荷载与水共同作用对红砂岩蠕变特性的影响

在岩体工程中，岩石往往受到荷载和水的共同作用。为了研究岩石在荷载和水共同作用下的蠕变力学性质，将红砂岩试件浸没在水中并施加不同应力水平，进行单轴压缩蠕变试验。通过比较浸水试件和表面密封的饱和及干燥试件的蠕变力学参数，研究了荷载与水共同作用对红砂岩蠕变特性的影响。结果表明，浸水试件的长期强度最小，饱和试件次之，干燥试件最大；而且浸水试件稳态应变率最大，饱和试件次之，干燥试件最小。从损伤力学及裂纹扩展的角度来看，环境中的水分持续运移到由于蠕变变形产生的新裂隙中，加剧了水对岩石的物理力学作用是导致浸水试件的蠕变特性更加显著的原因。试验结果对岩体工程的监测及稳定性分析具有一定的指导意义。当对岩体工程进行稳定性计算分析时，建议依据荷载与水共同作用条件下的试验结果选取岩石力学参数。     

利用砼／基岩剪力试件进行岩体变形试验探讨

利用砼／基岩剪力试件进行岩体变形试验，可以节约经费和时间，但如何进行试验准备和计算弹性模量还存在一些问题，本文作者通过实践和理论推导，及参照这两种试验的规程提出一套利用砼／基岩剪力试件进行岩体变形试验和计算的方法。     

广东清远抽水蓄能电站 地下厂房岩体结构面直剪试验

广东清远抽水蓄能电站地下厂房规模大,围岩稳定性分析需要获得岩体结构面的抗剪强度参数.采用同一试件施加不同法向应力的单点直剪试验方法对各组结构面进行了直剪试验,试验表明:该工程地下厂房岩体结构面具有较高的抗剪强度,对围岩稳定有利.试验为工程设计提供了依据,为今后同类工程的岩体结构面直剪试验积累了经验,具有借鉴价值.     

关于卸荷岩体尺寸效应的数值仿真研究

准确地估计岩体的强度和变形参数，对于实际工程的设计和施工以及边坡岩体的稳定性分析，都具有十分重要的意义。而含有多级裂隙岩体的参数确定，一直是岩土工程中的一个重要及困难的问题。以某电站厂房开挖边坡为工程背景，运用数值仿真模拟试验方法研究了卸荷岩体的尺寸效应问题，并采用先小尺寸后大尺寸、先小裂隙后大裂隙、逐级模拟的分级计算方法，取得了边坡岩体的卸荷宏观力学参数。     

怒江松塔水电站坝址区岩体力学性质试验研究

对怒江松塔水电站坝址区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、岩块室内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,得到了岩块的物理力学性质参数.然后用岩体工程分类及Hock-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,为水电站大坝设计提供计算参数.     

岩体工程力学参数取值方法研究Ⅰ:原位试验与定量类比

针对合理确定岩体工程力学参数的难题，在原位试验技术、定量类比方法和数值仿真试验等方面开展了系统研究，形成了包含“一设备、一库、一平台”综合确定岩体工程力学参数的方法体系。本文研发了适用于常规地质钻探的岩体质量随钻测试和岩体力学参数原位试验设备，建立了依据随钻实测参数评价岩体质量的方法以及岩体强度、耐磨性指标与随钻参数的定量关系，提出了通过孔内弹模剪切试验快速获取不同岩层岩体抗剪强度和弹性模量的技术和方法；同时，构建了包含81个工程681组不同类型岩体抗剪强度试验资料数据库，深入研究了不同类型岩体抗剪强度参数的统计特性，提出了基于Bayes方法和可靠度理论，利用大样本数据库资料和少量具体工程试验成果来确定岩体参数的定量类比方法。     

鱼潭水电站坝基岩体力学特征及参数选择

坝基岩体力学参数的选择是否合理，关系到工程的造价和安全运行。鱼潭水电站前期勘测工作，加强坝基基本地质条件调查的同时，注重岩体力学性质的测试。通过对坝基岩体力学特征的研究，采用适宜的分析计算方法，并结合地质条件，上部建筑物的工作状况及可能实现的工程措施的综合分析，为工程设计和建设提供了较为合理的参数，工程投资至今。     

坝区岩体压缩蠕变参数的数值反演

根据大岗山水电站坝区现场承压板压缩蠕变试验资料,在坝区软弱岩体压缩蠕变模型识别的基础上,建立了坝区岩体蠕变参数反演的数值分析方法,该方法可以真实模拟现场承压板的压缩蠕变试验过程和试验点的地层分布与地质状况.采用数值反演有效得到坝区试验点岩体的压缩蠕变参数且数值反演计算变形值与实测变形值基本相近,较好反演了坝区岩体的蠕变力学参数,这为坝区边坡工程的稳定性评价与分析提供了技术参数保证.     

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。     

阿尔塔什水利枢纽右岸高边坡岩体强度参数确定的经验方法研究

在大型水利水电工程中,岩体强度参数是工程设计中的重要参数,强度参数的合理取值对工程设计、施工以及安全复核具有重要影响。新疆叶尔羌河阿尔塔什水利枢纽工程中,右岸高边坡的稳定对于整个枢纽工程具有决定性的作用。在右岸边坡岩体质量调查基础上,利用GSI方法对边坡岩体进行质量评分,结合提出的岩体质量分类标准,进行了右岸边坡岩体强度参数的估算。在参数估算结果基础上,参考我国水利水电工程中现行的工程地质勘查相关规范中给出的各类岩体建议值以及以往工程中相关资料,提出了阿尔塔什水利枢纽工程中右岸高边坡岩体强度参数的建议值。     

“工程岩体分级”国家标准在高坝洲工程的应用

采用国家标准《工程岩体分级标准》（送审稿１９９１年）,对高坝洲坝基岩体划分的各基本地质单元,抓住其岩石坚硬程度和岩体完整程度这两大复合分级因素,平行地进行定性分级。在着重考虑其质量和稳定性的基础上,给出了各级岩体的物理力学参数范围值,这些参数值含有岩体综合物理力学特征,这更有利于从整体上反映工程岩体的质量和稳定性能。     

岩体工程力学参数取值方法研究Ⅱ：数值仿真试验

针对复杂节理岩体力学参数确定的瓶颈难题,对复杂节理岩体数值仿真试验开展了深入系统的研究,提出了基于岩体结构面网络计算机模拟的岩体结构定量化表征方法,以及基于拓扑矩阵表达和虚拟节理处理的数值试样快速生成技术,通过在数值流形法中引入断裂力学理论建立了复杂节理岩体受力、变形、破坏、扩展直至贯通的全过程模拟方法,在此基础上构建了节理岩体数值仿真试验平台,为通过仿真试验确定节理岩体的工程力学参数提供了一条新的途径。     

软弱岩体蠕变模型辨识与参数反演

压缩蠕变试验是了解岩体蠕变力学特性的重要手段。通过对大岗山水电站坝区软弱岩体现场压缩蠕变试验资料的分析，揭示坝区软弱岩体具有瞬时弹性变形、减速蠕变和弹性后效特性。通过对各种流变组合模型的辨识，确定采用广义开尔文模型来反映坝区软弱岩体的压缩蠕变特性。根据辨识的蠕变模型推导出了刚性承压板边缘岩体表面的压缩蠕变变形计算公式，据此采用优化反演法获得了坝区软弱岩体的瞬时弹性模量、黏弹性模量和黏滞系数等蠕变参数，从而为坝区边坡加固设计和稳定性分析提供了重要的岩体流变参数资料。     

弹性波测试在三峡工程建基岩体检测中的应用

对三峡工程重要建筑物的建基岩体进行弹性波检测，既可获得建基岩体的主要物理力学参数，为建基面的最终处理和验收提供科学依据，又可为整个枢纽建基面质量提供永久可查的弹性波检测存档资料。阐述了弹性波检测技术在方法，结合混凝土纵向围堰建基面检测的实例，研究了弹性波检测中岩体波速的标准值问题；岩体完整性系数及岩体波速的统计规律；岩体波速与岩体质量分级的关系等，为今后三峡工程大规模开展建基面检测建立了模式。     

TBM净掘进速度预测模型发展现状及参数分析

TBM净掘进速度预测模型能为隧道施工方法选择、施工进度安排和成本估算提供科学依据。本文对国内外32个典型模型开展参数定性和定量分析。根据各模型建模原理可将参数输入过程划分为按逻辑和组合关系输入、作为修正参数输入、直接输入参数三种类型。评价TBM掘进速度的岩体参数以单轴抗压强度、岩石质量指标、隧道与结构面夹角和岩石脆性指数居多,机械参数主要是单刀推力和刀盘转速。通过调整岩体工程特性关键参数影响区间以及引入机械参数,可将钻爆法岩体分类(RMR、RSR、Q_(system))应用到TBM净掘进速度预测。模型参数选取需要权衡简易性和准确性,参数太少虽然简易但影响预测精度,参数过多会导致实际操作繁琐而不利于工程广泛应用。参数选取合理、组合恰当以及权重分配符合实际是净预测模型准确可靠的关键,随着对掘进过程和破岩机理的深入理解,开展与岩-机作用相关的新评价参数研究将是未来发展趋势。     

基于数值模拟的未扰动岩体变形参数反演方法

受开挖卸荷影响,硐壁表层岩体与深部未扰动岩体的变形特性会有所差异。现有规程在处理变形试验数据时,没有考虑这一差异,将承压板下的岩体看作均质体,得到的是均质体的综合变形参数。在此基础上作了改进,将承压板下的岩体看作双层介质,上部为松动圈,下部为未扰动岩体,基于数值分析和优化设计理论发展了一套分层模量反演方法。将分层反演方法用于研究某水电站坝址区未扰动岩体变形参数,结果表明：分层反演所得岩体变形参数更能反映实际岩体的真实情况,能够有效弥补常规分析方法的不足。     

基于钻孔图像的结构面分布分维数计算方法

在工程实践中,对岩体结构面分布的分维数进行实测往往存在一定的难度,但是采用钻孔摄像技术既能够准确获取布设的钻孔内各项地质信息,而且形成的钻孔图像能够直观地反映钻孔中岩体结构面的特征参数,因此提出了一种基于钻孔图像的岩体结构面分布分维数计算方法。该方法的原理是:首先,通过钻孔图像获取研究区域内各钻孔内的岩体结构面的特征参数(包括倾角、倾向、隙宽、间距);然后,根据各钻孔之间的连通判断准则,判断区域内各钻孔结构面的连通性,并估算出研究区域内结构面的迹长值,同时参照钻孔的孔位及深度信息,来界定研究区域模型的范围;最后,结合Monte-Carlo法,建立岩体结构面分布的三维网络模型,根据分维数计算方法,求解模型各研究面的分形维数,并将3个钻孔的整体连通模型和各钻孔模型所得到的分维数开展对比分析。结果表明,该方法的计算结果与其他评价方法的结论一致。     

大型抽水蓄能电站地下厂房围岩变形时效特征和反馈分析

丰宁抽水蓄能电站地下厂房洞室群的施工期围岩变形具有量值大、时效特征明显、不同深度围岩均可能发生变形的特点。为研究该地下厂房围岩变形时效特征,基于工程地质条件和监测数据,开展围岩变形机制研究。分析结果表明:地下厂房围岩变形的分布特征和时效特性,既与围岩在开挖卸荷后所出现的岩体质量下降、围岩强度减小、岩体蚀变现象有关,也与围岩内存在节理裂隙或断层等不连续地质结构在开挖卸荷作用下易发生张开或错动有关。采用由伯格斯流变模型与带拉伸截止限的摩尔-库伦塑性屈服准则组合而成的复合黏弹塑性模型,进行围岩流变力学参数反演,获得了与监测值吻合较好的围岩变形和变形时程曲线计算结果。根据洞室群围岩开挖支护稳定性分析结果,可知截至主厂房第V层开挖支护完毕,洞周围岩局部变形和塑性区深度均较大,且塑性区贯穿主厂房和主变室洞间岩柱,围岩稳定性总体较差。因此,主厂房在第V层开挖完毕后暂停继续下挖,专门进行洞室群的系统性加强支护是必要的。     

考虑围压效应的块状节理岩体变形破坏数值模拟

节理岩体变形模量是深部岩体工程设计及稳定性分析的重要设计参数,开展围压对节理岩体变形特征及破坏形态的研究具有重要意义。采用离散元数值模拟与室内试验测试相结合的研究方法,开展不同围压条件下含两组预制节理的块状节理岩体三轴压缩变形破坏数值模拟研究,主要结论如下:（1）块状节理岩体的变形模量随着围压的增大而增大,当围压超过4 MPa时,变形模量的变化趋于平缓;（2）块状节理岩体的破坏模式分为两种:一是产生沿着已有节理面的滑动破坏;二是产生穿过整个岩体的剪切破坏,且随着围压的增大,块状节理岩体的破坏模式由节理滑动破坏向岩块剪切破坏转变;（3）对于1+2、2+3、3+5和5+7块状节理岩体模型,发生破坏模式转变的围压分别为0.5、1.0、4.0和4.0 MPa。