加锚节理岩体断裂损伤模型及其应用

基于等效应变能原理，在分析压剪、拉剪应力状态下加锚节理面的受力与变形特点的基础上，运用断裂损伤力学的方法建立了加锚断续节理岩体的本构模型及其损伤演化方程，并将该成果应用到黄河小浪底水利枢纽工程地下厂房洞室群施工稳定性分析中.结果表明，该模型能较好地反映加锚节理岩体力学特性及开挖卸荷过程中围岩渐近破坏的规律。     

加锚节理岩体的弹～粘塑性有限元计算

本文分析了锚杆对节理岩体的作用机制，探讨了加锚节理面抗拉、抗剪性能的改善，导出了加锚节理岩体的本构方程，分析了锚杆，节理，岩块联合工作的基础上，编制了三维非线性有限元程序，为锚杆的工程应用提供了一个分析的途径。     

加锚节理岩体的弹—粘塑性有限元计算

本文分析了锚杆对节理岩体的作用机制，探讨了加锚节理面抗拉、抗剪性能的改善，导出了加锚节理岩体的本构方程，在分析锚杆，节理，岩块联合工作的基础上，编制了三维非线性有限元程序，为锚杆的工程应用提供了一个分析的途径。     

岩质边坡卸荷裂隙加固锚杆的增韧止裂机制与效果分析

本文研究了岩质边坡卸荷裂隙加固锚杆的加固机制与效果。文中以加锚裂纹面的变形协调条件推求锚杆的等效桥联应力与止裂韧度增值；运用损伤加筋体的自一致理论建立加锚卸荷裂隙带的本构关系，并从加锚裂纹的断裂扩展过程建立演化方程。文中还提出了桥联锚杆的杆体屈服与拉断，杆体与孔壁围岩胶结面的粘滑与脱胶拔出等失效与破坏的强度准则，最后，将其应用于某水电站右岸泄水道边坡开挖与加固的稳定性分析中。     

粘结式非预应力锚杆的工作机理及其数值分析

文献探讨了加锚节理岩体的本构方程及其数值分析，它是建立在对锚杆工作的物理本质充分研究的基础上，本文研究了粘结式非预应力锚杆的工作机理，并探讨了将其引入数值分析的方法，作为对文献的补充。     

加锚节理岩体流变模型及三维弹粘塑性有限元分析

本文考虑锚固件在节理面上的局部行为，提出了一种新的加锚节理岩体流变模型，在此基础上推导了弹粘塑性本构关系并编制了三维有限元程序.实验室试验证实了模型的合理性.对某工程船闸闸首进行分析，得出了有关应力和变形及稳定性的认识。     

混凝土静,动力双剪损伤本构理论

本文根据双剪应变理论，利用单轴拉伸和单轴压缩状态下混凝土的损伤应变阈值，建立起混凝土的初始损伤面和多轴应力状态下混凝土的损伤演化方程，并推出了多轴状态下混凝土的损伤本构方程。文中还利用单轴状态下动力损伤与静力损伤之间的关系，类推出多轴状态下动力损伤与静力损伤之间的关系，从而建立起混凝土在多轴状态下的动力损伤本构模型。     

单轴压缩下水泥砂浆本构关系的试验研究

为探讨水泥砂浆材料在不同应变率条件下的本构关系，进行了水泥砂浆单轴压缩试验，试验分析得出，砂浆材料是率相关的，砂浆的初始损伤的演化发生在应变值达到0.7～0.9倍应力峰值对应的应变值之后。据此，在标准线性固体模型的基础上，考虑损伤内变量的演化，建立了应变率相关的水泥砂浆的非线性黏弹性损伤模型。通过数值计算表明，试验数据和本文本构方程的吻合较好。     

裂隙岩体的渗流场与损伤场耦合分析模型及其工程应用

利用流体扩散能量叠加原理，建立了裂隙岩体介质的渗透张量数学表达式。综合运用断裂力学和损伤理论，探讨了复杂应力状态下多裂隙岩体的本构关系以及压剪裂纹的启裂准则，建立了裂隙岩体在压剪，拉剪应力状态下损伤演化方程，给出了裂隙岩体损伤场与渗流场耦合方程。在此基础上，用已编成的有限元计算程序对三峡永久船闸高边坡稳定性进行了分析。     

基于畸变能理论的岩石损伤本构模型研究

加-卸载岩石损伤本构模型是预测压气储能硐室长期稳定性的关键,气压对围岩的作用力是反复变化的,目前能适用的本构模型较少,因此,提出一种能够描述分等级加-卸载的岩石损伤本构模型。根据岩石微元强度服从畸变能理论和Weibull 随机分布,建立了一种能够描述分等级加-卸载的岩石损伤本构模型。 通过试验对本构模型进行验证,并结合岩石单轴分等级加-卸载试验数据, 对分等级加-卸载的岩石损伤本构参数进行敏感性分析,确定参数的具体物理意义及参数演化与分等级加-卸载的关系。分等级加-卸载的岩石损伤本构模型参数物理意义明确,便于拟合,能够较好地符合工程实际情况。     

引江济淮工程软岩及膨胀土边坡锚固现场试验

引江济淮试验工程河道边坡存在膨胀土及软岩,考虑耐久性引入GFRP锚杆加固边坡。为了比较GFRP锚杆和钢筋锚杆的锚固效果,开展现场水位升降试验,观测相同地质条件、不同加固方式下锚杆荷载和边坡位移差异。结果表明:GFRP筋和钢筋框架锚杆加固河道边坡时,水位升降导致的边坡位移相近且均小于2.2 mm,锚杆应力峰值远小于各自抗拉强度,两种锚杆的锚固效果相近;GFRP锚杆承担荷载小于钢筋锚杆,且无水期荷载表现更稳定;在无锚固条件下,水位升降10 m仅影响边坡1 m深度内的软岩,加长锚杆对提高软岩边坡稳定性无明显作用;水位骤降时,5 m长GFRP无框架锚杆应力和加固区边坡位移增量分别为1.21 MPa和1.38 mm,而8 m长GFRP框架锚杆应力和加固区边坡位移无明显变化,框架锚杆加固形式效果显著占优。具有低模量特征的GFRP锚杆与膨胀土和软岩具有较好的变形协调性,控制相同变形量需要承担的荷载较小,更有利于边坡耐久性。     

青石梁结构体稳定性计算及其综合治理措施

青石梁结构体位于某电站右岸坝前,其稳定性直接影响下部进水口施工与运行安全。本文在查明该结构体及其外围地质条件的基础上,采用刚体极限平衡法对其进行了稳定性计算,计算结果表明,该结构体在地震作用的特殊荷载组合工况下,其整体抗滑稳定性偏低,必须对其进行工程处理。据此本文采取了锚索、锚筋桩及系统锚杆、混凝土护坡等深层、表层相结合的加固措施,即选用锚索加固结构体整体稳定性,同时又针对结构体表部倾倒一滑移型局部失稳破坏模式,采用锚杆、混凝土贴坡等进行边坡表层加固,并在此基础上,于结构体及其外围布置了监测系统。经计算,加固后的结构体稳定性满足设计要求。     

水岩作用下裂隙岩体变形特性试验研究

为了解水岩作用对完整岩体及损伤裂隙岩体变形特性的影响,在一定应力状态下将岩样预压损伤后,分别在0 MPa、0.4 MPa、0.8 MPa的水压力缸中密封浸泡30 d再进行重复加载破坏试验。试验结果表明:经预压破坏后,未浸水的裂隙岩样在不同围压下再次加载至完全破坏时,极限应变变化幅度较小,低于7%,弹性模量降低12%~23%,变形模量降低3%~5%,极限应变、模量变化与围压之间没有明显关系;压力水浸泡对岩体软化作用明显,经预压破坏含有裂隙的岩体,浸泡后再次加载时,极限应变增加0%~37%,弹性模量降低28%~61%,变形模量降低32%~57%。相同围压下,含预压裂隙岩样在浸泡后的强度相比完整岩样未浸水时有较大幅度的下降。比较不同水压浸泡后裂隙岩样,随着浸泡水压的增大,岩样强度降低程度越大;随着围压的增大,岩样强度随水压增大降低的程度逐渐减小。含预压裂隙岩样若不考虑压力水浸泡作用,第二次加载强度与第一次加载相比亦有所降低,围压越大,降低程度越小,裂纹对岩体强度的影响越小。与"完整"岩体相比,裂隙岩体对水软化作用更加敏感,长期浸泡后岩体力学性质弱化明显,更易产生不稳定问题。     

裂隙岩体渗流新模型

为适应网状和层状渗透结构，根据多边形裂隙网络理论．确立了裂隙网络生成的原理和方法，系统地推导了在渗流和应力耦合作用下裂隙岩体渗流模型。并结合拉西瓦水电站坝区岩体裂隙构造的特征，进行了渗流计算和分析；还与连续介质和裂隙网络渗流模型进行了计算比较。     

岩体锚索预应力筋材料强度利用系数探讨

首先系统总结了当前锚索预应力筋材料强度利用的设计理论与一般取值标准，并分析了预应力筋材料强度利用系数与锚筋及锚固体系安全度的相关性。进而系统论述了影响岩体锚索预应力筋应力的基本因素，并在此基础上结合工程数据论证分析，提出了依据目前的设计标准，我国岩体预锚工程应用中普遍存在锚索材料安全度偏低的问题，并分析了问题的严重性。最后通过分析研究，提出了笔者对我国岩体锚索预应力筋强度利用取值的看法与建议。     

楞古水电站厂址区岩体松动类型研究

楞古水电站前期勘查发现自然边坡存在岩体大范围松动现象,主要表现为岩体结构面普遍张开、碎裂化程度高、围岩应力低、自稳性差。针对这一特殊的岩体结构,对岩体的松动类型和变形破坏特征进行了研究。通过对边坡岩体进行详细的地质编录和物理勘探试验,重点对节理裂隙的空间发育规律、碎裂结构岩体的空间分布及边坡已有变形破坏模式等方面进行了详细研究,同时结合声波测速、电磁勘探等试验成果,划分了岩体松动类型,归纳了每一种主控因素下的岩体变形破坏特征及破裂松动的演化过程。结果表明:岩体松动类型可划分为卸荷控制型、断层控制型、倾倒控制型以及节理裂隙控制型等4种类型,岩体的松动受浅表生改造和构造活动影响较大,节理化结构加剧了破裂过程。研究成果丰富了已有分类体系,对评价边坡稳定性以及控制地下工程围岩稳定和保障施工安全具有重要指导意义。     

岩质边坡坡率与滑动面倾角对锚固效果的影响

以含结构面的岩质边坡为例,首先采用ANSYS进行建模与网格划分;之后使用FLAC^3D软件内置接触面语句,建立固定的滑动面倾角;最后采用强度折减法求解边坡的安全系数。通过对理论公式的推导与数值模拟结果的拟合,得出如下结论:①在岩质边坡中,通过理论推导,将最优锚固角定义为锚杆自由段承受最大抗滑力时所对应的锚固角。②当坡率固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角增大,安全系数逐渐减小;当滑动面倾角固定时,在最优锚固角状态下,边坡的安全系数随着边坡坡率的增大而减小。③当滑动面倾角固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角的增大,安全系数逐渐减小;当坡率固定时,在最优锚固角状态下,随着边坡滑动面倾角的增大,安全系数先减小后增大。     

基于工程混合物理论的饱和裂隙岩体组合本构模型

为了从理论和数值上分析饱和岩体工程的变形和稳定,需要创建饱和裂隙岩体本构模型。根据工程混合物理论,把饱和多孔介质应变分解为骨架应变、固相基质应变和流体基质应变。通过均匀化响应原理建立了饱和多孔介质的势函数本构理论,提出Terzaghi有效应力决定骨架应变、固相基质应力决定固相基质应变和裂隙孔压决定流相基质体应变等本构规律。根据经典岩体力学理论,把饱和裂隙岩体视为由裂隙构成孔隙的饱和多孔介质,建立了饱和裂隙岩体的组合本构模型。算例分析表明:根据本文理论建立的饱和裂隙岩体组合模型能够合理考虑裂隙流体的浮托力,具有较小的孔压系数和各向异性的受力特性。饱和裂隙岩体组合模型可用于海底隧道裂隙围岩在开挖过程中的流固耦合工程特性分析。     

高陡边坡卸荷岩体群锚效应试验研究

锦屏一级水电站左岸高陡边坡卸荷岩体采用压力分散型无黏结预应力锚索作为主要支护方式,由于锚索吨位大、间距小,卸荷岩体在锚固力作用下出现较大压缩变形,相邻锚索相互影响导致锚固预应力损失,群锚效应显著。为研究卸荷岩体中的群锚效应,根据相似理论制作了卸荷岩体相似材料模型,进行了群锚加固物理模型试验,结合试验数据和Mindlin解分析了岩体的位移、变形、锚固力叠加效应及锚索预应力损失。研究结果表明卸荷岩体中的群锚效应主要包括:①锚索引起的应力叠加对卸荷岩体具有显著的压缩效应;②锚索张拉造成邻近锚索的预应力损失。最后通过试验分析和理论推导得出了群锚作用下岩体的位移及锚索预应力损失率的计算方法。研究认为,合理设置锚索间距和适当增加锚索长度能有效地减小群锚效应造成的锚索预应力损失,并在实际工程中得到了验证。