吴岭水库土坝渗流及坝坡稳定性分析

本文对湖北省京山县吴岭水库土坝进行了有限元渗流计算和坝坡稳定性计算,在分析大坝基础部位的残坡积土、强风化砂岩的强透水性和下游排水体对于大坝渗流场的影响的基础上,得出渗流是引起下游坝坡不稳定的主要因素,为大坝的加固处理提供了理论依据,也可供同类土坝设计时参考。     

含大尺寸块石岩土材料土水特征曲线的试验

利用压力板法对乐昌峡坝肩边坡岩土材料的土水特性进行了室内试验研究,测量并分析了含大尺寸块石的强风化岩层的土水特征曲线.首先,对于含大尺寸块石的强风化岩层,本试验依据颗粒级配配比原料,按照一定的干密度制备试样,测量了强风化重塑试样的土水特征曲线,比较了左、右岸强风化岩层的土水特性;其次,测量了全风化原状土和重塑土的土水特征曲线,对比分析了强风化岩层与全风化岩层的土水特性差异,总结了含大尺寸块石强风化材料土水特性的特点,并就试验合理性展开相关讨论;最后,拟合了各种材料的土水特征曲线,得到相关表征各材料土水特性的参数.试验研究表明:影响含大尺寸块石岩土材料土水特性的因素中,颗粒级配的影响明显强于矿物成分的影响;与全风化土质材料相比,含大尺寸块石强风化岩层试样含水量较低,残余含水率偏小,持水能力较弱,且相对于全风化岩层原状试样和重塑试样,强风化岩层重塑试样的土水特性更接近于全风化岩层重塑试样.该试验对含大尺寸块石岩土材料土水特性的试验研究进行了初步探索,试验结果对乐昌峡工程具有一定的指导意义.     

基于三维形貌特征的岩石节理峰值剪切强度准则研究

引入3个在一定范围内独立于测量尺度的三维形貌参数表征岩石节理形貌,并基于形貌参数建立了新的岩石节理峰值剪切强度准则。同时采用新准则和Barton公式计算了23对岩石节理的峰值剪切强度并与室内直剪试验结果对比,新准则的计算值与试验结果较为接近而Barton公式在一定程度上低估了节理剪切强度,表明新准则能更好地描述节理峰值剪切强度。新准则的三维形貌参数反映了不同形貌特征对剪切强度的贡献,物理意义明确,并且形貌参数可在一定范围内采用任意尺度测量,因而有利于新准则的工程应用。进一步分析表明：在规则齿形节理情况下,新准则可退化到Patton公式的形式,因而新准则实质是Patton公式的三维推广。     

基于Hoek-Brown准则的应变软化模型有限元数值实现研究

研究提出一种Hoek-Brown（H-B）准则应变软化模型的有限元数值实现方法。分析当前不同脆塑性计算方法的合理性,发现塑性位势跌落可正确计算岩石不同类型破坏,而偏应力等比例跌落和最小主应力不变跌落均存在不足。在此基础上,推导写出基于塑性位势跌落的H-B准则脆塑性隐式本构积分算法,及H-B准则理想弹塑性隐式本构积分算法,并采用一系列应力跌落-塑性流动,将H-B准则应变软化模型嵌入有限元软件ABAQUS中。比较应变软化圆隧围岩收敛位移及应力分布的解析解与本文有限元解,发现二者吻合良好,验证了所建H-B准则应变软化模型的正确性。对某薄上覆盖岩层高内水压输水隧洞工程的计算结果表明,相较理想弹塑性模型,所建应变软化模型可正确反映隧洞顶部围岩塑性区贯通引起的整体结构失稳破坏现象,为工程选择衬砌方案提供依据。     

大岩淌滑坡的弹粘塑性自适应有限元分析

应用弹粘塑性自适应有限元方法，对大岩淌滑坡进行了变形与稳定分析。主滑带采用节理元模拟，当滑坡土体出现拉剪屈服区或具有临空面的压剪屈服区时，沿拉剪屈服区的前缘或压剪屈服区的后缘自动加密网格且采用节理元模拟，搜寻新的开裂面，以判断滑坡体是否会产生新的滑动破坏模式。经计算分析，大岩淌边坡的破坏模式是整体破坏，其整体安全系数约为1．143，不存在新的局部滑动破坏模式。     

基于Mohr强度理论的双参数抛物线型屈服准则

从Mohr强度理论出发,对双参数强度理论进行分析,特别是对双参数抛物线型屈服准则进行研究,推导了双参数抛物线强度准则的多种表达形式,分析了该屈服准则在应力空间中的展布特征,证明了双参数抛物线准则在偏平面上分别以两种曲线形式出现,即分段抛物线和分段直线,两者在应力空间中是光滑连接的.两种曲线构成的屈服轨迹都含有角点,对角点进行了修圆处理.通过将该屈服准则嵌入有限元程序,实现了基于双参数抛物线型屈服准则的破坏计算分析.     

尾矿库排洪系统竖井深度对泄流能力的影响研究

通过水露沟尾矿坝加高扩容工程,研究尾矿库排洪系统竖井深度对泄流能力的影响规律。在该工程中,有9个排洪支系统的排水井内外径、竖井内径、隧洞断面一致,而竖井深度不一致。选取其中3个代表性的排洪支系统,改变排水井的进水口高程,进行水工模型试验,得到了一系列的排水井进水水头与泄流量的关系曲线。以此为基础,通过实验数据分析不同竖井深度对泄流量的影响规律,建立泄流量与竖井深度之间的拟合函数关系。     

内嵌式开裂模型在类混凝土材料中的三维计算分析

运用单元内嵌不连续面的方法，研究类混凝土等脆性材料的第一类开裂问题，推导了该理论在三维模型中应用时的计算公式，包括开裂面的应力、位移以及含开裂面影响的节点的位移和应力。通过虚功原理建立了含开裂面影响的有限元计算模式，并通过算例证明了计算程序的正确性和理论的合理性。     

层状岩体的弹粘塑性Cosserat介质理论及其工程应用

本文以层状岩体为研究对象，建立了考虑弯曲效应的层状岩体弹粘塑性本构关系，推导了有限元计算模式，并将该理论应用于龙滩工程左岸进水口反倾向层状岩体边坡的初始地应力场反演、开挖变形与稳定计算分析中。     

大断层区隧洞TBM施工超前注浆加固计算

利用三维有限元方法,计算研究大型断层区超前注浆加固后在TBM开挖过程中隧洞变形稳定情况.通过一系列算例计算,分别考察了隧洞埋深、注浆加固环力学特性和厚度、断层材料的力学特性等对隧洞变形稳定的影响情况,从而加深了对大断层区注浆加固规律性的认识,得出的结论可用于指导大断层区隧洞TBM施工超前注浆加固工作以及今后的研究工作.