分形几何及其在岩土力学中的应用

本文介绍了分形几何的基本概念,并建议将其在实际问题中的分析和应用归结为三种方法。然后就分形几何在岩土材料孔隙的几何图形,岩石的破碎、损伤和断裂,以及岩石节理面的粗糙度等问题中的应用进行了详细的讨论,以说明分形几何为岩土材料的复杂力学问题的研究提供了一种崭新的有力工具。     

深部开采岩体力学研究

深部开采工程中产生的岩石力学问题是目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点，同内外学肯通过理论研究、室内及现场试验研究取得了大量的成果。总结分析了深部开采与浅部开采岩体工程力学特性的卜要区别，主要表现在“三高一扰动”的恶劣环境、5个力学特性转化特点、4个方面的矿井转型、6大灾害表现形式。针对深部工程所处的特殊地质力学环境，通过对深部工程岩体仆线性力学特点的深入研究，指出进入深部的工程岩体所属的力学系统不再是浅部工程田岩所属的线性力学系统，而是非线性力学系统，传统理论、方法与技术已经部分或相当大部分失效，深入进行深部工程岩休的基础理论研究已势存必行。     

基于工程体与地质体相互作用的两体力学模型初探

针对大坝和坝基、坝肩和库岸相互作用传统的一体两介质模型,提出了两体力学模型的基本概念、研究思路以及应用范围;阐述了一体两介质力学模型与两体力学模型之间的差异,并用单轴压缩实验进行了验证;建立了重力坝和坝基相互作用的两体力学模型,为大坝与坝基的整体稳定性研究与评判提供了一条新的途径。     

砂岩拉伸过程中的能量耗散与损伤演化分析

岩石作为一种非均质的复杂地质材料,其力学响应表现出明显的非线性和各向异性特点。借助先进的试验测试系统,可以对岩石进行直接拉伸试验,从而在现有大量压缩试验的基础上进一步完善对岩石基本力学行为的研究。通过砂岩的循环拉伸试验研究发现,拉伸过程中外载所做的总功除了引起岩石弹性变形能的增大外,还有一部分被耗散掉从而导致岩石发生不可逆的损伤。在对能量耗散进行分析的基础上,可以建立岩石的损伤演化方程,并通过试验测定相应的参数指标。试验研究和理论分析表明,基于能量耗散分析建立的岩石损伤演化方程可以较好地描述岩石的损伤演化过程。     

钢纤维对混凝土裂纹的抑制及其对抗渗性能的影响

按照高强度 (HSC)与普通强度 (NSC)两个系列分别配制了素混凝土与钢纤维混凝土。通过劈裂试验测试了混凝土的抗裂纹扩展能力与卸载后的裂纹闭合能力 ,获得了具有不同扩展宽度的裂纹 ;然后通过对带裂纹试件的水渗透性试验 ,确定了裂纹宽度COD (CrackOpeningDisplacement)对混凝土渗透系数Kf 的影响关系 ;通过研究劈裂试验中获得的纤维对卸载后裂纹闭合能力的提高关系 ,可以推知纤维对渗透系数的影响。试验发现 ,由于HSC对纤维的握裹力高等原因 ,卸载后钢纤维HSC的裂纹闭合能力高于钢纤维NSC ,因此 ,钢纤维HSC的水渗透性低于钢纤维NSC。     

孔隙岩石的SHPB试验研究

利用分离式Hopkinson压杆装置测量砂岩的动态力学特性，分析冲击过程和砂岩能量耗散过程，进一步讨论孔隙率对人造岩能量耗散的影响。试验结果表明：利用。维应力波理论得到动载下砂岩的应力-应变关系曲线，有助于在数值模拟计算中选择合适的模型和参数；山于砂岩中存在大量的缺陷（微裂隙、空洞和孔隙等），故在冲击载荷作用下具有明显的压剪破坏形式：孔隙率对冲击载荷作用下岩石能量耗散起着重要作用；在冲击载荷作用下，随着岩石孔隙率的增加，岩石耗散的能量也增加。     

基于工程体-地质体相互作用的接触面变形破坏研究

针对工程体与地质体的相互作用机制,研究工程体和地质体之间不规则接触面的性质和表征方法;提出立方体覆盖的新方法来直接测量表面分维,提高了测量精度.利用光贴片试验研究不同接触形态地质体与工程体共同作用的界面效应(界面的变形、破坏和滑移规律).开发了具有非均匀性和分形特性的接触面单元,建立了具有接触面特性的两体(工程体与地质体)力学模型.研究碾压混凝土坝和岩基两体相互作用的破坏模式和影响因素,以客观评价大坝整体的稳定性问题.应用断裂力学研究碾压混凝土坝和坝基两体相互作用时不规则坝踵裂缝扩展的稳定性,获得了裂缝扩展的临界长度和荷载,研究结果表明:两体接触面的粗糙性阻碍了裂缝的扩展.     

我国煤炭科学产能不宜超过38亿t

2009年我国煤炭产量达到30.5亿t,煤炭产量占一次能源比重的77.2%,万元GDP煤炭消费1.1 t,煤炭生产弹性系数0.7,煤炭消费弹性系数0.6。一系列数据说明:我国经济增长对煤炭的依赖性之强短时间内难以扭转。同时,另一组数据也说明了这种依赖背后的代价:2009年全国煤矿生产事故死亡2 631人,百万吨死亡率为0.86,是美国的近10倍。但是,如果我国每年只开采10亿t地质条件好的大型煤矿,百万吨死亡率将同美国相当。可是,为了满足经济发展对能源需求的增长,超采成为不得已的选择,2000-2009年,我国煤炭生产以年均8.2%的速度增长。那么,我国煤炭的科学产能究竟应是多少?通过对资源储量、安全高效、水资源、生态环境等约束条件下的产能分析,适宜我国2030-2050年煤炭工业可持续发展的科学产能规模不宜超过38亿t。     

岩体中渗流形貌演化的随机理论描述

基于砂岩中流体渗流的细观实验 ,引入随机理论描述了渗流边界的演化过程 ,研究了孔隙介质细观结构对渗流行为的影响 ,揭示了渗流边界出现复杂形貌的机理。实验结果初步证实了随机理论分析的正确性。     

考虑体矩作用的增量有限元方程

应用有限变形S－R分解定量,给出有外加体矩作用的情况下能量原理的功率形式,了有外加体矩作用的增量虚功率原理及相应的有限无限元基本方程,为解决工程实际中的大变形大转动问题奠定了理论基础。