两种典型河谷应力场应力分布特征对比分析
深切河谷应力场分布特征研究
第一作者简介 ： 郑小燕 ， ， 师 ， 女 工程 注册 岩土工程 师， 硕士。研究方
向： 岩土体稳定性 。Ｅｍａ ： Ｍｌ ｚ０ １ ６ ．ｏ ． ｉ ｓ ｏ ２０ ＠１３ ｃｍ。 ｌｗ ｗ
Ｉ。模 型左 右 两侧 采 用 水 平 向约 束 ， 边 界 采 用 竖 Ｔ Ｉ 底
直方 向约束 。
２ 期 ｌ
郑小燕 ， ： 等 深切河谷应力场分 布特 征研究
３ 河谷应力场分布特征
３ １ 无卸 荷带影 响 ．
第 １ ２卷
第２期 １
２１ ０ ２年 ７月
科
学
技Ｖｏ． ２ Ｎｏ ２ Ｊ １ Ｏ ２ １１ ． １ ｕ ．２ １
ｌ７ — １ １ （０ ２ ２ —３６ ０ ６ １ ８５ ２ １ ） １５ ６ ・５
Ｓ ｉｎｃ ｃ ｎｏｏ ｙ ｎ ｇ ｎ ｅｉ ｇ ｃｅ ｅ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
域 地应力 场 的分 布 ， 一 方 面 又 受 地 表 剥 蚀 、 流 另 河 侵 蚀等 地表 地 质作 用 的 控制 。在河 谷 不 同位 置 上 ，
这两方 面作 用 的表 现 强度 不 同 ， 即河 谷 应力 场 主要 是在 自重应 力 、 构造 应 力 双重 作 用 下 由于河 谷 深切 作 用导致 谷坡 应力 卸 荷 ， 而形 成 特 有 的河 谷 应 力 进
表 明：） １ 结合初始应力场特征 ， 自自重应力与构造 应力角度 提 出应 力场 分 区标 准。２ 对于无 卸荷带 的均质 弹性边坡 ， 可 ） 无构 造应力作用 时， 可分 为应力释 放及 应力平 稳 ２个 区。有构造应力作用 时， 可分 为应力集 中及 应力平稳 ２个 区。３ 对于存在 卸 ） 荷 带的边坡 ， 则从坡表到坡里可分为应力降低 区、 应力 升高 区及 应力平稳 区 ３个 区。４ 由于构造 应力场 的存在 ， 得 河谷 内 ） 使
中国西南深切峡谷岸坡地应力场基本特征
3
地应力垂向变化规律
3.1 主应力量级随垂向埋深变化规律 统计表明， 主应力分量量级随垂向埋深 H 增大 而有规律变化，如图 1 所示。垂直埋深为 0～300 m 时，主应力量级分布较为离散，最大主应力1 最大 约为 40 MPa，最小仅约为 5 MPa；中间主应力2 最大约为 36 MPa，最小约为 2 MPa；最小主应力3 最大约为 22 MPa，最小仅约为 1.6 MPa。垂直埋深 300～700 m 时，主应力量级分布较为集中，最大主 应力为 15～30 MPa；中间主应力为 10～20 MPa； 最小主应力为 5～12 MPa。 随垂向埋深增加，主应力量级总体表现为随埋 深增大而线性增大，且存在上、下界限，变化规律 为
地应力测试方法主要包括水压致裂法、应力解 除法与应力恢复法。测试点岩性多为岩浆岩，少量 为变质岩，岩石弹性模量、单轴抗压强度均较高， 总体属坚硬岩范畴。测点所处边坡坡度较陡，一般 约 40° ～50° ，局部超过 70° ，自然坡高约 350～ 650 m，测点分布于埋深、水平深度均为 0～700 m 范围。
收稿日期：2015-01-09 基金项目：国家重点基础研究发展计划（ No.2011CB013501） ；国家自然科学基金（ No.41272333） 。 This work was supported by the National Basic Research Program of China (2011CB013501) and the National Natural Science Foundation of China (41272333). 第一作者简介：李华，男，1973 年生，硕士，教授级高级工程师，主要从事水电勘察设计方面的研究工作。E-mail: 743282592@ 通讯作者：赵其华，男，1965 年生，博士，教授，博士生导师，主要从事工程地质、边坡工程方面的研究工作。E-mail: zhqh@
拱坝的应力分析
坝
很小，几乎可忽略不计，对中等的 Nhomakorabea厚度拱坝和重力拱坝来说，应考
应
虑自重的作用。
力
截面A 1 、A 2 间的坝体自重G
分
可按辛普森公式进行计算：
析
G
=
1 6
g cDZ ( A1
+
4 Am
+
A2 )
G
=
1 2
g cDZ ( A1
+
A2 )
2.水平径向荷载
主要为静水压力，其
拱 坝
次有泥沙压力、浪压力、 冰压力等，由拱和梁共同 承担。分担荷载的比例须
应
力
分
析
当t<t封时：坝体收缩，坝轴线缩短，使坝体向下游变 形，拱端上游侧和拱冠下游侧受拉，产生
拱
的弯矩和剪力与水压影响相同，轴力与水
坝
压影响相反。
的
温降对坝体应力不利，对坝肩稳定有利
应
力
分
析
拱坝温度变化的组成：
(1)均匀温度变化tm—引起
拱
坝体均匀伸长或缩短
坝 (2)沿坝厚温度梯度变化
的
td—引起挠曲
对应力而言
基本组合：正常水位下相应荷载+温降
拱 特殊组合：正常水位下相应荷载+温降+地震
坝
高温+运行低水位
的
应 对稳定而言
力 分 析
基本组合：设计水位下相应荷载+温升 特殊组合：校核水位下相应荷载+温升
2.3.3 拱坝的应力分析方法概况
拱
拱坝实质上是一个变厚度、变曲率而边界
坝
条件又很复杂的壳体结构。影响坝体应力的因
地形偏压条件下隧道初始应力场及二次应力场分布特征
中图分类号 ：４８１ Ｕ ５ ．
文献标志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ２— ０ ９ ２ １ ）４—０６ ０ １７ ７ ２ （０ ２ ０ ０ ３— ７
Ｓｅ ｏ ｄ ｒ ｎ ｒ ｒ ｔ ｓ ｉｔｉｕ ｉｎ ｏ ｅ ｒ ｉ ｉｓ ｔ ｎ ｅ ｃ ｎ ａ ｙ ａ ｄ ｐ ｉ ｙ ｓ ｒ ｓ ｄｓｒ ｔ ｆｔ ｒ ｎ ｂａ ｕ ｎ ｍａ ｅ ｂ ｏ ａ
ｏ ａ ｔ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｓｄ ｌ ，Ｓ ｈ ｓ ｒ ａ ｈ ｕ ｄ ｂｅ ｐ ｔｅ ｈ ｓｓ ｏ ｅｎ ｏ ｃ ｍｅ ｔ ｎ ｖ ｕｌ，ｉ ｖ ｒ ｄ ａ ｃ ｎ ｉ ｅ ｗａｌ Ｏ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｓ ｓ ｏ ｌ ｕ ｍｐ ａ ｉ ｎ ｒ ｉｆ ｒ ｅ ｎ ． ｔ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｕ ｎ ｌｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ；ｔｒａ ｎ ｂ ａ ｔ ｎ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｉ ｉｓ；ｐ ｉ ｒ ｔｅ ｓｆｅｄ；ｓ ｃ ｎ ｒ ｔｅ ｓｆｅｄ ｒｍａ ｙ ｓｒ ｓ ｌ ｉ ｅ ｏ ｄａ ｓｒ ｓ ｌ ｙ ｉ
３ ｃ ｏ ｌ ｆ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｈ ｎ ｎ Ｕ ｉｅ ｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｉｎ ｔｎ４ ０ ， ｈｎ ） ．Ｓ ｈ ｏ ｖ ｇｎ ｅ ｎ ， ｕ ａ ｎｖ ｒ ｔ ｏ ｉ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｘ ａ ｇ １２ １ Ｃ ｉａ ｏＣ ｉＥ ｉ ｓｙ Ｓ ｎ ｏ ａ １
ｓａ ｐ ｎ； ｔｅ ｍａ ｉ ｈ ｘ ｍｕｍ ｈｅ ｒｓｒ ｓ ｎ ｒ３ ｓ ａ ｔｅ ｓｕ ｄｅ ０。 ｐ ｒｉ ｌｐｒ ｓｅ ｎ ｌ ｓｔ ｃ ｆｈｏ ｉｏ ｔｌｇ ｏ ｄ ｓ ｒａ ｅ ａ ｄ ｏ ｃ ｓ ａｔａ ｅ ｓ ｄ ａ ｇ ｅ ｉ ｗｉｅ ｏ ｒｚ ｎ ａ ｒ ｕｎ ｕ ｃ ｎ ｃ ｕｒ ｆ
塔里木叠合盆地构造解析和应力场分析
塔里木叠合盆地构造解析和应力场分析塔里木叠合盆地位于中国东部塔里木河西岸，延伸于新疆维吾尔自治区东南部。
它是一个由沉积矿物组成的折叠型叠合盆地，其大部分受新生代火山岩体的影响，包括深层发育的新-古生代火山岩体和微层的火山灰岩。
鉴于它的繁复的构造演化过程和深入的火山岩体发育，塔里木叠合盆地的构造解析和应力场分析工作非常重要。
构造解析首先，利用地质、地球化学、地球物理和野外地质调查等多项技术，从结构地质学、矿物学和流体地质学等多方面进行构造解析。
盆地内古生界火山岩体、花岗岩体和组织岩体的结晶年龄、成岩作用及其可能的成因机制等古构造结构，利用扫描电镜、核磁共振分析和X 射线衍射等技术，鉴别古生界火山岩体的岩石组成、微量元素、岩石构造和重磁特征等信息；在解析古构造变形过程中，利用密度和折射率分布获取古生界火山岩体的变形参数。
此外，利用野外地质调查获取地震资料、调查热液碳酸岩地质结构及成因机制，以及古生界的裂缝及岩溶等，以准确分析古生界火山岩体的变形及变形机制。
应力场分析塔里木叠合盆地的应力场分析是对构造变形的重要补充，利用渗流地球物理技术可以直接测定古生界火山岩体的应力场分布，从而清楚古生界火山岩体变形的物质来源、物质运转以及断层活动等。
应力场分析还可以定量指示古生界火山岩体的强度和韧性，为塔里木叠合盆地的震害预测和研究提供可靠的信息。
结论塔里木叠合盆地在新生代火山岩体发育的基础上形成，其繁复的构造演化过程和深入的火山岩体发育，使其构造解析和应力场分析的重要性变得格外突出。
鉴于此，利用地质、地球化学、地球物理和野外地质调查等多项技术，从结构地质学和流体地质学等多方面对塔里木叠合盆地的构造解析，以及利用渗流地球物理技术对古生界火山岩体的应力场分析均极其重要。
只有通过全面分析和研究古生界火山岩体的构造特征以及变形、应力场分析等，才能准确地揭示塔里木叠合盆地的构造演化过程和变形机制，并为震害预测和研究奠定基础。
河谷断面形态对河谷应力集中的影响
河谷断面形态对河谷应力集中的影响【摘要】：由于自重应力和构造应力的作用，形成河谷谷底断面显著的应力集中，且断面形态对其应力集中影响有所不同。
谷深度、宽度、坡度和谷底弧形（切圆半径）是影响河谷断面形态的四个外形因素；适当地改变它们的取值，可以形成常见的V形、U形和弧形（半圆形）河谷。
且深度愈深，宽度愈窄、坡度愈小、谷底弧形愈小，谷底出现应力集中愈大，集中系数愈大；反之，则小。
对比其集中系数，V形最大，U形次之，弧形最小。
【关键词】：河谷；断面形态；集中系数1. 引述河谷是自然界里一种很普遍的地质地貌，常见有V形、U形、半圆形（或弧形）等。
由于构造应力和自重应力的作用，在河谷断面上引起局部应力集中，形成很大的拉、压应力，使得其岩体变形、饼裂，造成河床及岸坡失稳问题。
同时对河谷地区的水工隧洞、地下厂房、交通隧道产生很大影响。
由于岩体结构高度复杂和目前勘探手段有限，工程上常用数值模拟计算，利用原有地质实测资料，拟合出河谷一定范围内的全场应力及其分布特征，为工程提供理论依据［1］。
2. 力学模型及计算公式岩体在高地应力(20～30MPa)作用下表现为弹塑性，故河谷地应力问题可化为垂直河谷走向的平面弹塑性问题。
根据相关地质资料［2］，取其弹性模量4500 Mpa，泊松比0.23，屈服强度5.4，密度2700 kg.m-3。
模型高取1000、宽4000、厚1。
河谷断面用V形与弧形组成。
下边界Y方向和中间处X方向位移为零。
自重取g=9.8，边界两侧为线性荷载［3］，见式1，应力集中系数计算见式2，为谷底最大应力，为无河谷断面相应深度应力值。
3. 河谷断面形状对其应力集中的影响根据实际河谷形态的一般性和模型的可变性，河谷断面用V形两侧面与一段弧形（圆弧代替）相切而成，适当地改变其谷深度、半宽度、坡度及弧形（切圆半径），则也可形成U形、半圆形（弧形）形河谷。
3.1 深度影响深度对应力集中的影响，可以通过给定河谷半宽度和谷底圆弧半径，改变不同深度，得出如下图表。
基于FLAC3D的边坡稳定性应力分析
基于FLAC3D的边坡稳定性应力分析本次研究的区域在西部、东部、北部均为河谷，高程约为 101~104 米，三级阶地下侧分布有二级阶地、一级阶地及河漫滩。
因而原始地形由东往西逐渐降低，自然坡度在8~30左右，往北山脊高程逐渐降低，由153.1米降至128米。
1.1工程地质岩组（1）地层滑坡体及其所处山脊地层由老至新分布为：1.古生界二叠系下统柯岛组(P1K2)，由柯岛组中的上亚组杂色凝灰质砂岩组成，是本次滑坡研究区内最老的地层。
2.新生界第四系更新统（Qp2nl），由卵石夹粗砂层组成。
3.第四系全新统Ｑh，由残坡积层组成,其下部为基岩风化物，上部有少量耕植土该层厚度仅0~2m，主要分布于山脊及山坡上。
（2）工程地质岩组削坡前对滑坡按岩性将其分为三个组，其中第一岩性组为滑坡地下水位以上的二叠纪柯岛组凝灰质砂岩层，第二岩性组为地下水位以下饱水二叠纪柯岛组凝灰质砂岩层，第三岩性组为花岗岩层。
（3）地质构造山脊三级阶地下分布的二级阶地、一级阶地及河漫滩，自然坡度在8~30左右，往北山脊原始坡度较小，为8~20左右。
但自然坡度较缓，约为8~10左右。
杂色凝灰质砂岩倾向北东，倾角在14°~22°左右。
研究区内主要分布有断层F1、F2及F3（NW60°~ NW88°间），其中F1及F2走向均为SE145°,近于平行，倾角约60°~ 70°，倾向SW。
F2断层带宽约11m，断层带内充填断层泥及破碎角砾，断层泥多呈深灰黑色，强度极低，断裂带内具有大量的水平向擦痕，断层泥呈极光亮镜面。
在F１通过路基部位，形成了滑坡体的最深滑动面。
F1断层带宽约10m，其下盘主要为深部相花岗岩分布。
对滑体内岩体进行了节理裂隙统计后，发现在区域内有两组节理较为发育，一组倾向为NE，倾角约30°，另一组倾向SW，倾角约17°。
该两组节理对滑体内上层滑面具有控制作用。
不同地应力下巷道应力分布规律的数值分析
（1）模型尺寸及模拟材料的选取。根据相似理论，模型设 计尺寸长×高×宽=300mm×300mm×100mm，矩形巷道断面尺 寸长×高=40mm×30mm，高跨比 0.75，模型边界条件为 3~4 倍巷 道宽度，竖向模拟地应力的大小，模型两侧采用刚性约束，模 拟不同强度巷道围岩的应力-应变分布规律。
模型材料配比分别为：水泥∶砂子=1∶1、1∶3、1∶5，相对应 的强度等级分别为 54MPa、31MPa、17MPa。
2 不同形状巷道应力分布规律 2.1 半圆拱形巷道
2.2.1 半圆拱形巷道的数值模拟试验描述 （1）试验条件。对于大多数岩体，它可以被看作是一种弹
塑 性 介 质 。 在 一 定 的 应 力 水 平 下 ，它 将 表 现 出 线 弹 性 的 特 征。如果你超过这个限制，它就是弹性塑料。然而，对于大多 数脆性岩石来说，它们所反映的应力和应变曲线都非常小。 在岩石本身脆弱之前，岩石本身可以被看作是近线弹性。本 文研究了岩石的应力分布，假定岩石是各向同性的，连续的和 均匀的。在此基础上，采用有限元方法进行数值分析。采用 数值模拟软件，根据平面应变原理建立巷道模型。假设原岩 在垂直方向上的应力值为 1,原岩上的侧压系数 λ 可以依次取 值：0.2、0.4、0.6、一直到 2.4。处于不同的三侧压系数的作用情 况下，可以很容易的对巷道围岩上的每一个重要点上的应力 进行推测,然后从其中得出应力与侧压系数之间的变化规律。
111河谷场地地震动输入方法及工程抗震关键技术
2019年度国家科学技术进步奖提名公示材料(6)论文国际评价：①美国工程院院士、美国Notre Dame大学Ahsan Kareem教授在美国土木工程师学会(ASCE)会刊(Journal of Engineering Mechanics》一文中指出高玉峰等系统地给出了谱表示法模拟平稳随机过程的随机误差与偏度误差的解析解，并在此基础上进一步给岀了谱表示法模拟非平稳非一致地震波的偏度误差与随机误差。
②土木工程国际著名期刊《Structural Safety》编委、加拿大四大冬校之一四安大略大学H. P. Hong教授在地震工程国际著名期刊《Journal of Earthquake Engineering》一文中指岀吴勇信、高玉峰等对非一致地震波不同的模拟方法进行了对比，并指岀了开方分解模拟方法的优点。
③新加坡工程院院士、新加坡国立大学F.H. Lee教授在美国上木工程师学会(ASCE)会刊《International Journal of Geomechanics》一文指出肖杨等在边界而理论框架下，揭示了粗粒上的变形特性。
4.政府部门评价临沂市水利局、费县水利局、莒南县水利局、兰陵县水利局、临沐县水利局、蒙阴县水利局、平邑县水利局、鄰城县水利局、沂南县水利局、沂水县水利局指出使用项目组提岀的抗震分析方法对上坝进行抗震分析，确左了地箴液化区和滑动破坏区，并采用所提出的“坝壳翻压、坝趾压重、坝顶降渗”抗箴加固技术对856座病险上坝进行加固，消除了土坝开裂、渗漏、局部垮塌等安全隐患，保障了上坝的安全运行。
5.用户与工程质量评价项目组中铁二院工程集团有限责任公司是渝利铁路设讣单位，渝利铁路全线桥梁共150余座，2015年在国内首获国际菲迪克工程项目杰出奖(FIDIC 2015 Outstanding Project Award), 2017 年获得第 15 届中国上木工程詹天佑奖。
项目组山东临沂水利工程总公司承担的牟山水库除险加固工程获2011-2012全国优质工程；石嵐水库、荆山水库、萌山水库除险加固工程被评为2011年山东省大中型病险水库除险加固十大优质工程：石泉湖水库、大河水库、沙沟水库除险加固工程被评为2011 年山东省大中型病险水库除险加固十大经典工程；沙沟水库、出庄水库、红旗水库除险加固主体工程获2004-2005年山东省水利优质施工工程奖：高崖水库除险加固工程被评为2009年山东省水利优质工程，昌里水库、寨子山水库、冶源水库、龙潭水库除险加固工程被评为2013年山东省“鲁水杯”优质水利工程。
西南某大型水电站中缓倾角裂隙发育模式及成因机制分析
西南某大型水电站中缓倾角裂隙发育模式及成因机制分析赵伟华;刘智;张维熙【摘要】The presence of middle-lower dip joints is one of the important geological defects in dam foundation.Analysis of development mode and formation mechanism provides an important foundation for the stability of slopes.This paper is based on detailed analysis of the spatial distribution, combined with geological analysis, SEM and numerical simulation. It interprets the formation mechanism of middle-lower dip joints at a large hydropower station dam site. The results are as follows: (1) Intermittent rapid down-cutting of the river is the main reason for the alternative distribution of middle-lower dip joints; (2) Main fracture mechanism is coexist of tension and shear, a small number of samples show the shear fracture; (3) If faults and dykes exist in slopes and their widths are large, relaxation effect along the whole weak belt is obvious and the distribution of shear strain increment belt is notobvious. (4) If the width of weak belt and distance to the slope surface are both small, on the one hand, shear strain increment is concentrated along the dip direction of weak belt, on the other hand, concentrated degree and number of middle-lower dip joints increased. In addition, density of middle-lower dip joints also increased.%中缓倾角裂隙的存在是重要坝肩地质缺陷之一,中缓倾角裂隙发育规律、成因机制分析是研究边坡稳定性的重要基础.通过对我国西南某大型水电站中缓倾角裂隙空间分布规律的深入分析,结合地质分析、微观电镜扫描和数值模拟,阐释了中缓倾角裂隙的成因机制.结果表明:(1)河谷间歇性快速下切是中缓倾角裂隙密集带相间分布的主要形成原因;(2)中缓倾角裂隙的断裂形式以拉裂和拉剪并存为主,少部分试样表现为剪切破裂,力学机制与河谷下切地质演化相对应;(3)如果岸坡内存在断层、岩脉等软弱带,若软弱带宽度较大,则沿软弱带的整体松弛效应明显,而弱化中缓倾角剪应变增量带的分布;(4)若软弱带的宽度较小且距坡表距离较小时,一方面除沿软弱带倾角方向的应变较为集中,另一方面,会使剪应变增量带自坡表至软弱带的中缓顷裂隙的集中程度和数量均有所增加,另外,岩脉间中缓倾角裂隙的密度亦增加.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2018(026)006【总页数】11页(P1724-1734)【关键词】中缓倾角裂隙;间歇性快速下切;发育模式;成因机制【作者】赵伟华;刘智;张维熙【作者单位】地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学),成都610059;四川电力设计咨询有限责任公司,成都 610094;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059【正文语种】中文【中图分类】P642.20 引言关于岸坡浅表部中缓裂的发育特征和成因，Ollier(1970)根据早期研究观察，对这类现象给出了评价。
水利工程概论 三种坝型的荷载应力分析方法失稳形式
有 限 单 元 法
三种坝的荷 载
三种坝的应 力分析方法
三种坝的失 稳形式
三种坝的工 程实例
“
就是用石膏加硅藻土组成脆性材料，制作成拱坝整体模型，用 应变仪量测加荷后模型各点应变值的变化从而求得坝体的应力.
三种坝的荷 载
三种坝的应 力分析方法
三种坝的失 稳形式
三种坝的工 程实例
4
土压力（主动土 压力、被动土压 力、泥沙压力）；
2
水压力（静水压 力、动水压力、 浪压力、扬压 力）；
5
地震力（地震引 起：建筑物惯性 力和水的激荡力）
3
冰压力（静压力、 动压力）；
主要荷载： • G自重 F ₁扬压力 F ₂静水压力 f摩擦力（只是考虑到力的平衡）
壳 体 理 论 法
“
三种坝的荷 载
三种坝的应 力分析方法
三种坝的失 稳形式
三种坝的工 程实例
将拱坝连同地基这一连续的整体空间结构离散为有限个单元构 件，以结点互相连接，通过建立结点位移和结点力之间的平衡方 程，求得结点位移进而求出单元应力。
避免了结构力学方法中大量的假定和简化，能适应复杂的结构 和边界。
三种坝的荷 载
三种坝的应 力分析方法
三种坝的失 稳形式
三种坝的工 程实例
三种坝的应力 分析方法
三种坝的荷 载
三种坝的应 力分析方法
三种坝的失 稳形式
三种坝的工 程实例
“ 重力坝 ”
三种坝的荷 载
三种坝的应 力分析方法
三种坝的失 稳形式
三种坝的工 程实例
A
进行荷载计算及荷载组合
B
选择合适的方法进行应力计算
水压力的等截面圆弧拱圈，只能粗略地求出径向截面上的均匀应
某水电站解放沟现今河谷地应力场分析
ｃ ａ ａ ｔｒｏ ｅｓｒ ｓ ｃ ｏ ｄ ｄｗ ｉ ｏ ｍ ｏ ｌ ｕ ｅｓ ｅ ｉｌ ｔｅ ｓｄ ｓ ｉｕ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔｒｉ ｉ ｇ ｎ ａｌｙ ａ ｄ ｓｍ ｕ ａｉ ｇ ｈ ｒｃ ｅ ｆ ｈ ｔｅ ｓａ ｃ ｒ ｅ ｔ ｃ ｍ ｔ ｈ ｎｙ ｒ ｌ ，ｐ ｃ ａ ｒ ｓ ｉｔ ｂ ｔｎ ｈ ｒｃ ｅ ｎＪｎ ｐｉ ｇｖ ｌ ｎ ｉ ｌｔｎ ｓ ｒ ｅ
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［ ｒ ｃ ］ Ｔ ｅ ａ ｅ ｓｉ ｅ ｔ ｎ ｌｙｏ ｔｅｅｔｂ ｉ ｅ ｄ ｌｏａ ａｙ ｅｎ ｗａ ａ ｓｓ ｅｓｏ Ｊｅａ ｇｖ ｌ ｙｍｏ ｅ Ａｂｓ ａ ｔ ｈ ｐ ｒ ｅ ｔ ｄｒ ｉ ａｉ ｆ ｈ ｓ ｌ ｈ ｄｍｏ ｅ ｎ ｌｚ ｏ ｄ ｙ ｒｓ ｆ ｉｆｎ ａｌ ｄ ｌ ｔ ｐ ｔ ｆ ｉ ａｏ ｔ ａ ｓ ｔ ｔ ｅ
・ ９・ ４
技术 交流
ｌ ｆ 。ｃ ｃ Ｊ 『
结 构 面是 由一种 类 似 于 围岩 的 材料 组 成 ， 应力 不 受 主
圄ｒ（ ３Ｉ ） 圈ｃ∞ ３ ■ｒ∞ ３ 曩 ３４ （ ） 强 ３） 叶 ６
（） ８ ０）
ＥＸＣＨ ＡＮＧＥ
影 响；（ ） 结 构 面 内材 料 是 刚性 的 ， 大 主 应力 转 向 ３ 最 垂 直于 结 构面 。在 解放 沟 模型 中 ，左岸 的 Ｆ 和 Ｆ ５ ８断 层 结构 面 有接 近 于 第 一和 第 二种 情 况 的现 象 出现 。 如 图 ２所示 ，在 第一 分 界 深 度 以上 的 断层 ，最 大主 应 力
关于模型
本 文模 型 以解 放 沟河 段 为 地 质原 型 ，该 河段 位 于 普斯 罗沟 坝 址 至 三滩 之 间 ，河道 顺 直 ，流 向 Ｎ２ － ５ ５ ３ 。Ｅ，河谷 呈 Ｖ型 。由于地质 条件 的复 杂性 ，建模 时对地 质原 型进行 了概化 。模 型上 、下游 边
深切河谷应力场分布特征研究
深切河谷应力场分布特征研究郑小燕;甘玉叶【摘要】利用数值模拟分析软件,研究了构造应力及卸荷带存在情况下深切河谷应力场分布特征及应力场分带标准.结果表明:1)结合初始应力场特征,可自自重应力与构造应力角度提出应力场分区标准.2)对于无卸荷带的均质弹性边坡,无构造应力作用时,可分为应力释放及应力平稳2个区.有构造应力作用时,可分为应力集中及应力平稳2个区.3)对于存在卸荷带的边坡,则从坡表到坡里可分为应力降低区、应力升高区及应力平稳区3个区.4)由于构造应力场的存在,使得河谷内应力集中的水平明显提高,集中的范围明显变大.5)随着卸荷带厚度的增加,应力集中区向坡体内部相应移动.%Using the numerical simulation software, the stresses field and grade standard to stress of a high valley slope with tectonic stress and unloading district are presented. Conclusions can be drawn as follows: 1) the stress field could be classified from self-weight stress and tectonic stress, combining with the in-situ stress field characteristic. 2) the homogeneous elastic slope without unloading district could be classified into two zones as the stress-releasing zone and the stress - stable zone from surface to inside without tectonic stress, stress-concentrating zone and stress-stable zone with tectonic stress. 3) the slope with unloading district could be classified into three zones as the stress-releasing zone, stress-concentrating zone and the stress - stable zone from surface to inside. 4 ) the stress concentrating zone and value would be increasing with tectonic stress increasing. 5 ) the stress concentrating zone transfers into the slope inside with the depth of unloading increasing.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)021【总页数】5页(P5366-5370)【关键词】河谷;应力场;卸荷带;划分标准【作者】郑小燕;甘玉叶【作者单位】北京市地质工程勘察院,北京100048;北京岩土工程勘察院, 北京100083【正文语种】中文【中图分类】TU432;TV223.32我国是世界上水能资源最为丰富的国家，但可开发的大部分水资源主要集中于西南、西北的高山峡谷区。
2011-03-高地应力地区河谷应力场特征
我国是世界上水能资源最为丰富的国家，理论 蕴藏量高达 6.8×108 kW，居世界首位，其中可供开 发利用的约 3.8×108 kW， 这其中大部分集中于西南、 西北的高山峡谷中，特别是西南地区，占全国开发 总量的 61%。尽管我国水能资源丰富，但开发程度 很低，为此，国家制定了“西电东送”的宏观战略，
－4]
0.10 0.16 0.22
0.10 0.04 0.16 0.22 0.28 0.10 0.16 0.22 0.28
0.10 0.16 0.22
-20 -30
-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 距离/m
50 60
(b) 河谷最小主应力分布图 (×106 Pa)
。
图 3 弹性、均质各向同性河谷有构造应力的应力分布 Fig.3 The stress distribution of the elastic, homogeneous, isotropic valley
30 20
高程/m
10 0 -10 -20 -30 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 距离/m (a) 河谷最大主应力分布图 (×106 Pa)
图 1 河谷模型及剖分图示 Fig.1 Valley model and its meshes
图2(a)是河谷最大主应力分布等值线图， 图2(b) 是河谷最小主应力分布等值线图。可以看出，无构 造应力作用下，均质、弹性各向同性介质中河谷应 力场的具有如下分布规律： （1）主应力迹线在坡面附近发生明显偏转，在 坡面附近与临空面近于平行，并且越靠近临空面， 最大主应力越接近平行于临空面，最小主应力则与 之近于正交； （2）应力分异的结果，在坡面附近造成应力集 中带。谷底最大主应力显著提高，最小主应力则在 表面处为 0，甚至出现拉应力。这些规律已被写入 教科书中[3
华北地区重力势能差水平构造应力分布特征
华北地区重力势能差水平构造应力分布特征
中国华北地区重力势能差水平构造应力分布特征如下：
1、华北平原: 华北平原由微软克地块、西南节理地块和泥盆纪及第三
纪侵入岩类和沉积物的构造活动形成的。
其应力分布特征是以大面积
褶皱带以及南部以褶皱、碎裂、均匀破碎构造为主的地构独特状态。
2. 晋城—临潼地块: 这一地块横贯全国，其应力分布特征表现为向西伸
展的临潼—晋城位错，晋城—临潼地块有三条主要破裂带，并以褶皱
破碎构造的形式完成了自身的挤压变形。
3、大兴安岭及黑龙江湾地块: 在大兴安岭和黑龙江湾地块上，应力分
布特征以褶皱、均匀破碎和窑状断裂的构造为主，两地块的破裂应力
主要是南北方向和南向，这导致了大兴安岭—黑龙江湾地块自西向东
陆缘上西格里斯湾—穆勒湾断裂带陆缘上部裂缝和黑龙江缘节理发育。
4、东西内陆架晚第三系构造活动地块：东西内陆架晚第三系构造活动
地块由第三系构造活动造成的构造活动形成，在大跨度的山谷和浅层
侵入构造中，应力分布主要以南向、西北走向及西向破裂为主，进而
形成两个主要的巨大的断裂带，分别为东西内陆架上的牙克石断裂带
及胶、绣断裂带。
5、西部秦岭黄土山地：西部秦岭黄土山地的应力分布特征表现为以张力断层、拉张断层及折叠断层为主的褶皱断裂构造，以及由石笋破碎形式主导的水煤构造环境，这种构造较大程度上影响了秦岭西部的应力分布特征。
中国大陆及其周边地区应力场特征
２ 期 田 建 慧 等 ：中 国 大 陆 及 其 周 边 地 区 应 力 场 特 征
１１１
值，即能得到应力张量中６个独立分量，但也 只 能 得 到 浅 部 的 应 力，深 部 的 应 力 受 钻 孔 深 度的限制，而且花费比较高；地质构造方法是 研 究 大 时 空 尺 度 应 力 场 的 主 要 方 法，但 是 该 方 法 投 入 巨 大 ，需 要 长 期 的 野 外 观 测 考 察 ；地 球 物 理 学 方 法 主 要 利 用 震 源 机 制 解 结 果 研 究 构 造 应 力 场 ，震 源 机 制 解 不 仅 能 够 提 供 震 源 断 层 的 几 何 特 性 ，明 确 岩 体 的 错 动 方 向 和 地 震 断层面的走向，还包含深部断裂活动信息，可 以 确 定 深 层 应 力 状 态，能 够 保 证 反 演 结 果 的 准 确 性 ，且 该 方 法 不 需 要 大 量 的 野 外 考 察 ，成 本 较 低 。
利用震源机制解来反演区域构造应力场，能 够反映 区 域的应 力场 和构造运 动 特 征。利 用震源机制解反演构造应力场的空间 分 布 已 有 很 多 方 法。Ａｎｇｅｌｉｅｒ［２］提 出 了 非 线 性 应 力 张 量反演方法，Ｍｉｃｈａｅｌ［３，４］将非线 性 问 题 线 性 化。Ｈａｒｄｅｂｅｃｋ 等 发 ［５］ 展 了 Ｍｉｃｈａｅｌ所 提 出 的 方法，不仅考虑了应力场的时空变化，还在反 演 过 程 中 引 入 了 阻 尼 参 数，提 出 了 阻 尼 线 性 逆 推 法 （ＤＲＳＳＩ）。
关 键 词 ：构 造 应 力 场 ；震 源 机 制 解 ；中 国 大 陆 中图分类号：Ｐ３１５．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３２７４（２０１９）０２－０１１０－１２
引言Байду номын сангаас
深切河谷岸坡应力水平分布型式的讨论
坡 下部 或坡脚 部位 发 育有 近水 平或缓 倾坡 外 的 、延 伸较 长 的软 弱结 构 面。 对 于驼峰 型分 布 ，通过 对 ６
个 工程 实例 测试 数据 的统 计分析 发 现 ，控 制 应 力增 高 区底界 水平 深度 、最大应 力集 中程度 的主要 因素
是 相 对坡 高 ，前 者 与相对 坡 高呈 正相 关 ，后 者与相 对坡 高呈 负相 关 ，进 而初 步 建立 了它们之 间的经验
水利水 电技术 第 ４９卷 ，等 ．深切河谷岸坡应力水平分 布型式的讨论 ［Ｊ］．水 利水电技术 ，２０１８，４９（２）：１６９—１７６．
ＹＡＮＧ Ｊｉｎｇｘｉ，ＹＡＮ Ｍｉｎｇ， ＺＨＡＯ Ｘｉａｏｐｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｇｅｏ—ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｂａｎｋ—ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｄｅｅｐ ｖａｌｌｅｙ
关 系式。针 对 大型地 下厂 房布 置所 涉及 的水 平 深度 范 围 （５００—６００ｍ 以外 ），提 出 了岸坡 地 应 力 水平
分 布 的三种 工程 类型 ：普 通驼峰 型 、单调 上 升型和 上 升平稳 型 。研 究所得 结论 为岸坡 地应 力分布 计算
提供 参考 。
关 键词 ：深切 河谷 ；岸坡 ；地 应 力分布 ；驼峰 型 分布 ；溪洛 渡水 电站
ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｈｏｒ ｉｚｏｎｔａ ｌ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｂｏｕｎｄａｒ ｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ．－ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉ．．
［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，２０１８，４９（２）：１６９—１７６．
边坡岩体应力分布的特征
斜坡中的剪应力及主应力迹线
二滩坝址初始地应力场主应力分布图
The END
三、岩体结构的影响
岩体结构特征对边坡应力分布的影响主要表现在 因岩体的不均性和不续性，使其沿软弱面的周边出 现应力集中或应力阻滞现象。
(1)软弱面与坡体主压应力轴平行时，将在软弱面 的端点部位或应力阻滞部位出现拉应力集中和剪应力 集中，使之出现软弱面两侧的张裂和剪切破裂。
(2)软弱面与坡体主压应力垂直时，将发生平行于 软弱面的拉应力或于端点部位出现垂直软弱面的压应 力，这将有利于软弱面的压密或稳定。
(4)在坡顶和坡面的靠近表面部位，由于垂直于河 谷的水平应力显著减小，甚至可出现拉应力，因而可 形成一个拉应力带。其范围随坡角和平行于河谷的水 平应力的增加而增大。
斜坡张力带分布示意图
二、影响边坡岩体应力分布的主要因素
1.原始应力状态的影响 岩体中的原始应力对边坡应力分布有很大影响，
尤其是垂直于河谷方向的水平构造应力的影响更为 显著。
(3)软弱面与坡体主压应力轴斜交时，沿软弱 面主要为剪应力集中，并于端点部位或应力阻滞部 位出现拉应力，致使斜坡极易沿结构面发生剪切滑 动。
(4)在软弱面交汇处，应力受到阻滞，压应力 和拉应力强烈集中，容易发生变形和破坏。在一定 条件下，可逐步扩展为滑动面，使斜面破坏。
边坡岩体结构面上应力集中
第一节 边坡岩体应力分布的特征
一、边坡形成后应力状态的变化
(1)斜坡岩体的主应力迹线发生明显的偏转，总的 特征为愈接近边坡，最大主应力愈接近平行于斜坡临 空面；而最小主应力则愈与坡面近正交。
(2)在坡脚与河谷底部形成应力集中带。
(3)与主应力偏转相联系，最大剪应力迹线也发生 偏转，呈凹向临空面的弧线。在最大、最小主应力差 值最大的部位(一般在坡脚附近)，相应形成一个最大 剪应力区，因而在这里容易发生剪切变形破坏 。
川西北地区构造应力场分析与应用
川西北地区构造应力场分析与应用笔者在攻读博士学位期间，在负责完成两个科研课题——“川北阆中地区构造应力场与大安寨段油气成藏预测”和“川西坳陷中段孝泉—新场—丰谷构造带须家河组储层裂缝分布规律研究”的基础上，通过课题的大量实际工作，收集处理了大量实物资料、组织多项实验测试以及综合前人成果，结合近年来构造应力场研究的理论和方法，开展四川盆地西部地区古今构造应力场分析和数值模拟，并针对储层构造裂缝的形成机理开展储层裂缝预测应用，从而形成笔者的学位论文。
课题的部分成果已应用到油气田井位部署、开发调整方案研究、储层压裂改造等生产实践中，并对成藏综合研究有一定的价值。
论文研究完成了大量的实物工作量。
完成了野外地质路线调查及节理测量工作，实测节理数据十四点一千余条产状数据，并进行岩芯裂缝描述三十余井次，采集岩芯样品250余件，完成野外及岩芯照相400余幅，分别送样测试岩石力学参数(三轴40组、单轴40件、抗拉32件及波速)、磁组构(200余件)、磁定向(40件)和声发射(70件)，磨制显微薄片75件。
完成的相关研究工作有：(1)完成了七条路线地质调查，对龙门山前缘地区构造变形进行考察；并选择上三叠统和侏罗系地质露头，测取了节理产状；在室内完成了数据处理和近垂向节理的统计分析工作，筛分出不同时期区域构造应力的方位和地层主要破裂方位。
(2)完成了川西孝新合丰地区和川北阆中地区三十余口井岩芯观察和裂缝描述工作，进行岩芯照相100余幅；室内完成了须家河组储层裂缝的分类和描述工作。
(3)制备岩芯样品57件，采用声发射技术测取须家河组及以上层位的古今应力大小，利用自上而下筛分的方法，确定了印支期以来主要构造运动时期的构造应力大小。
(4)制备岩芯样品200余件，结合岩芯磁定向技术，研究了川西地区各主要构造层的磁组构分布特征，从而拟定了各主要构造期孝新合丰地区构造应力场分布特征。
(5)利用成像测井资料，采用井壁崩落法统计分析出孝新合丰地区现今构造应力场分布特征；用储层裂缝解释成果统计分析发现区内上三叠统须家河组储层有效裂缝为近E-W向展布的特征。