计算的重要参数,如何建立快捷、简便、准确的流变参数优化反演方法是本书的又一关键技术。

(7)高拱坝坝基岩体开挖至坝体浇筑需要较长的周期,因此坝基岩体施工开挖的稳定性研究也是关键技术。

(8)坝基长期稳定是高拱坝安全运行的重要保证,而坝基渗流也是影响坝基稳定的重要因素,因此考虑坝区渗流场和应力场的耦合效应,探索建立坝基渗流应力耦合流变模型和相应计算分析方法也是研究坝基长期稳定的关键技术。

1.2.2　研究方法

主要依托大岗山等大型水电高拱坝工程,采用工程地质调研、室内外常规试验和大尺寸原位流变力学试验、松弛监测、声波检测监测等多种手段,综合应用工程地质学、岩体力学、流变力学、损伤力学、渗流力学等理论方法,借助计算编程、数值分析等计算手段,系统地开展研究工作。

1.2.3　研究技术路线

具体研究技术路线见图1.1。

1.2.4　研究内容

依托大岗山水电站工程,重点开展以下研究:

(1)开展工程地质特性的深化研究,进一步系统深入地揭示大岗山坝基“硬、脆、碎”岩体及软弱岩带的发育特征、岩石的微观结构及工程地质性状。

(2)开展高拱坝坝基“硬、脆、碎”岩体的岩石性质、开挖卸荷松弛监测、岩体工程地质特性和岩体力学特性研究。

(3)开展高拱坝坝基“硬、脆、碎”岩体的现场压缩蠕变、剪切流变及室内常规物理力学性质试验、室内三轴压缩蠕变试验,重点研究“硬、脆、碎”岩体的非线性流变变形特征与破坏特性。

(4)开展高拱坝坝基软弱岩带的现场压缩蠕变、剪切流变及室内常规物理力学性质试验,重点研究坝基软弱岩带的非线性流变变形特征与破坏特性。

(5)根据坝基岩体流变试验成果,研究建立高拱坝坝基“硬、脆、碎”岩体和软弱岩带的非线性流变力学模型及流变参数反演方法。

(6)开发非线性流变力学计算程序,对高拱坝坝基岩体施工开挖稳定进行流变数值计算分析。

(7)研究探索坝基岩体的渗流场与应力场的耦合作用效应。

(8)进行高拱坝坝基岩体施工开挖稳定与长期运行稳定的分析评价。

研究工作量见表1.2,代表性试验点位布置见图1.2。