两河口水电站地下厂房岩体力学特性试验研究

两河口水电站地下厂房位于高地应力区,地质条件复杂,厂址区岩性以粉砂质板岩为主,具有明显的层理分布特征。基于现场取样基础,开展不同层理倾角板岩的三轴试验分析,对板岩的强度特征、变形特征、弹脆性破坏模式等进行深入研究。试验成果表明:(1)厂址区板岩的强度具有显著的倾角效应,且强度离散性极大;(2)岩样弹性模量、内摩擦角和内聚力随着层理面倾角的变化都呈U形规律,在45°左右达到最低值。(3)各种倾角的板岩在试验中均表现出明显的弹脆性破坏特征。试验结果为合理选取厂房纵轴线、洞群布置、开挖支护设计、及有效控制大型地下洞群大变形破坏和围岩稳定提供依据。     

含结构面板岩变形特征分析

在三轴压缩实验基础上,研究含一组结构面的板岩在不同湿度与压力下的力学特性及变形规律,利用Hoek-Brown强度准则分析了板岩的破坏特征,建立了相应的岩体强度准则与力学参数求取方法;利用FLAC程序模拟计算了不同埋深条件下板岩岩体中开挖隧洞后洞周变形规律,分析了岩体变形特征.研究结果表明:1)基于Hoek-Brown准则建立了含结构面的板岩岩体强度破坏准则,确定出的不同地质条件下板岩岩体力学强度参数;2)扰动程度对岩体强度参数有较大的影响,且影响程度随着隧洞埋深的增加而增大;3)数值模拟结果显示,西线工程软岩隧洞的围岩变形主要受开挖断面、埋深及物理力学参教等多因素的影响.     

龙滩水电工程坝基岩体力学研究

复杂岩石中大坝基础的岩体力学性质受岩性、成岩条件、结构面特征及其空间展布,以及一些衰变因素的影响.本文针对确定龙滩水电工程坝基板纳组砂页岩的岩体力学参数,主要是软弱页岩的岩体力学参数问题;重视断裂研究,在广泛调查统计节理的基础上进行选点试验;建立变形参数和纵波速与岩体完整性分类的对应关系;以及对岩样破坏形态与微观结构关系的研究等,文中还探讨了影响岩石强度衰减的各种因素.     

砂板岩岩体力学特性的水岩耦合试验研究

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,经过岩体受力状态模拟、无水压岩体力学特性测试、水岩耦合试验等几个阶段试验,对砂板岩岩体力学特性的高空隙水压效应进行了试验研究。结果表明：砂板岩岩体强度与变形性能随水压升高而降低,其中水压对黏聚力c的影响最大,对内摩擦角φ的影响甚微,对变形模量的影响居于二者之间。随着水压升高,岩体的黏聚力c急剧下降,当水压较高时,岩体可能完全丧失黏聚力;随着水压升高,变形模量E₅₀和E₀均有降低,两个参数的变化梯度相差不大。这些成果揭示了砂板岩岩体力学特性的高空隙水压力效应,并建立了主要力学参数预测模型,成果对于解决工程实际问题具有重要的参考价值。     

沉积岩体结构类型及其对煤炭开采矿压分布的影响

沉积岩体结构的力学特征是由沉积岩石的岩性和岩体中各种类型结构面所决定。对于层组岩体采用硬质岩石百分比含量K来表示沉积岩体岩性特征，并将沉积岩体按岩性分为3类，即硬质岩体、中硬岩体和软质岩体：根据结构面发育程度和工程规模将沉积岩体结构划分为完整结构、块裂结构、碎裂结构和松散结构4类。通过相似模拟试验方法分析了在采动影响下不同岩体结构类型顶板岩体回采工作面矿压分布规律。试验结果表明，由完整到块裂和碎裂结构，顶板岩体中回采工作面的支承压力亦由大到小变化，且支承压力峰值位置随着岩体破坏程度的增强向项板岩体内部转移。     

阿尔及利亚阿德拉尔地区岩石地基工程特性研究

以阿尔及利亚某炼油厂勘察成果为例，初步论述了阿德拉尔地区岩石地基的岩性特征、岩石和岩体的一些主要物理力学指标，比较了岩石和岩体动力参数的差异。根据现场载荷试验侵水与不侵水结果的对比，得出场区白云质灰岩具有强烈侵水软化特性的结论，并提出了岩石地基的工程特性应以现场原位测试为主的建议。     

岩体破坏演化的物理细胞自动机(PCA)(Ⅱ)——模拟例证

利用作者所建立的二维物理细胞自动机（PCA）对岩石破坏的不同力学行为进行了模拟验证，结果表明，物理细胞自动机（PCA）能有效地模拟岩石的力－变形关系，声发射演化等典型的力学特征。该模型对进一步研究岩体破坏的混沌性和自组织演化特征具有重要的应用价值。     

白砂岩、大理岩及花岗岩加锚剪切力学特性研究

为研究不同自然岩石材料锚杆锚固前后剪切力学特性的改变,选取白砂岩、大理岩及花岗岩3种代表性的岩石,对其切割、钻孔、锚固、养护后进行直接剪切试验,每种岩石材料分为无锚与加锚2种情况,试验中设置3组法向应力级别,探究不同自然岩石材料在不同法向力及剪切力作用下的受力和变形特征,对比分析岩性及节理面法向应力等因素对加锚节理岩体剪切力学特性的影响规律。试验结果表明:自然岩石与水泥砂浆等类岩石材料的加锚力学特性具有一定差别,锚杆锚固能够增加岩石节理面的当量黏聚力及内摩擦角,岩石材料的抗压强度对加锚节理面力学特性具有重大影响,岩性越软,岩石的加锚力学特性与类岩石材料越相近,岩性越硬,锚杆对岩石节理面抗剪强度的提高幅度越大,锚杆加固效果越显著。     

炭质页岩隧道围岩力学参数测试与反分析

随着科技的进步和施工技术的不断革新,使得在复杂地质条件下进行隧道工程建设成为可能,姜路岭隧道位于国道G214线共和至玉树(结古)段上,为高海拔地区炭质页岩隧道。隧道全线岩性主要为青灰色、灰黑色泥粉质炭质页岩与板岩互层,节理裂隙很发育,岩体极破碎,呈碎片状及板片状,取原状岩样进行室内试验极其困难,围岩力学参数难以获取,使得隧道围岩稳定性分析和支护结构设计基础资料匮乏。本文将根据岩体天然密度和含水率将岩样进行室内重塑,通过室内直剪压缩试验的方法获得岩体力学参数,经压缩模量换算可获取弹性模量取值范围,借助数值反分析的手段获得弹性模量的准确取值,为类似工程设计提供必要的基础数据。     

透明岩体相似物理模拟试验新方法研究

在传统岩土工程模型试验中,物理模型通常由不透明材料制备而成,变形的直接观测仅限于模型表面,而模型内部变形只能通过局部的、间接的方法进行有限观测,致使全面细致的岩体变形破裂过程及其复杂力学行为研究受到很大局限。借鉴已有一定研究基础的透明土试验的思路与方法,以软岩相似物理模拟为突破口,针对透明相似材料的透明度、强度、相似性和变形量测等几个关键难题,系统研发了透明岩体模型的制作方法、试验加载系统、数字散斑照相量测等关键技术。通过透明岩体基本物理力学实验和相似物理模型试验研究,1提出了透明岩体试样的制备方法,获得了试样透明度较为理想的硅粉、液体石蜡以及正十三烷的配比参数,研制了一种适合模拟软岩物理力学性质与变形破裂特征的透明相似物理试验材料。2通过透明岩体试样内置人工测点和散斑面,分别采用激光切面和白光照射,提出了两种较为有效的透明岩体内部变形的数字照相观测方法。3建立了透明岩体相似物理模拟试验新方法,包括透明岩体组成材料的选择、试样制作的材料配比、制作过程要素控制、模型内测点和散斑面设置、数字照相量测以及配套加载物理试验系统等。     

滇中引水沿线峨眉山组玄武岩工程地质特性与破坏模式研究

文中通过收集大理下河坝-双廊一带的二叠系峨眉山组玄武岩的勘察资料,分析了该区域玄武岩的喷发规律与岩石构造特征,以及岩性、风化、岩体结构、物理力学参数等工程特性,分析了该区域隧洞工程围岩破坏模式与机理,为该区域工程研究玄武岩提供借鉴。     

基于双应变胡克模型的岩石非线性弹性行为分析

富含孔隙/裂隙岩体的非线性变形对于工程的安全评价具有重要意义.在多物理场耦合分析求解器TOUGHFLAC3D中实现双应变胡克模型(two-part Hooke's model,简称TPHM)的数值解法,并界定TPHM的适用条件.TPHM假设:对于岩体中可承受较大变形的软体(如孔隙、裂隙等),用基于自然应变(或真应变,即岩体变形与当前应力状态下的岩体体积之比)的胡克定律来描述；而对于只承受较小变形的硬体部分用基于工程应变(岩体变形与原始应力状态下的岩体体积之比)的胡克定律来描述.通过对室内岩样的应力-应变特征计算分析,表明TPHM在本质上反映了加卸载过程中低应力阶段的非线性变形行为,该力学响应完全取决于孔隙/裂隙的自然应变(真应变)；通过对瑞士Mont Terri岩石实验室的深部ED-B巷道围岩的变形场计算分析,显示出TPHM较为准确地反映了开挖卸载诱发的围岩变形特征.因为TPHM本质上是考虑了低应力状态下孔隙/裂隙对岩石力学性质的影响,因此,在具有卸荷扰动特征的岩石工程中应用TPHM模型进行设计分析更符合实际.     

现场岩体力学试验伺服控制与数据采集系统的研制与应用

针对目前国内原位岩石力学试验技术还停留在手工加卸载和人工记录的落后现状,成功开发了原位岩石力学试验伺服控制与数据采集系统,重点介绍它的工作原理、结构特点及关键技术。该系统具有以下特点:(1)压力自动伺服控制与数据采集,精度高;(2)可靠性高、性能稳定;(3)仪器操作简单、数据处理方便;(4)适用于所有的原位岩石力学试验项目并具有突出的优点。用该系统对大渡河丹巴水电站引水系统的二云片岩开展6点变形和12点岩体直剪原位试验,获得变形试验及直剪试验的全过程曲线,试验表明二云片岩具有显著的各向异性特征。该系统的研制成功将为深入研究复杂工程岩体的变形及强度特性提供新手段。     

不同加载路径饱和岩石力学特征的试验研究

不同加载路径对岩石强度特征、变形特征和破坏特征存在影响。据此，探讨饱和岩石在排水、非排水、比例加载、侧向卸载、在不同偏应力状态下注水和非排水（但在不同偏应力状态下水压力卸载）等加载情况下以及在常规三轴试验和拥有循环加载的三轴试验等试验方式下，岩体的强度特征、各向异性变形特征和破坏特征。试验结果表明：循环加载、饱和岩石在不同偏应力状态下注水、非排水但在不同应力状态下水压力卸载、比例加载和侧向卸载等具有降低岩石强度、增加岩体变形以及水压力对岩石具有劈裂破坏作用等特征，这些力学特征对岩土工程具有现实意义。     

龙门峡水电站岩体力学试验及参数取值

龙门峡水电站现已蓄水发电,坝基及坝肩主要岩体为白云质灰岩。在预可研阶段和可研阶段对其进行了一系列原位岩体力学试验,包括岩体变形试验、岩体直接试验、岩体与混凝土接触面直剪试验,试验应力与工程实际受力状态相同。全面系统地对3组岩体变形试验、1组岩体直剪试验和1组岩体/混凝土接触面直剪试验成果进行分析研究,充分揭示了坝基工程岩体变形、抗剪等力学特性。从试点的地质代表性、岩石的破坏形态等方面分析了岩体的变形特性、抗剪特性。提出了可供设计采用的工程岩石力学参数建议值。     

承压垫板法试验的研究

现场岩体承压垫板法试验是测量岩体变形特性参数应用最广泛的重要方法。在岩石力学试验规程中仅规定板内测点的测量和它的计算公式。为了解岩体的整体变形特性,主张增加板外测点的测量,推导了它的变形特性参数的计算公式,并举有实例。     

基于风化物水理特征的泥石流对岩性敏感性研究

 泥石流对不同岩性的敏感性存在明显差异,以中国泥石流最发育的小江流域为研究区,采集上、中、下游5个典型泥石流沟,9种类型岩石的19个风化物样品及5个泥石流堆积样品。通过塑、液限及渗透试验获取水理特征参数,选择与泥石流起动密切相关的塑限、塑性指数及渗透系数3个指标,并以欧式距离为基础来构建敏感性计算公式,对各指标进行敏感性综合分析。采用子流域泥石流敏感性统计分析法进行验证,研究结果表明,以风化物水理特征差异规律分析为基础的敏感性能较客观合理地刻画各岩性的敏感性规律,9种岩石的敏感性由小到大依次为：玄武岩、灰岩、白云岩、板岩、第四纪冲洪积、砂岩、粉砂岩、千枚岩以及泥岩。     

横观各向同性岩石弹塑性本构模型与参数求解方法研究

地层中普遍存在层理状岩石,这些岩石细观结构具有显著的方向性,从而引起了其变形与强度具有横观各向同性。采用弹性力学与广义塑性力学基本理论,建立了岩石横观各向同性弹塑性本构模型:弹性部分采用广义胡克定律描述,塑性部分采用基于广义八面体剪应力的屈服准则和势函数、非关联流动法则和应变硬化准则描述。该模型屈服面为外凸的非等截距椭圆截面角锥体,在各向同性条件下可退化为米塞斯屈服准则。提出了模型参数求解方法:弹性参数采用三轴压缩和扭转试验联合求解;塑性参数采用不同层理方向试样的三轴压缩试验求解。以炭质板岩为例,验证了所提出的横观各向同性弹塑性模型和参数求解方法,验证结果表明所提模型较好地反映了岩石的横观各向同性,参数求解方法简单有效。此外,还根据试验数据分析了炭质板岩塑性势方向性和弹塑性参数耦合特征。研究成果将为丰富岩石力学基本理论和解决相关工程问题提供理论基础。     

岩石加卸载变形特性及力学参数试验研究

通过加载和卸载两种力学状态的全过程应力-应变试验 ,揭示了岩体在加卸载时变形特性的差异 ,并结合试验结果 ,引入损伤力学概念 ,推导不同岩性岩石的损伤演化方程。     

光照水电站坝基岩体质量检测研究

 光照水电站大坝为目前国内在建的最高的碾压混凝土重力坝。坝基开挖后,为复核坝基岩体力学指标,分析前期勘测设计工作的合理性,并考虑在适当的条件下对200 m级大坝的建基面进行优化,受业主委托,中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院对建基面进行了全面、系统的地质检测及岩体质量研究。此过程中采用了地质雷达、孔间声波CT、钻孔彩色录像、钻孔变形模量测试及钻探、压水试验、现场试验和室内物理力学试验等综合手段,获得了丰富的坝基岩体力学参数资料。结合地质编录资料,地质人员对检测成果进行了详细的地质分析。根据检测结果,该电站坝基岩石坚硬、岩体完整、岩溶相对不发育、地下水不甚活跃,坝基岩体具有足够的抗压强度、完整性、均一性,具有足够的抗滑稳定性及比较均一的岩体变形参数。经设计复核,除沿F1断层带需经专门处理外,前期所推荐大坝建基面高程的岩体质量及相关力学参数指标能满足坝基变形及抗滑稳定要求。