高压富水地层水工隧洞衬砌外水压力确定与应对措施

针对高压富水地层外水压力带来的衬砌设计难题及安全稳定问题,整理分析了多个实际工程外水压力监测成果,结合室内模型试验,研究论述了水工隧洞衬砌外水压力与所赋存环境岩体地下水活动状态以及衬砌排水能力间的关系;为解决采用传统复合衬砌可能存在的底板外水压力较大的偏压问题,提出了一种新型复合衬砌结构型式,并从控制渗流量及外水压力角度,对富水地层水工隧洞渗控设计标准进行了探讨。结果表明：水工隧洞衬砌外水压力主要受衬砌排水系统排水能力控制,同时与所赋存环境岩体地下水活动状态相关,依照规范中推荐方法确定外水压力具有明显不足;所提出的新型复合衬砌结构型式,可有效解决由于排水孔降压范围有限、底板外水压力较大导致的偏压问题;建议采用复合衬砌结构的水工无压隧洞允许排放量选择为3.0m3/(m·d),衬砌外水压力不超过0.5MPa,设计中可依据该标准确定排堵水结构相应参数。研究结果可为富水地层水工隧洞外水压力应对措施的选择提供技术支撑。     

边坡锚固与加固协调作用机制研究

边坡与边坡加固措施是相互作用的,这种相互作用使得加固措施的协调分担机制变得十分复杂,很难通过常规数值计算确定。提出一种基于现代数值模拟技术,通过构建一种失稳状态下的边坡算例,并对其进行加固措施模拟的方法解决这一难题。研究预应力锚固、抗剪洞2种加固措施独立及不同组合条件下的协调分担机制,进行综合加固措施的优化组合研究,在此基础上提出综合的边坡加固设计方法。     

寻优方法在岩体结构面连通特性和综合抗剪强度研究中的应用

首先，通过一简单的算例，详细介绍了遗传算法和动态规划在复杂的岩体结构面网络中搜索抗剪力最小的结构面组合的方法，进而将两种方法进行对比，并通过实例说明两种方法的寻优结果是一致的。最后，讨论了剪切边界条件的选取对计算结果的影响。实例分析显示，固定剪切路径端点情况下的寻优计算的结果与不固定剪切路径端点情况下的寻优计算的结果是不同的，前者得出的连通率较小，综合抗剪强度较大。     

旁压试验反演邓肯-张模型参数方法研究

研究了联合室内模拟试验和现场旁压仪试验综合确定邓肯 -张E-B 模型有关参数的方法。内容包括 :①采用邓肯 -张E-B 模型和有限元方法 ,对旁压试验机理进行数值模拟 ;②研制采用阻尼最小二乘法非线性优化理论 ,依据实测旁压曲线 ,进行土体本构模型参数反演的方法和计算机程序 ;③在对模型各参数敏感性分析基础上 ,以室内试验结果为初值 ,对某工程地基覆盖层现场旁压试验实测曲线进行E-B 模型参数的反演分析。为实际工程的计算分析提供了更为可靠依据     

用离心模型研究岩石边坡的倾倒破坏

用两种材料的离心模型研究边坡倾倒破坏机理。石膏材料做的试验说明，数值模型不仅能模拟块状岩体的倾倒过程，而且能合理地考虑锚索的作用；人工石材料作的试验发现，运用数值模型分析离心模型试验时，只有考虑裂缝对材料的影响以及对岩体抗拉强度进行等效修正，两者才能获得一致结果。此外，试验还证实了破坏面是一个在坡趾处位置较深的双折线型滑面     

地下洞室群围岩稳定性分析及其结果的可视化

大型地下洞室群的稳定性是地下水电站面临的一个关键问题,三维非线性有限元方法常常用于评价地下洞室群的稳定性。介绍了有限元方法用于评价地下洞室群稳定性的基本方法,包括岩体本构模型的选择、非线性迭代方法、围岩失效准则、围岩稳定性评价指标以及锚杆和锚索等支护结构的模拟方法。为了实现计算结果的可视化,基于面向对象思想开发用于地下洞室群围岩稳定性分析的可视化软件系统。该软件能够方便绘制各物理量的空间等值线和空间矢量图形,并能显示结构变形以及失效破坏区的分布。除此之外,该软件还可以显示包括锚杆和锚索在内的锚固结构的空间图形和应力情况。最后,采用提出的计算方法和开发的可视化软件进行了工程实例分析。结果显示,提出的计算方法是合理有效的,所开发的可视化软件在计算结果的评价方面显示强大的功能。     

岩体随机结构面三维网络的生成和可视化技术

在总结随机结构面网络模拟研究关于结构面三维网络生成和可视化成果的基础上,假定结构面为Baecher圆盘形,考虑结构面大小、位置、产状、隙宽等要素,采用泊松随机过程生成随机结构面网络的样本单元。其中较为详细地介绍了利用结构面的空间几何关系获得结构面网络的交会信息方法,利用FORTRAN90编程语言编制生成三维结构面(渗流)网络的专用程序FRCGEN-3D,该程序也适用于三维结构面网络模拟研究岩体楔形体稳定和连通率求解问题。为使复杂的三维结构面空间几何关系得到展示,进一步借用OPENGL强大的图形处理编程功能,在此基础上完善了一套完整的三维结构面网络模拟专用的可视化系统V-FNW。该可视化系统具有交互界面和三维图形渲染、旋转、交切等功能,为结构面网络模拟研究岩石力学和裂隙网络水力学提供了一个可视化平台,具有相对广泛的应用价值和研究价值。     

三峡左岸坝段三维抗滑稳定性分析

三峡大坝左岸由于建基面抬高，大坝建于一个边坡之上，同时边坡内部存在定位的长大裂隙，其抗滑稳定受到普遍关注。目前大多数的工作均局限于二维领域。基于三峡工程的极端重要性。采用边坡稳定三维上限解分析方法对三峡左岸坝段进行三维稳定分析，研究三维效应对安全系数的影响。该方法具有理论基础严格，计算简捷的优点，它是二维的Sarma法在三维条件下的扩展。计算结果表明，三维安全系数比二维安全系数有明显的提高。     

重大水利工程下矿产开采对其安全影响评价及加固措施研究

针对我国矿产资源开发给相关重大水利工程的安全带来隐患这个严重的现实问题,结合实际工程,首先根据相邻矿区开采沉陷现场监测曲线,运用数值模拟方法对杨村矿区岩土体力学参数进行反演分析;然后利用数值模拟软件中的弹塑性模型和流变模型及概率积分法开展煤层开采对西淝河左大堤安全的影响评价。根据现行国家相关规程和我国40多年堤下开采实践经验,初步提出西淝河左大堤受采动影响的抗变形控制指标和折减指标。在上述研究成果的基础上,最后推荐方案3（距堤600 m）为正式开采方案及提出综合防护措施,为解决类似工程,如南四湖、南水北调工程中线总干渠压煤开采等提供一定的借鉴。     

三维结构面连通率的随机模拟计算

通过对裂隙岩体中大量随机分布的结构面调查资料的统计分析，得出结构面分布的统计规律，运用随机模拟的方法，建立了裂隙岩体的三维结构面网络。通过三维结构面网络图像，在大量实际工程岩体破坏面特征调查的基础上，提出了三维结构面连通率的概念，并应用岩桥破坏机理，选取通过破坏面的结构面，采用三维曲面拟合的方法，建立了三维结构面连通率的计算方法。