基于GIS的岩土工程有限元分析系统集成方法

GIS因具有对空间信息和属性信息强大的管理功能,已在许多领域得到广泛的应用.而岩土工程有限元计算分析实际上也是一个对空间信息和属性信息的分析处理过程,进行GIS和岩土工程有限元计算的融合其优势是明显的.就基于GIS的岩土工程有限元分析过程中的数据前处理、有限元计算、计算结果后处理及可视化等问题进行了研究探讨.     

岩体粘弹性本构模型辨识及其工程应用

探讨从各种粘弹性本构模型中如何确定最佳模型问题。将实际工程岩体视为一个复杂系统,施工中实测获得的岩体随时间的变形视为系统的输出响应。基于解决复杂系统等价数学模型的一般原理,运用最小二乘法、非线性最优化技术和拟合度检验法,提出从粘弹性本构模型的一般通式中来确定具体条件下最佳模型的方法;继而用辨识得到的本构模型对三峡工程高边坡稳定性进行预测预报分析,达到理论分析与指导实际工程紧密结合的目的,从而表明该研究方法的可行性和具有潜在的应用价值。     

岩石细观结构量化试验研究

岩石是一种多尺度材料,以往的研究大多是在宏观尺度下进行的,由于岩石在外部荷载作用下的断裂乃至破坏是由于处于细观尺度的微裂隙的增长和贯通引起的,所以对处于细观尺度的微裂隙进行量化分析,对于了解和研究岩石的力学性质有一定的意义.首先,基于损伤理论建立一套岩石细观量化试验方法,利用扫描电镜对四川锦屏大理岩进行观测,得到大量岩石细观结构图片.基于数字图像处理理论,利用区域生长算法对图片进行处理,并编制相关程序实现图像增强和图像分割,从分割后的二值化图像中提取微裂隙的长度、方位角、宽度、面积和周长等细观信息.然后,利用统计学理论对获取到的微裂隙细观信息进行统计分析,得到各参数的统计规律,进一步利用Monte Carlo理论模拟岩石细观结构体积表征单元.最后,依据几何损伤理论得到岩石细观结构体积表征单元的初始损伤张量,将其引入到G.Swoboda的损伤理论中,模拟得到单轴压缩试验和常规三轴压缩试验的应力-应变关系,并与实际试验的结果进行比较.结果显示可以较准确模拟2种力学状态下的应力-应变关系.     

基于Hoek-Brown准则的岩石损伤本构模型研究及其参数探讨

 在Hoek-Brown准则及假定岩石颗粒服从Weibull函数随机分布的基础上,结合岩石峰后软化的特点,对损伤参量进行合理修正,建立能反映岩石破裂全过程的三维损伤本构模型,并通过试验验证该模型的正确性。研究结果表明,该模型结果与试验结果吻合程度较好。在此基础上,探讨Weibull分布参数及Hoek-Brown准则中参数对岩石损伤本构模型的影响,对实际工程中适用于该准则的岩石有较好的参考价值。     

隧洞围岩压力位移反分析原理和方法

对于隧洞支护设计而言，如何确定围岩对支护的作用十分重要。由于岩体结构特性十分复杂，利用现有的岩体力学模型作出的计算尚不能到令人满意的结果，考虑到位移量测方法较简单，花费省，且结果较可靠，因此本文将金属支架作为平面弹性结构，以现场金属支架上量测出测点间的观测值为依据，提出借助自由网平差的伪逆解法，反算出围岩作用于支架上的外荷载。     

大理岩脆－延性转换的微观机理研究

为探讨高水压对大理岩变形、强度、脆－延转化特性及破坏断裂损伤劣化的影响，取锦屏二级水电站引水隧洞大理岩分别进行高水压、高围压、低围压作用下全应力－应变过程三轴压缩对比试验，对大理岩破坏断裂断口进行微观扫描电镜试验，分析不同工况条件下大理岩断口微观形貌特征.结果表明，在低围压作用下莫尔强度包络线近似为线性，在高围压作用下莫尔强度包络线为非线性.高外水压力的存在抑制了岩石脆性向延性的发展，降低了岩石的强度，对软化区裂纹的扩展起到加剧作用.通过微观数字图像实验分析可知，高围压比低围压条件下大理岩断口裂纹长度小、密度大，分布均匀.给出了高水压、高围压作用下岩石破裂产生的微观损伤力学机理，为进一步分析高围压、高内外水压条件下非圆形洞室围岩失稳破坏提供了可靠的理论依据.     

应变花的平差计算及其在工程中的应用

根据自由网平差理论，提出了一种处理应变网络数据以确定该点应力状态的方法，推导出更符合实际、适应性更广泛的计算主应力公式结果表明，该方法能够充分利用所有的测试信息，大大地提高了处理实测应变数据的精度，效果良好因此，在验算金属支架强度、高层钢结构网架的可靠度等方面具有一定的应用价值     

Dynamic experimental study on rock meso-cracks growth by digital image processing technique

A new meso-mechanical testing scheme based on SEM was developed to carry out the experiment of microfracturing process of rocks. The microfracturing process of the pre-crack marble sample on surrounding rock in the immerged Long-big tunnel in Jinping Cascade II Hydropower Station under uniaxial compression was recorded by using the testing scheme. According to the stereology theory, the propagation and coalescent of cracks at meso-scale were quantitatively investigated with digital technology. Therefore, th...     

脆性岩石损伤断裂机理分析与试验研究

为了探讨渗透水压力对脆性岩石损伤劣化的影响，及脆性岩石变形过程中渗透特性的变化规律，分别取三峡船闸高边坡花岗岩和山西万家寨水电站灰岩进行不同应力状态的全应力-应变过程渗透性对比试验，然后将其岩石破坏断裂断口进行微观扫描电镜试验。试验结果反映出脆性岩石破坏前后渗透特性具有明显差异，从而也表明渗透水压力对岩石裂隙张开度与扩展变形起到一定程度的加剧作用。通过不同层次的试验研究与理论分析，给出了渗透水压作用下岩石破裂产生的微观破坏力学机制，为进一步分析暴雨入渗状态下水压急剧上升与聚降对裂隙岩体高边坡失稳的机理提供了可靠的试验依据。     

地下巷道金属支架的可靠度分析

本文以现场实测支架上的位移反算作用于支架上的荷载为基础，分析荷载的概率分布，从而给出金属支架在该荷载作用下的可靠性指标。