基于隧道铣挖施工适应性的围岩质量分级方法

围岩质量分级是悬臂式掘进机隧道铣挖施工方法适应性评价的重要依据。为了建立相应围岩质量分级方法,首先基于瞬时掘进速率(ICR)可综合体现工程地质条件和机械设备因素对隧道铣挖施工影响的特点,提出以铣挖瞬时掘进速率为依据的隧道围岩质量分级标准;然后,在探讨围岩质量分级影响因素和评价指标的基础上,考虑影响因素的模糊性和层次性特点,建立铣挖施工隧道围岩质量分级的三级模糊综合评价模型,并提出诸如连续型和离散型评价指标隶属度及其权重向量等模型参数确定方法;同时,为减小隶属度和权重确定的主观性,提出确保隶属度和权重确定的客观性与合理性的相应策略;最后,通过工程实例计算,并与实测结果进行比较分析,表明本文模型与方法的合理性与可行性。     

盾构隧道施工对邻近建筑物破坏风险初步评估

隧道开挖会引起地表和深层土体沉降,研究地层移动规律对于确定建筑物风险等级和保护邻近建筑物具有重要意义。首先,基于Peck公式并考虑深层土体横向沉降槽引起建筑物的沉降和倾斜,得到了建筑物风险区计算模型;然后,通过改变参数,分析了隧道直径D、基础埋深d以及地层损失率V_L等对建筑物风险区大小的影响规律,推导得到了风险区的边界值(C/D)₀和(x/D)₀。最后,根据不同风险控制等级,提出了隧道开挖对邻近建筑物风险的初步评估方法,并将风险区划分为4个部分。研究结果表明:所提风险区划分方法仅需隧道直径D、地层损失率值V_L、隧道埋深Z以及沉降槽宽度系数i即可实现,具有简单、高效等特点,且能够反映不同参数对风险区变化的影响。研究结果可为隧道开挖对邻近建筑物安全影响初步判断和风险预估提供参考。     

考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型及边坡稳定性分析

降雨入渗是诱发滑坡的关键因素,研究斜坡降雨入渗规律对于滑坡的预测与防范具有重要意义。传统的Green-Ampt模型及改进的Green-Ampt模型均假定入渗过程为均匀饱和入渗,忽略了入渗过程中湿润锋锋面上方非饱和区的存在。针对这一不足,首先,基于达西定律分析斜坡内基质吸力的分布规律;然后,结合非饱和土VG模型得到了斜坡内湿润区含水量沿深度变化的函数关系;最后,基于改进的Green-Ampt模型推导了考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型,并将其引入到无限斜坡稳定性分析当中。研究结果表明:与数值解和现有模型相比,考虑土体非饱和特性的降雨入渗模型能更加准确地反映降雨入渗的过程,基于改进模型计算的稳定性系数较好地揭示了恒定降雨强度下斜坡稳定性的变化规律,证明了该方法的正确性和适用性。     

考虑成层土阻水减渗效应的地表水入渗过程分析模型

为完善地表水入渗过程分析的理论方法,抓住从高吸力土入渗到低吸力土,入渗会有停滞和入渗速率降低的特点,考虑湿润锋附近土体的非饱和特性,将土壤中水分运移划分为上层土入渗阶段、滞水入渗阶段和下层土入渗阶段,推导了可反映成层土入渗中阻水减渗作用的地表水入渗模型。通过与已有试验结果和现有同类型模型的对比分析,对模型参数进行敏感性分析。结果表明：本文模型比较准确地描述了层状土入渗中的滞水和减渗现象,更好地反映了入渗机理。当湿润锋行进发生停滞时,假设入渗速率呈线性下降是符合实际情况的。不同的土体性质对入渗有不同的影响：下层低吸力土的种类、埋深及积水深度对入渗特性有较大的影响;土体初始含水量仅对入渗时间影响较大;湿润锋过渡区占比对滞水作用有较大影响。     

软化与硬化特性转化的岩石损伤统计本构模型之研究

首先将在应力作用下的岩石材料抽象为破坏与未破坏两部分,并根据这两部分不同的受力情况,通过引进岩石材料屈服或破坏的能量原理,建立岩石损伤模型;其次,利用统计损伤理论,建立能够反映岩石破裂全过程的统计损伤演化方程,进而建立特定围压下的岩石损伤统计本构模型;最后,通过探讨模型参数与围压的经验关系,对模型进行合理修正,从而建立出反映不同围压条件下的岩石破裂全过程的统一三维损伤统计本构模型。该模型参数少,便于工程应用,尤其是它能够反映岩石软化与硬化特性随围压变化而相互转化的特征,与试验结果进行比较分析表明,该模型与实测结果吻合良好。     

基于正交设计的复杂环境下土石混填体大型直剪试验研究

为了更加系统、全面的研究土石混填体处于复杂环境时的强度特性,综合考虑含水率、浸泡时间、干湿循环、含石量、岩性与土性等因素,采用美国Geotest公司生产的大型直剪仪,并基于正交设计方法开展了一系列土石混填体室内大型直剪试验研究,进而确定出了不同因素对土石混填体抗剪强度有何影响及影响程度,为此类受多因素、多水平影响的试验研究探讨出了一种新的思路。试验结果表明：土石混填体抗剪强度主要源于内部石料间的相互嵌入、咬合及摩擦等作用;含石量是影响土石混填体强度特性最主要的因素,随着试样中含石量的增加其内摩擦角近似呈线性增加;对于试验中所涉及的3种水作用环境,含水率对土石混填体抗剪强度的影响最为显著,且含水率对其剪应力-剪切位移关系曲线亦存在非常重要的影响,相比之下,浸泡时间与干湿循环对试样抗剪强度影响较弱,且试样在浸泡48 h或干湿循环4次后其抗剪强度基本不会再继续弱化;当试样中含石量≥55%时,其抗剪强度受岩性影响较为明显。     

边坡稳定性的动态规划研究及其工程应用实例

研究了动态规划法确定边坡非圆临界滑动面的方法，并应用于大新锰矿边坡稳定性研究，取得良好效果，工程应用实例表明该方法对复杂地质条件的边坡稳定性分析具有广泛的应用前景。     

金川岩石力学研究方法的探讨

本文分析了金川矿存在的主要岩石力学问题及前人研究成果，引进大变形及损伤理论，提出了一套适合金川岩石力学研究的方法，可望取得成功。     

Damage constitutive model for strain-softening rock based on normal distribution and its parameter determination

Firstly, using the damage model for rock based on Lemaitre hypothesis about strain equivalence, a new technique for measuring strength of rock micro-cells by adopting the Mohr-Coulomb criterion was developed, and a statistical damage evolution equation was established based on the property that strength of micro-cells is consistent with normal distribution function, through discussing the characteristics of random distributions for strength of micro-cells, then a statistical damage constitutive model that can simulate the full process of rock strain softening under specific confining pressure was set up. Secondly, a new method to determine the model parameters which can be applied to the situations under different confining pressures was proposed, by deeply studying the relations between the model parameters and characteristic parameters of the full stress-strain curve under different confining pressures. Therefore, a unified statistical damage constitutive model for rock softening which can reflect the effect of different confining pressures was set up. This model makes the physical property of model parameters explicit, contains only conventional mechanical parameters, and leads its application more convenient. Finally, the rationality of this model and its parameters-determining method were identified via comparative analyses between theoretical and experimental curves.     

基于统计理论的岩石动态损伤本构模型研究

抓住岩石微元强度具有统计规律的特点，将岩石微元体抽象为弹性损伤体与各向同性粘性体的并联体，根据岩石在动态荷载作用下的受力特点，建立了岩石动态统计损伤本构模型。与以往动态本构模型相比，该模型参数少，便于工程应用，并能考虑动载方向以及围压对岩石变形特性的影响，同时，对岩石破坏过程的峰后曲线亦有较好的描述。结合室内三轴试验对模型的可行性进行了验证，结果表明，计算值与试验数据吻合较好，能满足工程应用的需要。