断续节理岩体渐进破坏数值模拟方法及等效力学参数的测定

工程岩体分级标准一般不考虑工程岩体的本构关系,仅提供黏聚力和内摩擦角,岩石的力学参数及现场小尺度的试验结果也不能直接用于工程计算。针对这一问题,利用岩石及结构面的实测参数建立含随机裂隙的岩体数值模型,模拟裂隙岩体渐进破坏过程,并获取岩体等效力学参数的数值模拟方法。计算结果证实,考虑地应力及卸荷条件下,计算获得的岩体强度参数较基于工程岩体分类体系的经验值高30%~50%,各风化、卸荷区结论一致,数值模拟获得的岩体卸载变形模量与工程实测值反演获得的变形模量一致。采用数值模拟方法获取岩体破坏模式、本构关系及相应的强度、变形参数是可行的。     

以小浪底工程为背景的洞室开挖位移系统分析

采用FLAC3D程序,以小浪底工程为背景对其开挖过程在多因素影响下进行了大量计算工况的二维数值模拟。对毛洞开挖主厂房边墙关键点最大水平位移进行了系统分析,包括相对位移与相对载荷、埋深及弹性模量之间关系的分析,可供大型地下洞室群稳定分析时作参考。     

真三轴荷载条件下大型地质力学模型试验系统的研制及其应用

 为研究深埋、高地应力条件下地下洞群围岩稳定性,新研制大型真三轴加载地质力学模型试验系统,该系统主要由三维钢结构台架装置和液压加载控制系统组成,可实现全三轴应力状态下在侧向施加梯级荷载。在各加载面上研制和布设组合型滚珠式滑动墙,实现新型超低减摩技术。用该系统开展洞群开挖支护的模型试验,在试验技术和模型制作工艺上有了创新和重大改进：采用预制模块堆砌黏结成型的工艺方法制作模型,提高全模型在力学性能上的一致性;采用数字照相变形量测技术、基于光纤Bragg光栅的棒式位移传感器和新研制的高精度光栅尺型微型多点位移计进行围岩内变形量测;新研发施作注浆锚杆和预应力锚索的独到工艺技术;还开展大埋深条件下的超载试验,观察到围岩破坏的发展过程,试验结果还与数值分析进行对比。研究的方法技术及结果将对类似工程研究有一定的指导和借鉴意义。     

考虑开挖卸荷劈裂效应的脆性裂隙围岩位移预测新方法

 针对中国西南地区大型地下水电站厂房高边墙洞室脆性围岩开挖卸荷过程中出现的劈裂破坏这一特殊的工程地质现象,采用直线型滑移裂纹组劈裂简化模型,运用断裂力学、能量分析和裂纹扩展等分析方法,考虑围岩中原生裂隙的存在和在应力条件改变时,原生裂隙产生次生裂纹,继而形成近似平行洞室边墙的陡倾角劈裂裂缝的作用,获得洞室周边围岩的劈裂破坏判据和反映劈裂张开性变形的围岩位移预测新方法。并将新方法应用到锦屏一级水电站地下洞室群实际工程中进行验证,其劈裂破损区和位移预测值均与工程现场监测结果具有较好的一致性。此预测方法将为类似工程优化设计和优化开挖等提供科学依据。     

围压和裂隙水压力对岩石中椭圆裂纹初始开裂的影响

根据线弹性理论,导出了椭圆裂纹边缘的切向应力的表达式。分别给出了单向压力、双向压力、单向压力与裂隙水压力共同作用3种情况下椭圆边缘开裂点的位置、开裂方向和最大切向拉应力值。根据最大拉应力理论,给出了最大切向拉应力和临界载荷公式。结果表明,开裂点、开裂角、最大切向拉应力和临界载荷随椭圆的纵横轴比和倾角的不同而变化,由此可得到最危险的倾角。     

裂隙岩体与地下结构共同作用下的稳定性分析

提出了用岩体能量粒散理论评估岩体稳定性的分析方法,该方法能有效地反映地下洞室变形和破坏状况及裂隙岩体与地下结构的共同作用,为评估地下洞室分期开挖的优劣和优化施工开挖过程提供了一种新途径.     

地下洞群主厂房边墙裂缝带监测与研究

在我国,许多已建或在建的水电站地下洞群工程中经常发现洞室高边墙有陡倾角脆性劈裂带或大裂缝。为了探究大型地下厂房边墙裂缝带的分布情况、发育程度和形成原因,作者以瀑布沟工程地下厂房群为研究对象,在4号母线洞两侧的岩柱打了四个贯穿于主厂房与主变室的观测钻孔,采用钻孔电视成像仪和数字式全景钻孔摄像系统进行观测,得到主厂房下游边墙的裂缝分布状况。观测结果表明,大角度裂隙带的较密集部位,主要出现在距主厂房下游边墙约10m-15m和30m-35m范围之间的岩柱内,且随着时间的推移裂缝条数逐渐在增多。     

岩体裂隙非线性蠕变过程特性与应用研究

从岩体不连续裂隙介质三轴蠕变试验结果，分析了开挖诱致岩体裂隙蠕滑全过程的基本特点。研究了裂隙起裂机制、蠕变扩展规律，讨论了岩体裂隙损伤断裂全过程与裂隙岩体蠕变全过程的耦合关系，并建立了相应的本构模型和分析模型，最后进行了算例分析。     

双江口水电站初始地应力场反演回归分析

初始地应力是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一.根据双江口水电站工程区域实际地质条件以及实测地应力资料,建立了能够反映研究区地貌、岩体结构的地质模型.采用快速拉格朗日计算程序FLAC3D对建立的三维地质概化模型进行计算,在实测点地应力值与计算得到的应力值之间建立多元回归模型,通过多元回归分析,求出最优回归系数.通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,两者在量值上相当且方向上接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,为双江口水电站地下厂房的开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的三维初始地应力场.