隧洞随机关键块体模拟

应用随机块体理论，通过对结构面的力学指标和几何参量进行如实的测量和分析设计，建立了岩体的随机块体结构模型。该模型可以对隧洞任意部位的开挖面进行模拟，产生完整的结构面区域网络，并利用几何原理形成三维结构模型。根据运动学原理，对模拟面上的块体进行可动分析，确定关键块体的分布形式，从而为隧洞的锚面设计提供了定量分析。     

三维岩石随机裂隙网络的块体自动识别

运用蒙特卡罗法模拟生成随机的结构面,在三维岩石块体系统自动识别方法的基础上,充分比较有限结构面和无限结构面相互切割成块体的异同,并结合基本的拓扑学原理,实现了三维岩石随机裂隙网络块体的自动识别,并有效地解决了多连通问题.算例表明了该方法的可靠性.     

基于块体加与块体减算法的岩石块体几何形态分析

本文提出以块体加与块体减算法进行复杂岩体的形态分析。块体加是在一个凹形或凸形块体的基础上,加上一个或多个体,使之成为更复杂的形体;块体减的含义则相反。采用提出的块体加与块体减的基本运算规则,面面相减与面面相加的算法,将运算后的面与顶点统一编号,并通过块体体积与各面面积的计算,实现了块体加与块体减算法。算例分析表明,该方法可以构造出复杂的块体形态,并可在实际工程分析中得到应用。     

三维岩体随机结构面切割方法

三维岩体随机结构面切割及块体分析是块体理论的新发展,成为边坡工程和地下洞室围岩稳定分析的有效手段。通过生成三维岩体随机结构面网络,将结构面相互切割,生成新的面,运用面的回路方法形成块体,然后确定岩体开挖面上的可动块体并找出关键块体。经多次模拟,可以获得岩体开挖面形成的关键块体几何形状和尺度规模等统计特征,为工程系统支护方案提供较可靠的设计依据。     

随机块体统计分析及其工程支护意义

随机块体统计分析对于深入认识随机块体发育特征,定量分析块体系统支护参数具有重要意义。在随机块体几何搜索分析结果的基础上,对随机块体大小及平均大小等的统计分布规律进行研究。结果表明：块体大小满足负指数分布规律,块体平均大小及覆盖率满足分布。在随机块体统计分析结果基础上,提出了确定块体系统支护设计参数的分析思路,例如根据块体埋深的分布规律,通过可靠度思想,可以确定锚杆长度。研究成果揭示了随机块体的统计分布规律,并为随机结构面切割下的块体支护分析探索了一个新的方法。     

节理岩质边坡随机块体搜索的一种简便方法

节理岩质边坡存在有大量由结构面和开挖坡面组合而成的随机块体。根据结构面和坡面的组合关系,将随机块体分为坡肩双面滑动、坡面双面滑动及坡面单面滑动3种类型,并运用“野外定性判断+赤平投影法”的方法综合确定边坡随机块体的类型。在详细的野外结构面采样的基础上,运用地质统计学与计算机技术随机生成三维结构面网络图。在前人关于生成结构面迹线图、搜寻封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域、交点组合的基础上,提出通过对坡面迹线三角形进行随机块体类型匹配的方法,找出符合随机块体类型要求的迹线三角形,快速搜索出坡面随机块体。工程实例模拟结果亦证实了该方法的合理性,研究成果可为节理岩质边坡随机块体的形态描述、快速搜索提供一条新的思路与方法。     

对块体理论的探讨与失稳块体的三维定位

对于由地质构造面纵横切割的多裂隙岩石块体的稳定分析,块体理论不失为一种有效的分析手段。但是,它在分析过程中仅考虑结构面和开挖面的产状,所以必须根据开挖面的地质素描图才能确定失稳块体的具体位置。因此,在事实上它无法在开挖施工之前就准确预测失稳块体的位置。本文根据地质结构面的空间特性,利用现代科学中的CAD技术,在开挖工程施工之前,我们就设法在计算机上真实地模拟地下工程建筑物及其周围地质环境以及施工演进过程。从而随着开挖施工的演进,逐个寻找出失稳块体的形状、特征和空间位置,进而为工程设计处理提供有效的依据。     

块体理论中结构面相交算法优化研究

针对传统块体理论中结构面无限延伸的假定和部分有限结构面理论的不足,提出了一种新的结构面相交关系的判定方法。在结构面有限延伸的前提下,选择结构面圆盘模型进行分析。在判定两结构面是否相交的计算中,回避了线段与圆形直接求交的困难,选择投影法,即求得两结构面交线矢量的法平面,根据法线在法平面投影为一点、圆形域在对应法平面投影为线段的特点,分别计算垂足和两圆心投影点的距离并与圆形域半径进行比较,分析交线和圆形结构面域的包含关系,进而对结构面相交与否进行判断。并利用此原理提出了块体分析工作中野外实测结构面的筛选方法,经由判别矩阵的筛选,剔除原无限块体理论不能分辨的、实际延伸很短、并不与其他结构面相交,或虽与其他结构面相交,但对形成块体没有贡献的结构面。新算法简化了块体计算的工作量,大大提高了效率,对结构面数据量大的块体分析工作尤为明显。     

基于三维裂隙网络模拟的随机楔体稳定分析

水工建筑物深开挖边坡中大量出现的随机楔机，是由广泛分布于裂隙岩体中的结构面组成的，研究楔体的稳定性，首先要研究结构面的分布规律，由于裂隙的分布具有随机性与交叉复杂性，目前无法确定性的研究方法进行研究，因此，应用概率与统计学的理论，分析组成楔体结构面的分布及组合特征，采用三维结构网络模拟的方法模拟边坡工程中的结构面分布，进一步研究随机楔体的分布规律是研究这类问题的重要途径。基于三维裂隙网络随机模拟的方法，提出了随楔体稳定分析的方法，可为边坡加固提供理论依据。     

岩质边坡块体稳定分析强度指标的获取与应用

结构面强度指标获取是岩质边坡决体稳定性的评价关键,本文结合工程特性对岩质块体类型的判别、块体稳定性计算的关键因素进行了详细论述,并通过国内、国外两种常用方法结构面网络模拟法和Hoek-Brown法计算获取了结构面的强度指标,最后结合工程实例,阐述了不同类型块体的结构面强度指标获取的方法、经验和注意事项.     

块体理论在边坡稳定分析中的应用

块体理论是近十几年来发展起来的一种岩体工程稳定分析方法，它适合于分析裂隙岩体稳定性。介绍块体理论的基本概念和基本方法，并结合具体工程实例，运用赤平投影法分析确定失稳的块体，运用相关程序计算块体的安全系数，叙述了块体理论在边坡稳定性分析中的应用。     

泥沙运动统计理论前沿研究成果

本文是作者数十年来以力学和概率论相结合的途径,广泛、深入研究泥沙运动统计理论的主要成果。其中包括泥沙运动的概化模式;单颗泥沙运动力学及统计规律;床面泥沙4种状态之间的转移概率及交换强度;不同状态之间的多种输沙率(而不是现有的两种)研究;泥沙起动规律及起动流速;从理论上导出的床面泥沙的边界条件;一维不平衡输沙规律及相应的数学模型;推移质与床沙和悬沙同时交换的不平衡输沙;床沙冲刷粗化与交换粗化规律;推移质点源、线源及退化面源扩散。另外,文中还给出了由泥沙运动统计理论带动的泥沙研究领域其他成果,如挟沙能力级配及有效床沙级配、粗细泥沙交换、挟沙能力多值性以及黄河高含沙量时的"揭底冲刷"。     

Windows环境下块体理论工程分析软件的初步开发

 简要分析了国内外块体理论研究与工程计算分析程序的发展状况,采用Visual Basic语言、OpenGL与API技术,进行了Windows软件开发,并增加了最新研究成果。初步开发的工程分析软件具有赤平投影、包括凹形块体在内的块体形态分析、块体稳定性分析与锚固支护建议、洞室内最大块体形态分析、随机块体分析等工程应用中必备的功能。软件通过人机交互界面或文件形式进行数据输入、计算结果图形化显示、并与AutoCAD或PostScript等通用图形软件接口,可方便地实现软件的操作使用。目前的软件已在一些工程中得到应用。     

基于随机介质理论的隧道开挖地表沉降规律研究

地铁多为近距离双线并行隧道,隧道开挖时相互影响造成了地表的不规则沉降与叠加,其预测与控制已成为一个亟待解决的难题。基于随机介质理论,将直角坐标系转化为局部极坐标系,得到了任意断面形状的单线、双线隧道开挖引起的地表沉降公式。以哈尔滨地铁3号线某区间大断面隧道与标准断面隧道开挖为例,基于随机介质理论极坐标表达式,得到了不同断面形状、尺寸的并行隧道开挖地表沉降量及其分布规律。通过预测曲线与实测及数值模拟曲线的对比,验证了用随机介质理论极坐标表达式预测并行隧道开挖引起地表沉降的科学性和可靠性。     

Fuzzy stochastic damage mechanics (FSDM) based on fuzzy auto-adaptive control theory

In order to fully interpret and describe damage mechanics,the origin and development of fuzzy stochastic damage mechanics were introduced based on the analysis of the harmony of damage,probability,and ...     

岩体的广义弹粘塑性块体理论

本文提出了岩体的弹粘塑性块体理论的广义表达方法，利用所提理论编制了计算机程序，并通过算例与有限元法进行了对照．     

基于随机介质理论分析盾构隧道开挖引起的地表沉降

有效预测并合理控制隧道开挖引起的土体变形和沉降、减小对周围土体及建筑物的影响对实际生产具有重要的现实意义。应用随机介质理论简化公式,基于上海虹梅南路隧道西线地表沉降监测数据,通过反分析计算的方法得到隧道开挖导致的断面收敛面积ΔA及主要影响角tanβ,并对这两个主要参数与隧道埋深或相对埋深之间的关系进行了研究。结果表明:计算值和实测值较吻合,对于浅埋隧道,ΔA的取值较大且较离散;随着隧道埋深的增加,当隧道埋深大于20m时,ΔA的取值较稳定,且大部分处于0.2~0.4m^2之间。tanβ随着埋深或相对埋深的增加,整体呈现出增加的趋势,tanβ与埋深大致满足tanβ=0.035z-0.098的关系。     

基于结构面几何参数的深部隧洞围岩破坏机理研究

岩体的强度主要由结构面控制,为确定结构面对隧洞围岩的影响,在对围岩中单一结构面的应力分布和破坏形式进行理论分析的基础上,研究了结构面倾角以及结构面到隧洞中心的距离对节理围岩破坏机理的影响。并利用3DEC离散元程序分别对不同结构面分布、不同岩石强度和结构面强度下18种组合的围岩变形进行了计算,分析了结构面不同分布情况下围岩的破坏模式;对比分析岩石、结构面强度不同组合下岩石强度和变形特征,研究了结构面力学变形性质在岩体损伤破坏中的贡献。研究结果表明:结构面距开挖轮廓线越近越容易发生破坏;结构面倾角影响结构面首先发生破坏的位置;结构面的分布决定围岩首先发生破坏的位置,结构面的破坏不一定会导致围岩的破坏。研究成果对不同结构面组合分布的围岩变形和破坏分析具有一定的指导意义。