龙滩工程左岸边坡监测资料分析与稳定性评价研究

On the basis of the geological analysis and rock mass toppling deformation and failure mechanism analysis of Longtan engineering left bank slope, the synthetic space-time analysis and influence factors analysis on the surface monitoring data and deep rock mass monitoring data of B-zone of left bank slope are carried on. At the same time, based on the monitoring data analysis in conjunction with the predecessor's mechanics analysis results, the deformation state of B-zone of the left bank slope is discussed and its stability is synthetically evaluated. The detailed research contents and results are as following: According to the monitoring drill histogram analysis of Longtan engineering left bank slope, numerical simulation analysis and model experimentation analysis of bedded counter-inclined steep slope, a new type of toppling deformation and failure mode is proposed, that is "up-slope warping". Then the deformation and failure mode of bedded counter-inclined steep slope is summarized as "down-slope toppling" type, "up-slope warping" type and "complex fold" type. On the basis of synthetic space-time analysis to surface monitoring data and deep rock mass deformation monitoring data of B-zone of Longtan left bank slope;, we can get the conclusion that there exists potential instability rock mass over 520m altitude, especially over 560m altitude of slope B, and the rock mass of around strong-weathering line or creep rock mass breaking band controls the deformation of the whole slope. 1. According to the synthetic space-time analysis and influence factors analysis to the surface monitoring data of B-zone of Longtan left bank slope, a dynamical index, accumulative total acceleration index, which is used to analyze the influence factors of slope surface deformation, is raised. The principle and method of accumulative acceleration index are explained, and the index can be used for the influence factors analysis of the similar slope. 2. Summarize the results of geologic analysis, monitoring analysis and mechanics analysis, the following conclusion can be gotten: the stability of B-zone of the slope is basically good. However, on the condition of drainage and slope toe loading engineering, there is still some creep deformation in the rock mass over 520m altitude, especially over 560m altitude. So, better measures of the monitoring and timely maintenance of the drainage system are suggested in the paper.

溶蚀岩体渗透水力学特性研究

Seepage control in karstic rock masses is one of the most important problems in domestic hydroelectric engineering and mining engineering as well as traffic engineering. At present permeability assessment and leakage analysis of multi-layer karstic rock masses are mainly qualitative, while seldom quantitative. Quantitative analyses of the permeability coefficient and seepage amount are conducted in this report, which will provide a theoretical basis for the study of seepage law and seepage control treatment of karstic rocks. Based on the field measurements in the horizontal grouting galleries of seepage control curtains on the left bank of the Shuibuya Hydropower Project on the Qingjiang river, a hydraulic model is established in this report, and the computation results will provide a scientific basis for optimization of grouting curtain engineering. Following issues are addressed in the report. (1) Based on the in-situ measurements of fissures and karstic cavities in grouting galleries, the characteristics of karstic rock mass is analyzed, and a stochastic structural model of karstic rock masses is set up, which will provide the basis for calculation of the permeability and leakage amount of karstic rock mass. (2) According to the distribution of the measured joints in the grouting galleries and the stochastic results obtained from the stochastic structural model of karstic rock mass between grouting galleries, a formula for computation of permeability tensor of fracturing system is set up, and a computation program is made with Visual Basic language. The computation results will be helpful for zoning of fissured rock masses and calculation of seepage amount as well as optimization of seepage control curtains. (3) Fractal theory is used to describe quantitatively the roughness of conduit walls of karstic systems and the sinuosity of karstic conduits. It is proposed that the roughness coefficient of kastic caves can be expressed by both fractal dimension Ds and Dr that represent respectively the extension sinuosity of karstic caves and the roughness of the conduit walls. The existing formula for calculating the seepage amount of karstic conduits is revised and programmed. The seepage amount of rock masses in the measured grouting galleries is estimated under the condition that no seepage control measures are taken before reservoir impoundment, and the results will be helpful for design and construction optimization of seepage curtains of the Shuibuya hydropower project. This report is one part of the subject "Karstic hydrogeology and the structural model and seepage hydraulics of karstic rock masses", a sub-program of "Study on seepage hydraulics of multi-layer karstic rock masses and its application in seepage control curtain engineering", which is financially supported by the Hubei Provincial key science and technology programme.

高山峡谷地区大跨度桥梁岸坡稳定性分析、趋势预测及应用研究

In order to realize fast development of the national economy in a healthy way and coordinate progress with whole society, the country has implemented the strategy of development of the western region. An important action of finishing this strategic task is to accelerate the highway construction in the western region, join the western region and places along the coast, the river, the border with goods and materials, technology, and personnel interchanges, and then drive development of the local economy.The western region was influenced by the Himalaya Tectonization in Cenozoic, and the crust rose and became the plateau. In the course of rising, rivers cut down sharply to form a lot of high mountains and gorges.Because of topography and geomorphology, bridges in the traffic construction in the alpine gorge area are needed. Rivers have characteristics of large flow, fast velocity and high and steep river valley, so building a pier in the river is not only very difficult, but also making the cost increase. At the same time, the impact that the pier is corroded and the bridge base that is drawn to be empty by flow are apt to cause destruction of the pier. For those reasons, suspending bridge and cable-stay bridge are usually adopted with the single and large span. For the large span bridge, the pier foundation could receive ten thousand and more vertical strength, bending moment and near kiloton horizontal thrust.Because bank slope in the alpine gorge district is cut deeply and unsettled big, natural stability is worse under endogenic and exogenic force. When bank slope bears heavy vertical strength, bending moment and horizontal thrust facing the river, it will inevitably make the balance state of rock and soil mass change, bridge bank slope deform, and even destroyed. So the key problem at the time of the large span's bridge construction in the alpine gorge area is how to make it stable.So based on the spot investigation, the Engineering Geology Analysis Method is very important to grasp the bank slope stability. It can provide the bank slope stability macroscopic ally and qualitatively, and reference to the indoor calculation. The Engineering Geology Analysis Method is that by way of analyzing and investigating terms of bank slope instability, stability development trend, the ancient rock slide and devolution in the site, stability comprehensive evaluation primarily, current and future stability of bank slope is gotten, realizing the intention to serving the concrete engineering.After the Engineering Geology Analysis Method is applied to project instances of BeiPan River Bridge and BaLin River Bridge, results are accord with bank slope actual conditions, which proves sites are suited to building bridges from site stability.we often meet bank slope stability issues in the traffic construction in the alpine gorge areao Before the evaluation of the bank slope stability, the engineering geological condition is investigated first. After that, the next exploration target and geology measures are decided. So, the Engineering Geology Analysis Method that the investigation of the engineering geological condition is the main content is quite important in practice. The other evaluations of the bank slope stability are based on it. Because foundation receives very heavy load, for the big span's bridge in the alpine gorge area, a long pile of the large diameter (D^0.8m) is usually selected. In order to reflect rock mass's deformation properties under rock-socketed pile function, the author has used the FLAG30 software for rock and soil mass and done many numerical simulations. By them, the author launches the further investigation on deformation properties of bank slope under different slope angle, pile length, diameter, elastic modulus, load, bank slope's structure, etc. Some conclusion meaningful to the design and produce are obtained.

龙滩水电站左岸边坡监测信息系统研制及其监测资料分析

Guangxi Longtan Hydropower Station is not only a representative project of West Developing and Power Transmission from West to East in China, but also the second Hydropower Station to Three Gorges Project which is under construction in China. There are 770 X 104m3 creeping rock mass on the left bank slope in upper reaches, in which laid 9 water inlet tunnels and some underground plant buildings. Since the 435m high excavated slope threatens the security of the Dam, its deformation and stability is of great importance to the power station.Based on the Autodesk Map2004, Longtan Hydropower Station Monitoring Information System on Left Bank has been basically finished on the whole. Integrating the hydropower station monitoring information into Geographic Information System(GIS) environment, managers and engineers can dynamically gain the deformation information of the slop by query the symbols. By this means, designers can improve the correctness of analysis, and make a strategic and proper decision. Since the system is beneficial to effectively manage the monitoring-data, equitably save the cost of design and safe construction, and decrease the workload of the engineers, it is a successful application to the combination of hydropower station monitoring information management and computer information system technology.At the same time, on the basis of the geological analysis and rock mass toppling deformation and failure mechanism analysis of Longtan engineering left bank slope, the synthetic space-time analysis and influence factors analysis on the surface monitoring data and deep rock mass monitoring data of A-zone on left bank slope are carried on. It shows that the main intrinsic factor that effects the deformation of Zone A is the argillite limestone interbedding toppling structure, and its main external factors are rain and slope excavation. What's more, Degree of Reinforcement Demand(DRD) has been used to evaluate the slop reinforce effect of Zone A on left bank according to the Engineering Geomechanics-mate-Synthetics(EGMS). The result shows that the slop has been effective reinforced, and it is more stable after reinforce.At last, on the basis of contrasting with several forecast models, a synthetic forecast GRAV model has been presented and used to forecast the deformation of zone A on left bank in generating electricity period. The result indicates that GRAV model has good forecast precision, strong stability, and practical valuable reliability.

Qualidade e optimização do desmonte de maciços rochosos em geotecnia mineira

A perfuração é uma das operações envolvidas no desmonte de rocha com explosivos. A forma como esta operação é executada é determinante para o sucesso do desmonte. Quando é realizada correctamente o desmonte produz superfícies limpas com o mínimo de sobrescavação e perturbação. A selecção das ferramentas de perfuração é um dos factores preponderantes para os custos do desmonte de maciços rochosos. O objectivo deste trabalho é demonstrar a interdependência entre os parâmetros petrofísicos, geotécnicos e geomecânicos do maciço rochoso e as tecnologias de perfuração de forma a optimizar tanto técnica como economicamente. A forma como a perfuração é executada é determinante para a boa fragmentação do maciço rochoso. Este estudo irá centrar-se na perfurabilidade do maciço, linearidade dos furos, rendimento e desgaste das ferramentas de perfuração e desenvolvimento de metodologias do ciclo de perfuração. Neste trabalho, discute-se a importância de uma abordagem integrativa para fins de geoengenhara mineira em que foi aplicada a técnica de amostragem linear em superfícies expostas do maciço num ambiente de uma exploração granítica. As áreas seleccionadas para este estudo — Pedreira de Serdedelo (Ribeira, Ponte de Lima) e pedreira do Fojo (Ferreira, Paredes de Coura), NW de Portugal — estão situadas nas proximidades de falhas geológicas regionais. Em todo os casos de estudo foram desenvolvidos numa plataforma SIG usando as seguintes ferramentas: cartografia geo-aplicada, técnicas de geologia estrutural, da geotecnia e da geomecânica mineiras e avaliação de geotecnologias. Esta abordagem leva-nos a compreender a relevância da heterogeneidade do maciço rochoso para o dimensionamento da exploração a diferentes escalas. O controlo geomecânico do desmonte do maciço rochoso através de uma perfuração alinhada é salientado com o intuito de uma abordagem de geoengenharia integrada nos maciços rochosos.

Métodos de observação durante a execução de obras subterrâneas

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico de Arca D'Água (sector de Carvalhido–Burgães): implicações para o modelo geomecânico comportamental

Este trabalho pretende enfatizar a importância da elaboração de uma base de dados extensa e robusta para o melhoramento da cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico do sector de Carvalhido–Burgães (Porto). Este estudo envolveu a análise e o refinamento das principais características geomecânicas ao longo de um traçado com cerca de 1220 m, para a caracterização do maciço rochoso da galeria subterrânea Carvalhido–Burgães. Para esta caracterização foram coligidos e uniformizados dados geológicos, geotécnicos e geomecânicos relativos a várias campanhas de campo, realizadas entre 2005 e 2011, tendo estado a técnica da amostragem linear aplicada ao grau de compartimentação do maciço rochoso na base do seu estudo. Além disso, procedeu‐se a um tratamento estatístico das descontinuidades, bem como dos parâmetros geológico‐geotécnicos e geomecânicos a estas associados. O zonamento geotécnico do maciço granítico foi realizado sempre em estreita ligação com o conhecimento das características do maciço in situ. Pretende‐se que esta metodologia contribua para um melhor conhecimento da compartimentação dos maciços rochosos em geral e, em particular, do modelo geomecânico comportamental do maciço rochoso do Porto.

Proposta de metodologia usando regressões lineares no cálculo dos efeitos vibratórios do rebentamento de explosivos

Este trabalho apresenta o estudo das leis de propagação das velocidades de vibração resultantes do uso de explosivo em diferentes maciços. Foram efectuados estudos para três tipos de maciços diferentes, granito, quartzito e calcário. Efectuaram-se campanhas de monitorização e registo dos dados em cada uma das situações. Caracterizando e utilizando duas leis de propagação de velocidades no maciço, a de Johnson e Langefors, calculou-se as suas variáveis por método estatístico de regressões lineares múltiplas. Com a obtenção das variáveis fizeram-se estudos de previsão dos valores de vibração a obter utilizando a carga explosiva aplicada nos desmontes. Através dos valores de vibração obtidos em cada pega de fogo para cada tipo de maciço comparou-se quais das duas leis apresentam o valor de velocidade de vibração menor desviado do real. Conforme ficou verificado neste estudo, a equação de Langefors garante uma mais-valia da sua aplicação na previsão das velocidades de vibração pois joga favoravelmente a nível da segurança assim como apresenta um menor desvio face à equação de Johnson quando comparada com o valor real de vibração obtido. Com isto o método de utilização de regressões lineares múltiplas como cálculo dos efeitos vibratórios é extremamente vantajoso a nível de prevenção de danos e cálculo de velocidades de vibração inferiores ao imposto pela Norma.

As características geotécnicas de um maciço como factores preponderantes na planificação e organização de obras de escavação subterrâneas - uma perspectiva sobre a produção

Com o presente documento pretende-se abordar e identificar os diferentes factores que influenciam directamente a produção e execução de uma escavação subterrânea, com especial relevo sobre a influência exercida pela geotecnia do maciço intersectado. Inicialmente são focados os principais aspectos a ter em conta na caracterização geotécnica de um maciço, seguindo-se uma introdução a diferentes métodos de escavação actuais e metodologias de suporte de uma obra subterrânea, com particular realce para os utilizados em maciços brandos. Depois de tratados estes conceitos, é apresentada uma obra subterrânea em execução que foi acompanhada durante 4 meses para efeitos de desenvolvimento deste estudo. Assim, são abordados neste documento diferentes aspectos construtivos, no que diz respeito à mão-de-obra utilizada, metodologias e técnicas aplicadas, redes técnicas auxiliares instaladas, produções e rendimentos verificados. De seguida e de modo a atestar a importância da caracterização geotécnica ao longo da obra, foi feito um estudo do maciço intersectado, relativamente às descontinuidades que o intersectam, litologia, alteração, e resistência à compressão. Para este último parâmetro foram utilizadas técnicas distintas mas complementares, nomeadamente o ensaio de carga pontual (em laboratório), e o esclerómetro portátil (in situ). Por último, tendo em conta os parâmetros e características presentes e as implicações que uma obra do género acarreta, são propostas de modo sucinto, técnicas alternativas de escavação do maciço cuja viabilidade de implementação seja possível no contexto em questão.

Estudo da influência da fragmentação no custo da produção de agregados graníticos

Hoje em dia algumas das principais preocupações que se tem na exploração a céu aberto, são a diminuição de custos e a máxima rentabilidade dos equipamentos. São dois aspectos que estão interligados uma vez que a rentabilização dos equipamentos tem como resultado directo a diminuição dos custos de todas as operações inerentes à exploração a céu aberto e, consequentemente, a diminuição dos custos finais de produção. É por essa lógica de pensamento que se procurou perceber e compreender o funcionamento e a rentabilidade dos equipamentos em função dos diferentes estados de fracturação do maciço rochoso. Este estudo foi realizado numa pedreira a norte de Portugal e complementa outros estudos já realizados, com o objectivo de definir características do diagrama de fogo que assegurem a maior rentabilidade da referida exploração. O estudo baseia-se em determinar os rendimentos da pá carregadora calculando os tempos de ciclo, isto é, o tempo que a pá demorou a carregar, a movimentar e a descarregar o material desmontado dos vários rebentamentos. Calculou-se o rendimento do martelo demolidor na fragmentação de grandes blocos, que não entrariam directamente no britador primário, o qual também foi alvo de estudo, nomeadamente, no que diz respeito aos tempos de encravamento e de britagem, onde se tentou correlacionar esses tempos com os vários desmontes e estimou-se o consumo de energia do britador primário utilizando a equação de Bond. Por fim, realizou-se um estudo comparativo do consumo energético entre as várias fases da exploração a céu aberto. Foram realizados levantamentos geológico-geotécnicos de superfícies de descontinuidades recorrendo à técnica de amostragem linear nas superfícies do maciço rochoso para perceber o tipo de fragmentação e orientação do mesmo.

Avaliação e correlação de parâmetros físicos e mecânicos de um solo residual granítico

Os solos residuais mostram divergências em relação aos solos transportados modelados pelas teorias da Mecânica dos Solos. Estas divergências são em grande parte devido a uma estrutura de cimentação herdada da rocha mãe. Este estudo foi baseado nos resultados obtidos em sondagens mecânicas e ensaios de penetração dinâmica, estática e laboratoriais e consistiu na avaliação e correlação dos parâmetros que determinam o comportamento geomecânico do terreno, como a resistência e a deformabilidade.

Abordagem prática para execução de taludes em obras rodoviárias com recurso a pré‐corte

Este trabalho é realizado no domínio das obras de engenharia, área onde o desmonte de rocha com recurso a explosivos em obras rodoviárias é uma actividade específica e consistiu no acompanhamento e execução de três obras rodoviárias de média e grande dimensão. A necessidade de executar escavações, recorrendo a técnicas de desmonte cuidadoso de contorno, onde o plano de corte do talude final deve obedecer a requisitos de localização, alinhamento, inclinação, estabilidade e também estéticos, acrescendo a isto a necessidade de optimizar os meios envolvidos, obriga a que esta actividade seja encarada de uma forma sistematizada, visando o racional aproveitamento de recursos. A execução desta actividade requer conhecimentos no domínio das técnicas de desmonte de contorno, dos explosivos, do mecanismo de rotura de rochas, da operação de perfuração e da geomecânica dos maciços. A abordagem deste trabalho incide sobre a técnica denominada de pré‐corte e tem como objectivo encontrar uma equação característica que permita relacionar diferentes parâmetros envolvidos nesta actividade. Este objectivo é alcançado recorrendo à correlação entre equações relativas à pressão de detonação, à pressão no furo e ao espaçamento entre furos consecutivos, desenvolvidas por outros autores. Desta forma obteve‐se uma equação que relaciona parâmetros relativos ao maciço rochoso (resistência à tracção), ao explosivo (velocidade de detonação e densidade) e ao diagrama de fogo (concentração de carga – volume de explosivo e comprimento do furo – volume do furo). A comparação entre os valores destes parâmetros obtidos na produção e os obtidos com recurso à equação característica permite concluir que a sua aplicação para execução de futuras obras possibilita uma optimização dos meios envolvidos.

Geotecnia dos túneis do maciço de Paranhos: avaliação hidrogeomecânica exploratória

As classificações geomecânicas são uma das abordagens mais reconhecidas para estimar a qualidade do maciço rochoso, face à sua simplicidade e competência para gerir incertezas. As incertezas geológicas e geotécnicas podem ser avaliadas de forma eficaz usando classificações adequadas. Este estudo pretende enfatizar a importância das classificações geomecânicas e índices geomecânicos, tais como a Rock Mass Rating (RMR), a Rock Tunnelling Quality Index (Qsystem), o Geological Strength Index (GSI) e o Hydro‐Potential (HP) Value, para ajuizar a qualidade do maciço rochoso granítico das galerias subterrâneas de Paranhos (setor de Carvalhido ‐ Burgães; área urbana do Porto). Em particular, o valor hidro‐potencial (HP‐value) é uma classificação semi‐quantitativa aplicada a maciços rochosos que permite estimar as infiltrações de água subterrânea em escavações de terrenos rochosos. Para esta avaliação foi compilada e integrada uma extensa base de dados geológico‐geotécnica e geomecânica, apoiada na técnica de amostragem linear de superfícies expostas descontinuidades. Para refinar o zonamento geotécnico do maciço rochoso granítico, previamente realizado em 2010, foram coletadas amostras de rocha em pontos‐chave, com o objetivo de avaliar a sua resistência através do Ensaio de Carga Pontual (PLT). A aplicação das classificações geomecânicas foi realizada de uma forma equilibrada, estabelecendo diferentes cenários e tendo sempre em conta o conhecimento das características do maciço in situ. Apresenta‐se uma proposta de zonamento hidrogeomecânico com o objetivo de compreender melhor a circulação geo‐hidráulica do maciço rochoso granítico. Pretende‐se com esta metodologia contribuir para aprofundar o conhecimento do substrato rochoso do Porto, nomeadamente no que diz respeito ao seu comportamento geomecânico.

Avaliação geológica e geotécnica do maciço da Pedreira de S. Domingos n.º 2 (Armamar)

Neste trabalho, apresentam-se e discutem-se os resultados da aplicação da técnica de amostragem linear de descontinuidades em faces expostas do maciço rochoso da pedreira granítica de S. Domingos Nº 2 (Fontelo, Armamar; N de Portugal). É, igualmente, utilizada informação sobre a rede de fracturação regional, obtida através da análise morfoestrutural de mapas topográficos e mapas geológicos. São ainda referidos os métodos utilizados no tratamento dos dados de terreno com o objectivo de definir as famílias de descontinuidades e de caracterizar estatísticamente a sua atitude, espaçamento e extensão. Os resultados obtidos são comparados, à mega escala e macro-escala, no sentido de averiguar a presença de um padrão de fracturação com dimensão multiescala. Esta abordagem foi refinada através da aplicação de Sistemas de Informação Geográfica. A aplicação desta técnica para a caracterização da compartimentação do maciço poderá contribuir para aperfeiçoar a gestão sustentável do georrecurso da pedreira de S. Domingos Nº 2 (Fontelo). O controlo geomecânico do desmonte do maciço rochoso é salientado com o intuito de uma abordagem de geo-engenharia integrada dos maciços rochosos.

Estudo do comportamento sísmico de barragens de gravidade com ancoragens passivas

Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas