层状岩体抗剪强度产状效应的数值试验研究

层状岩体力学特性呈现出明显的各向异性特点,其强度和变形参数不但与作用力和岩体结构面之间的夹角有关,同时还与岩体结构面的走向密切相关。为研究岩体结构面产状对层状岩体抗剪强度参数的取值影响,首先对某工程现场直剪试验进行模型辨识研究,然后采用数值试验方法对层状岩体抗剪断试验进行拓展性数值研究,进而对岩体的抗剪断强度各向异性进行了深入研究,分析了层状岩体抗剪断强度特性与结构面产状之间的变化规律。研究结果表明：层状岩体的抗剪强度参数呈现明显的非正交各向异性特点;随着结构面倾角的增大,抗剪断强度参数与结构面产状之间关系可采用空间椭圆面来描述。      

浅析岩石（体）力学性质的结构效应

作为天然地质作用的产物，无论是岩石还是岩体，因发育有不同类型、不同规模的结构面，其力学性质均存在一定程度的不连续性、非均质性和各向异性，这就是通常所说的岩石（体）结构效应。在工程岩石（体）力学性质研究中，必须依据岩石（体）中各类结构面的发育特征，结合工程运行状况，选用适宜的试验条件，模拟工程岩体的受荷状况，得到能够真实反应工程岩石（体）力学性质的试验成果，从而提出切合实际的工程评价。     

黄石板岩山危岩岩体力学性质试验研究

 对区内主要岩层进行了较系统的试验研究，包括岩体结构的野外调查、岩块与结构面室内试验、岩体力学原位试验及岩体力学参数经验估算等。对各种试验数据进行了分析整理，得到了岩块、结构面及岩体的物理力学性质参数。然后用岩体分类及Hoek Brown经验方法对各类岩体的力学参数进行了估算。在分析对比基础上，并考虑岩体所处地质条件，给出了各种岩体的计算参数建议值。有限元计算结果表明，参数建议值能较好地反映危岩区岩体的力学性质。     

岩石力学参数概率统计的几个问题

岩体是一种变异性很强的工程材料，这是由于岩体内部物质成分及结构的变化，引起岩石物理力学性质的非均质性和各向异性。反映这些特性的岩石力学参数是取自岩体内一部分样本而进行试验的值，它是随机变量，具有较大的不确定性。因此，必须进行概率统计分析。本文讨论了岩石力学参数变异性的主要来源，最优样本容量，概率统计方法，Ｒａｙｅｓ值的应用及岩石力学参数的取值过程。     

不同倾角层状砂岩单轴压缩及数值模拟试验研究

地下层状岩体存在节理、断层等结构面,层状岩体是许多基础设施和地下工程的载体,层状岩体具有明显的各向异性。为探明具有不同结构面倾角岩石的力学性质和破裂模式对水利裂缝扩展的影响,人工制作不同角度结构面的岩石模型,并开展单轴压缩试验和ＦＬＡＣ3Ｄ数值模拟对岩样进行破裂模式和力学参数各向异性分析。结果表明当结构面倾角为0°时,试样发生劈裂破坏,宏观破裂面沿着结构面,结构面主导岩石的破坏模式;倾角为15°、30°和45°时,试样由劈裂张拉破坏逐渐转换为剪切破坏,宏观破坏面主要沿节理面发生,节理主导岩石破坏的作用开始逐渐削弱。倾角60°、75°和90°时,裂缝会穿过结构面,宏观破裂面不沿着节理层面。相同角度的饱水模型的单轴抗压强度明显降低,随着节理面倾角的减小,岩石单轴抗压强度出现先减小再增大的现象,图像趋势为“勺”形。研究结果可为矿区水力裂缝扩展趋势、岩层失稳破坏风险评估提供参考。     

层状岩体损伤破坏特征数值模拟

为更深入了解层状岩体的力学特性,首先基于细观损伤力学理论,运用体积平均化的方法,推导了微裂纹对岩体弹性柔度矩阵的贡献;然后基于不可逆热力学框架,导出了损伤矢量的损伤破坏方程;最后建立了层状岩体的损伤破坏本构模型,并通过数值计算模拟了层状岩体的损伤破坏特征,与室内试验结果吻合较好。巴西圆盘劈裂数值试验研究表明:岩体试样的破裂面均从加载点起裂;层理倾角0°、90°时,破裂面为通过加载中心和试样中心的近似平面,层理倾角为其他角度时,破裂面为偏离了加载中心的曲面。与室内试验结果对比可知,本文二次开发的本构模型能够较好地预测层状岩体渐进破坏的各向异性。     

层状岩体的破坏特征及其迭代计算方法研究

层状岩体沿层面和层面法向方向的物理力学特性各异，为明显的各向异性，其破坏形式和破坏机理与一般岩体也不同。根据层状岩体的物理力学性质分析了其破坏特性及其迭代计算方法，推导了损伤状态应力表达式和损伤刚度修正表达式。采用三维非线性弹塑性损伤有限元数值计算方法，通过工程实例分析了岩层倾角对洞室围岩稳定的影响。通过对各种岩层倾角方案的计算和比较，结合工程经验，得出层状岩体中地下洞室的合理布置方式。分析结果与工程实际相吻合，本文的研究为层状岩体中的工程设计提供了比较可靠的理论基础和有益参考。     

各向异性岩体中埋藏式管道衬砌结构分析

 采用三维非线性有限元对层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道洞室开挖、充水运行和衬砌结构开裂等工况进行了分析计算。根据钢衬钢筋混凝土衬砌与围岩联合受力的特点，提出了层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道结构分析的计算方法。通过对多种方案计算和比较，论证了层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道衬砌结构受力的基本特点，为层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道衬砌的配筋和衬砌厚度的确定，提供了可靠的设计依据。     

临汾沁河灌区草峪岭隧洞二叠系岩体结构面力学特性

岩体中各种不同成因类型结构面的三维状态和物理力学性质，对工程岩体的强度、变形和渗透性有决定性的影响。尤其是Ⅳ级结构面控制着岩体的应力传递及变形和岩体破坏形式。在草峪岭隧洞勘察过程中，对其所穿过的二叠系砂岩和泥岩岩体，共取十三组结构面试样，进行原始Ⅳ级结构面残余强度、光面摩擦角和法向刚度、剪切刚度等力学性质的试验研究。其成果为草峪岭隧洞设计、施工提供了重要参数。二叠系地层在山西分布广泛，水利工程多遇此类岩体，文中论述的有关岩体结构面的试验研究成果，对同类工程有参考价值。     

层状岩体的破坏特征及其迭代计算方法

层状岩体的物理力学特性沿层面和层面法向各异,为明显的各向异性,其破坏形式和破坏机理与一般岩体也不同。本文根据层状岩体的物理力学性质分析了其破坏特性及其迭代计算方法,推导了损伤状态应力表达式和损伤刚度修正表达式,改进了三维非线性层状各向异性弹塑性损伤有限元数值计算方法并运用于工程实例中。计算分析了岩层倾角对洞室围岩稳定的影响,对各种岩层倾角方案的位移、破坏体积、破坏类型和能量耗散等指标进行对比分析和综合评价,结合工程经验,得出层状岩体中地下洞室的合理布置方式。分析结果与工程实际相吻合。     

中美水电标准岩体及结构面力学参数取值方法对比研究

从试验方法、试验数据整理及参数取值方法等几个方面,对比研究中美水电标准在岩体及结构面力学参数取值方面存在的差异。在国外工程抗滑稳定性分析计算过程中,应充分了解岩体及结构面力学参数的使用条件,避免随意混用、套用中美标准。在国外工程实践过程中,应积极主动地学习国际通用的一些参数取值分析方法,并针对具体工程特点开展中美标准力学参数取值方法的对比分析,让业主咨询工程师理解并接受我国标准的参数取值方法,为我国水电标准全面走出国门打下基础。     

单裂隙卸荷岩体力学特性分析

现存的工程岩体,大多处于卸荷力学状态。岩体伴随地质构造运动产生了特征不同的结构面。结构面是岩体结构中力学强度最薄弱的部位,导致了岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。通过试验,探讨了贯通裂隙影响岩体稳定的相对不利倾角以及单贯通裂隙岩体卸荷过程的力学特征,得出裂隙位置的变化促成岩体变形的递变;特殊位置的裂隙促使岩体的各向导性更加明显的结论,为相关工程问题提供理论参考。     

勘察成果在层状岩体稳定性评价中的应用现状

在阐述层状岩体的工程特性及其稳定问题普遍性和复杂性的基础上，评述层状岩体稳定性评价中概化模型建立、力学参数取值、最不利滑面确定以及地下水控稳作用模拟的研究现状。     

乌江银盘水电站页岩力学参数分析与取值

乌江银盘水电站大坝基岩体中大湾组页岩占60%左右.对页岩进行岩体变形特性、岩体声波特性、岩体本身及混凝土与页岩接触面、结构面直剪强度试验研究,在大量的试验研究基础上,从试点的地质代表性、建筑物与岩层之间作用关系,岩体的各向异性特征、软岩的破坏形态等方面进行深入的分析,并提出了页岩的力学参数建议值.     

构皮滩水电站工程软岩原位流变试验研究

对构皮滩水电站第二级升船机基础的薄层状页岩进行了现场原位流变试验研究。结果表明,薄层状页岩在外荷载的长期作用下蠕变变形较大,表现出显著的黏弹性特征;同时根据半无限空间弹性理论,推导了基于刚性承压板原位流变试验的流变本构关系——Burgers模型解析表达式,并建立了岩体流变本构模型参数的辨识方法。研究结论有效解决了基于原位流变试验的岩体流变力学参数取值问题。     

工程岩体力学参数状态相关性初步分析及应用

基于岩体与工程相互作用和影响构建了工程岩体系统,提出了工程岩体状态分类:岩体结构状态、地质环境状态、工程作用状态。以状态描述了工程岩体的天然产出、赋存地质环境和工程作用,分析了状态因子对工程岩体系统力学性质的影响,论证了岩体力学参数的状态相关性;结合岩体工程设计与实践,给出了工程岩体状态分类,研究了工程岩体状态因素的表述和度量方法。在此基础上,提出了考虑状态相关性的工程岩体力学参数取值的一般思路,为工程岩体力学参数取值这一关键技术问题开辟新的研究途径。     

单轴压缩下层状岩体的各项异性研究

层理对岩体强度和各向异性特征都有重要影响,为了详细的研究层理间距和倾角对岩体强度 各向异性特征的影响,通过对类层状岩体标准试样的单轴压缩试验,得出了试样的强度和弹性模量随层 理间距、倾角的变化规律,并深入分析了试样的破坏形态,最后通过理论计算对试验结果进行了验证。 研究结果表明:岩体强度随层理面倾角的增加近似呈“Ｕ”型变化的规律,并在60°左右达到最小值;岩体 的弹性模量随层理面倾角的变化规律总体上是以45°为分界点,近似呈“Ｖ”型变化;岩体的强度、弹性模 量、破坏机制和各向异性比受层理面间距的影响均较小,层理间距为10ｍｍ的试样各向异性比为4．72, 层理间距为20ｍｍ的试样各向异性比为4．46,均属于高各项异性水平;试样破坏机理主要是剪切滑移和 张拉破坏,以及两者的组合。     

巴基斯坦卡洛特水电站缓倾层状软硬相间边坡变形特性及防治建议

沉积岩层状岩体在地壳表层广泛存在,通常呈软、硬相间的互层结构,岩层各向异性显著。不同厚度的沉积岩层状岩体组合对边坡的稳定性影响很大。以巴基斯坦卡洛特水电站软硬相间岩体边坡为例,研究了该类岩体的结构、力学特性、地下水分布及其对工程边坡的影响,总结了该类岩体构成的自然及人工边坡的主要失稳破坏模式,分析了其产生的原因,并提出了相应的防治措施,以供类似工程参考。     

基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算

地下硐室围岩因结构面存在稳定性显著降低,且受结构面影响难以进行力学参数室内试验测定,导致不同围岩力学参数难以准确表示。提出一种采用分析分解模型数值试验估算围岩力学参数的新方法,依据围岩分类体系结果,借助FracSim 3D程序构建不同围岩类别的三维结构面网络模型,并通过x,y,z方向截取二维结构面网络图以反映岩体各向异性特征,实现构建分析分解模型;之后,应用已有试验成果将分别得到的对应的完整岩块及相关结构面的力学参数值作为模型基本输入参数;最后,应用有限元法(Phase 2D程序)建立其对应的岩体结构数值模型,通过有效控制边界条件实现对单轴压缩、三轴压缩等试验的模拟,即实现用宏观等效的岩体模型来预测岩体强度与变形特性,进而完成对不同类别围岩力学参数值的确定。     

老挝Nam OU8水电站枢纽区岩体结构面特性

根据勘察成果资料，对老挝Nam OU8水电站枢纽区岩体结构面特性进行了探讨，着重对岩体结构面的类型、物质组成和物理力学性质进行了分析研究，为坝基岩体质量、隧洞围岩分类、坝基抗滑稳定验算及建基面的选择和坝基处理提供了基础地质资料。