片理结构岩体采场稳定性的离散元模拟研究

采用离散元程序UDEC对某铅锌矿山节理岩体采场稳定性进行数值分析,模拟了片理结构岩体采场破坏过程及相应力学状态,同时提出了控制片理结构岩体采场变形和破坏的措施,取得了良好的效果,同时也证实了UDEC是一种很好的数值分析软件,特别适用于模拟节理岩体的变形问题研究.     

官地矿井下巷道喷射混凝土损伤力学数值模拟

利用PFC颗粒流离散单元法对矿井喷射混凝土支护进行了数值模拟分析,同时,通过实验室的混凝土单轴压缩试验得到了混凝土的单轴力学特性曲线。结合试件的单轴曲线,分析了试件在破坏过程中的裂隙演化规律,从宏观以及微观上详细地分析了混凝土的力学特性。模拟过程中关于离散单元的建立、颗粒平衡处理以及颗粒的剔除等方法和混凝土的力学参数可供实际工程参考。     

含孔洞大理岩破坏特性的颗粒流分析

基于室内单轴压缩试验结果,利用颗粒流程序PFC2D,模拟含预制孔洞大理岩在单轴和双轴压缩条件下的破坏过程,分析预制孔洞形状、围压大小以及岩石非均质性对大理岩力学特性和裂纹扩展的影响.数值结果表明:与完整大理岩试样相比,含孔洞试样的峰值强度显著降低,降低程度与孔洞形状有关;围压对含孔洞大理岩试样的力学特性和裂纹扩展有显著影响,含孔洞试样的峰值强度随围压的增加而增加,但偏应力峰值随围压的增加呈先增大后减小的变化趋势;试样的破坏模式与孔洞形状相关,含圆形孔洞试样为类X型剪切破坏,含矩形孔洞或马蹄形孔洞试样为对角剪切破坏;岩石内部的矿物结核影响了裂纹的扩展路径,从而改变试样的宏观破坏模式.微观机理分析表明:孔洞周边裂纹的萌生与扩展过程伴随着应力集中区的释放与转移;含孔洞试样的宏观裂纹有3种模式:孔壁剥落、拉伸裂纹和压剪裂纹.      

断续节理对岩体力学性能的影响

采用颗粒流数值模拟程序,建立不同节理状态的岩石试样模型,对其进行双轴试验模拟,从岩桥长度、节理长度和倾角三个方面对断续节理影响下的岩体破裂形式和力学性质进行了数值模拟分析.岩桥的破裂方式为翼裂纹扩展下的拉剪复合破坏,模型破裂大致经历了翼裂纹的扩展、次生裂纹的延伸以及岩桥的贯通三个过程,而且表现出明显的蠕变特性以及延性破坏.岩桥长度的变化对峰值强度和弹性模量影响较小;相比岩桥长度,节理岩样的力学特性对节理长度更加敏感.对于不同的节理倾角,岩石试件表现出不同的初始破裂形式,0°倾角岩样的破裂方式为翼裂纹的扩展和次生裂纹的延伸,中间岩桥没有被贯通,15°倾角岩样的初裂强度和峰值强度最大.      

数值方法中岩体力学参数的选择

对岩体工程数值计算方法中节理岩体力学模型（包括变形特性、强度特性）的选取进行了分析总结。结果表明，节理岩体的强度模型与变形掀起性都与岩体中的岩块材料性质、岩体中结构面性质及其分布形成以及所处的地应力环境有关，提供了不同条件下的岩体力学模型的数学表达式，为数值计算中节理岩体力学模型的选取提供参考。     

等效岩体三维随机节理网络模型构建及其在两河口水电站中的应用

节理的存在对水电高陡岩质边坡的力学性质有重要影响,如何构建反映三维节理分布特征的等效岩体计算模型,是分析与评价岩体力学特性的关键。本文基于损伤力学和统计强度理论,在三维岩石破裂过程分析（RFPA3D）软件的基础上,提出了一种计算等效岩体三维随机节理网络模型的新方法。首先,基于Baecher模型和Monte-Carlo方法,在RFPA3D软件中实现了三维随机离散节理网络（Discrete fracture network,DFN）模型的重构。然后,利用RFPA3D软件内嵌DFN模型,赋予节理和岩石不同的力学参数,构建了工程尺度等效岩体三维随机节理网络模型,实现了三维随机节理岩体破裂过程、变形和强度等力学性质的分析。最后,以两河口水电站左岸边坡坝址区下游节理岩体为研究对象,验证了三维随机DFN模型的准确性,开展了研究区内节理岩体尺寸效应研究,并获得了研究区内岩体的表征单元体（Representative elementary volume,REV）和等效力学参数。该研究成果为等效岩体力学行为分析提供一种新方法。      

节理岩体数值模拟及力学参数确定

采用FLAC3D程序和离散裂隙网络技术构建的遍布节理岩体模型能同时考虑节理岩体中节理和岩体的作用,具有概念清晰、建模快捷、计算效率高等特点.首先对现场结构面测绘数据进行统计分析,获得其概率分布特征参数,在此基础上分两尺度考虑节理并确定其离散裂隙网络模型;其次基于离散裂隙网络模型构建相应的节理岩体模型,研究其强度特征并获取工程岩体单轴抗压强度;结合Hoek-Brown、Mohr-Coulomb准则及最大围压拟合综合确定节理岩体力学参数;最后将拟合所得参数用于边坡稳定性分析,分别运用强度折减法和极限平衡法计算两种模型的安全系数,对比发现计算结果基本一致,表明所提出的研究思路用于确定节理岩体参数是可行的.      

岩体节理面三维网络模拟方法构建与应用

岩体节理是研究岩体物理力学性质的基础,但其通常深埋在岩体内部,很难全面了解其空间分布形态。为展现岩体节理面在三维空间的发育特征,掌握节理裂隙在岩体内的分布规律,构建岩体节理面三维空间分布模型。以广西盘龙铅锌矿为研究对象,采用测线法获取现场节理基本信息,运用概率论与数理统计对节理几何参数进行统计分析,并确定参数分布的概率模型。根据蒙特卡洛模拟原理结合Excel中产生随机数的相关函数,获取模拟数据,利用AutoLISP语言编写模拟程序,在CAD中生成三维节理面网络模型,并将该模型运用到岩体质量分级中。研究表明:节理面三维网络模拟效果良好,在岩体质量评价中充分体现了各项异性特征,评价结果更符合实际,该方法为岩体节理面研究提供了一种新的思路与途径。     

复杂岩质边坡的岩体力学参数变化规律研究

根据工程实际情况,对复杂岩质边坡的地质条件进行分析,研究其岩体力学参数。运用试验方法和数值模拟方法分别研究了边坡开挖卸荷过程中岩体参数的量化,并通过FLAC数值模拟研究岩体参数的动态变化规律,将模拟结果与试验结果进行比较并进行修正。修正后的结果为边坡稳定性分析提供依据。     

闭孔泡沫铝准静态压缩试验的有限元仿真

根据泡沫铝孔洞的结构特点,建立了单一孔十八面体力学框架模型,进而组建泡沫铝力学矩阵模型。通过有限元分析软件对其进行纵向加载准静态模拟仿真试验,得到了力学矩阵模型的应力分布图、位移与变形分布图以及应力-应变曲线。将仿真试验得到的应力-应变曲线分为4个阶段,分析了各阶段的产生过程和力学原理,得到泡沫铝纵向准静态压缩时的力学相关性能,为进一步实体试验和工程应用提供了技术参考。