大理岩裂隙渗流特性及充填砂土影响

利用自行研制的岩石裂隙渗流系统,对9个不同裂隙面形貌的大理岩试样分别进行充填和未充填裂隙渗流试验,研究了不同法向应力条件下,加卸载过程、水头差大小、裂隙面形态、充填砂土粒径及厚度等因素对裂隙渗流的影响。试验结果表明:裂隙未充填时,在法向加载阶段,渗流量随水头差的增大呈线性递增,渗流量随法向应力的增大呈负指数减小,并得到了包含裂隙面三维形貌参数坡度均方根S_q的渗流量和法向应力关系式;单位水头流量与力学隙宽呈指数关系,指数平均值为3.01,基本符合立方关系。因此,通过增加修正参数得到了修正的立方定律,其中修正参数与裂隙面的三维形貌参数S_q呈指数关系。在法向卸载阶段,渗流量随法向应力的降低基本不变,相较于加载阶段,卸载阶段法向应力对渗流量的影响明显降低;相较于未充填裂隙,充填裂隙闭合量、裂隙面形态、法向应力在加载和卸载阶段对渗流量的影响均较小,充填砂土的粒径或厚度越大,相同法向应力下裂隙渗流量越大。     

干湿循环作用下受荷砂岩损伤劣化特性研究

为研究干湿循环作用下砂岩力学特性的劣化规律,对经历不同干湿循环次数下的弱胶结砂岩进行核磁共振(NMR)及单轴压缩试验,采用声发射技术(AE)实时监测砂岩受荷破坏过程,并采用砂岩孔隙度定义损伤变量,建立干湿循环受荷条件下岩石损伤劣化模型,探究岩体在干湿-受荷作用下的损伤劣化机制。结果表明:①砂岩在循环初期的驰豫时间T₂谱面积增幅最大,且随循环次数的增长不断减小;单轴压缩后的岩样,其T₂谱面积相较于破坏前增长幅度显著。②随循环次数的增加,砂岩试样的塑性变形不断增大,声发射累计振铃数呈降低趋势,降低幅度最大达76.21%。③单轴抗压强度和弹性模量均随干湿循环次数的增大呈指数衰减;引入劣化度表征岩石力学参数的劣化程度,发现岩石单轴抗压强度的劣化速率随孔隙度的增长不断减缓。     

考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖特性研究

通过建立柱状节理岩体径向应力比与力学劣化系数的数学关系,获取柱状节理岩体卸荷损伤效应的定量表达式。结合FLAC~(3D)提出一种考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖分析方法,实现岩体单元的力学参数在开挖过程中随实际应力状态得到动态调整。在此基础上开展柱状节理岩体试验洞的开挖特性分析。结果表明,考虑卸荷损伤的计算数据与实测数据基本吻合,试验洞围岩的位移、体积应变增量和塑性区均随开挖断面的逐步增加而增大,且呈边墙最大,底板次之,拱顶最小的分布规律。最后采用体积应变增量大于0.10%和塑性区作为岩体松弛的综合判别指标,其分析结果与钻孔声波测试数据相一致。     

南湾水库泄洪试验洞波速测试研究

在南湾水库泄洪洞内布置松动圈测试断面,并在测试断面上设置风钻孔,进行纵波波速测试和松动圈厚度测试;采用地震折射相遇剖面法,对试验洞洞壁开展纵、横波速度测试,计算岩体动弹性模量、动剪切模量等力学参数.结果表明:声波在岩体中的传播速度越快,其对应的松动圈厚度越小;围岩岩体越致密、裂隙越少,声波在岩体中的传播速度就越快;岩体破碎时,其波速明显降低,岩体力学参数也相应降低,岩体力学性状明显弱化;弹性波波速与动弹性模量之间呈指数关系.     

泥灰岩的细观溶蚀过程分析

为了研究泥灰岩的细观溶蚀过程，采用室内试验分析和镜像观察的方法，分析了泥灰岩在溶蚀过程中的物质成分变化和细观结构的改变。结果表明：泥灰岩的细观溶蚀过程可以从两个方面进行分析：① 岩石中可溶成分发生化学分解作用，而大量的泥质物在岩石表面逐渐脱落，被水流带走，这是泥灰岩在溶蚀过程中表现为岩石成分损伤的过程；② 岩石中原始存在的微小裂隙在溶蚀过程中不断增长变宽，这是泥灰岩在溶蚀过程中表现为岩石结构损伤的过程。     

锦屏电站岩体宏观力学参数的BP算法

合适的岩体宏观力学参数是解决实际工程中岩体力学问题的前提.该文以锦屏水利枢纽地下厂房岩体宏观力学参数变形模量为例,说明运用BP神经网络来计算岩体宏观力学参数的方法,从而为节理非线性岩体数值分析时力学参数的获得提供一种新的方法和思路.     

斜坡稳定性的流变模型分析

应用流变学的研究方法,分析在较低恒定应力水平作用下,上层为弹脆性岩体、下层为软弱岩体组成的岩质斜坡中应力的变化及传递规律,提出一种流变模型,得到斜坡系统演化过程中应力随时间的变化情况:上层脆性岩体中的应力σ1随时间线性增长,直至脆性岩体发生破坏;下层软弱岩体中的应力σ2在开始一段时间内随时间呈指数形式增长,随后保持常量不变;当σ1达到上层脆性岩体的强度时,σ1迅速降低,σ2通过蠕变将应力传递给σ1,使σ1再次增长;若σ1仍未达到脆性岩体的强度,则新一轮的应力孕育过程开始,这样反复进行,直至脆性岩体完全破坏.     

滇中红层坝基溶蚀岩体及物理力学特性研究

金沙江观音岩水电站双折混合坝中混凝土重力坝部分坝基位于中生代侏罗系中统蛇店组J2s砾岩、砂岩为主的滇中红层地层上,而岩石胶结物溶蚀现象不利于坝基岩体稳定。为此,在我国红层分布特点基础上,分析了滇中红层沉积、分布特征,系统地研究了红层坝基碎屑岩因胶结物溶蚀而出现的喀斯特现象以及岩体出现小的溶洞、溶孔、溶蚀裂隙及岩体解体、砂化、结构变坏等特征,并进行了红层坝基溶蚀岩体物理力学性质试验研究。结果表明:溶蚀岩体分布特征及其岩体质量力学参数指标达到Ⅲa和Ⅲb类岩体质量要求,坝基适当处理可满足建基面要求。研究成果为坝基建基面确定、溶蚀岩体地质缺陷处理提供了依据。     

基于非线性方法的碎裂结构岩体力学参数分析

采用常规的试验方法对碎裂结构岩体的力学参数进行研究存在一定的局限性,容易受现场条件和尺寸效应的影响,而基于非线性方法的参数分析在一定程度上能够很好地对碎裂岩体的力学参数进行预测。以前坪水库溢洪道碎裂结构岩体为例,在资料收集的基础上建立了岩体力学参数数据库,通过因子分析法将数据库中影响岩体力学参数确定的多个指标进行简化降维后,再结合非线性BP神经网络分析法对工程区岩体的部分力学参数进行预测;在室内外试验数据和现场工程地质条件分析的基础上,运用H-B强度准则对工程区域内不同岩层的岩体力学参数值进行了计算;将预测结果和计算结果进行对比分析后,对工程区的岩体力学参数取值提出了建议。     

黄土颗粒流宏细观对应关系与参数标定方法研究

针对黄土颗粒流模型细观参数标定过程中试错法计算量大的现状，采用敏感性分析与回归分析相结合的方法，在分析了黄土细观因素与宏观力学响应对应关系和多因素非线性联合反演的基础上，快速确定了黄土的细观参数，并得出如下结论：黄土的抗剪强度■_c随半径乘子■的增大呈指数函数规律增大，随摩擦系数μ的增大呈线性增大，随法向黏结强度■_c的增大呈幂函数规律增大；内摩擦角φ′随摩擦系数μ的增大呈对数函数规律增大；黏聚力C随半径乘子■的增大呈线性增大，随法向黏结强度■_c的增大呈对数函数规律增大。数值试验与室内试验结果误差较小，证明了此方法在黄土细观参数标定中的可行性，为其他材料的细观力学参数标定提供了新思路，也为黄土地区滑坡、泥石流和融水降水侵蚀等地质灾害的颗粒流模拟分析提供了参数参考。