DDA块体接触开-闭迭代研究

非连续变形方法是一种隐式求解的动力学计算方法,且采用在块体界面加减刚硬弹簧的方式来满足块体界面无张拉和无嵌入的接触准则。基于建立的DDA块体接触分析模型,推导了静力条件下块体的接触位移理论公式,并且通过接触力的计算,验证了该公式的正确性。运用此公式,定量研究了块体变形模量、弹簧刚度、时间步长和接触位移之间的相互关系,并绘出了当块体变形模量和弹簧刚度一定时,接触位移随时间步长变化的关系曲线。通过建立简单的块体系统力学分析模型,剖析DDA中开-闭迭代完整的实现过程,证明了石根华博士在DDA计算中采用时间步长来调整和加快开-闭迭代收敛的策略是合理、高效的。该研究也揭示了DDA各参数取值应依据的基本规律,可以推动DDA的实际工程应用。     

唐家山堰塞坝形成机制DDA模拟研究

为了研究唐家山堰塞坝的形成机制，采用了兼有真实时间和非连续大变形分析于一体的非连续变形分析方法（DDA）。以DDA方法为基本研究手段，以唐家山滑坡完成后形成的堰塞坝形态和位置作为目标函数，对唐家山滑坡过程进行复演； 通过对滑床强度参数、地震荷载以及河床泥沙等滑坡过程的主要影响因素进行深入研究，探讨了地震荷载下高速滑坡的形成机制。研究结果表明，唐家山滑坡原因是汶川强地震载荷作用，使得滑坡滑床强度参数由静强度参数降低为动强度参数，由此引发高速滑坡。滑坡从启动到停止，其速度变化曲线具有显著的非线性特征。滑坡滑动总的持续时间约37 s，其中，在0 ~25 s内滑坡速度较大，最大滑速达25 m/s, 平均滑坡速度15 m/s。滑坡体高速滑到河川后，形成堰塞坝，在滑体中下部主应力方向发生偏转，最大主应力与河床边界近于平行，量值达6~7 MPa。在滑体前缘与后缘一定范围，滑体被解体，应力较小。     

锦屏一级水电站地下厂房围岩开裂变形机制研究

针对锦屏一级水电站地下厂房高应力、低强度应力比条件下开挖施工引起的围岩变形开裂及相关力学问题,从全空间赤平投影解析、平面投影应力特征等多角度全方位研究地下厂房区地应力场分布特征及规律;并结合力学定性分析和三维数值模拟等手段对地下洞室群围岩变形开裂机制进行深入分析,研究洞室群围岩开挖损伤演化规律。研究表明,锦屏一级地下厂房区域出现的围岩、喷层较大变形乃至破坏现象本质上是由高地应力和相对较低的岩体强度形成的不利组合所造成的,在主厂房、主变室的拱腰、拱座和边墙以及母线洞侧墙等部位出现的开裂破坏,属于典型的高应力、低强度应力比条件下围岩的卸荷变形与破坏。提出锦屏地下厂房围岩变形开裂概化模型,为地应力场反演和施工过程的数值仿真分析提供重要参考和定性依据;最后针对开挖维护围岩稳定性问题提出相应的建议,为锦屏一级地下厂房的开挖施工及动态支护设计提供技术支持。     

某水电站引水隧洞突水数值模拟

 离散元软件 UDEC 可以用来模拟裂隙岩体的开挖以及进行水力全耦合分析。采用 UDEC 来模拟裂隙岩体开挖后在水力耦合作用下渗流流量与其对应水压力的变化过程并预测可能发生的突水灾害。结果表明开挖洞室以后,在围岩渗流与应力耦合作用下,围岩中裂隙隙宽、裂隙中水压及其渗透流量三者相互作用、相互依赖。裂隙隙宽的减小使得结构面水力梯度变大,作用在裂缝上的渗透压力增大,促进导水裂缝扩展,裂隙连通性增加。裂缝隙宽增大,渗透能力增强,渗流量增大,其渗流压力相应降低。在一定条件下,裂隙隙宽的改变可导致局部水力通道的形成,高压水头从局部涌出,从而促进突水灾害的形成。西南某水电站在深部裂隙岩体中开挖引水隧洞,该处地应力高且外水压大,容易引起突水灾害,对其进行了突水数值模拟,提示了一些可能发生突水的位置。     

确定软岩岩体承载能力方法研究

根据重庆市及川东地区软岩的试验研究成果 ,从实际工程岩体应用问题出发 ,分析了软岩岩体的破坏特征和力学性态 ,提出了确定其承载力的方法     

Windows环境下块体理论工程分析软件的初步开发

 简要分析了国内外块体理论研究与工程计算分析程序的发展状况,采用Visual Basic语言、OpenGL与API技术,进行了Windows软件开发,并增加了最新研究成果。初步开发的工程分析软件具有赤平投影、包括凹形块体在内的块体形态分析、块体稳定性分析与锚固支护建议、洞室内最大块体形态分析、随机块体分析等工程应用中必备的功能。软件通过人机交互界面或文件形式进行数据输入、计算结果图形化显示、并与AutoCAD或PostScript等通用图形软件接口,可方便地实现软件的操作使用。目前的软件已在一些工程中得到应用。     

高地应力钻孔岩心饼裂特征研究

对锦屏深部高地应力环境下的钻孔岩心饼化现象进行了调查统计分析,在总结已有的研究成果基础上,对岩饼端面宏观破坏特征、饼化数量、厚度及钻孔特征进行了描述,通过数值方法模拟开展了钻孔岩心应力特征及饼化机理研究,并总结钻孔岩心饼化的应力场条件。研究结果表明:①钻孔过程中,岩心径向所形成的拉应力贯通区是岩心饼裂的主导因素,岩饼形貌受岩心中拉应力影响;②足够的应力场是岩心饼化的首要条件,应力场越高,钻孔岩心中拉应力越大,岩心裂纹触发与扩展的应力条件更加充分,所形成的岩饼厚度越小;③钻孔径向应力场增长对钻孔岩心内部拉应力有促进作用,钻孔轴向应力场作用效果相反;④定义了岩心中最大拉应力贯通线均值,与岩石抗拉强度相比较作为岩心饼裂判据,推导了岩心饼裂地应力场关系式,并算得锦屏T_2b大理岩饼化的临界地应力场条件为钻孔径向应力场>34.44 MPa。研究成果对高应力条件下地应力场的预测、钻孔取心等工作具有一定的借鉴意义。     

堤防管涌险情研究进展

目前,管涌险情的研究主要集中于管涌险情演化机理、物理模型试验与数值模拟方法、汛期与非汛期应急抢险技术等方面。管涌险情发生受临界水力条件与地层岩性结构等因素控制,但尚未系统考虑力学、河流动力学以及管涌发展过程中的连续与非连续扩展,且研究模型存在尺度效应。汛期管涌抢险仍以传统方法、人海战术为主,抢险效率明显不高;非汛期管涌险情控制主要以减压井和防渗墙等措施为主。可拆换式减压井成功解决了传统减压井淤堵问题,显著提升了运行效率;垂直防渗墙的防渗控制效果显著,但工程造价高,且缺乏全生命周期监测与评估,对运行效果难以掌握。从水土耦合角度开展管涌险情致溃机理研究,研发便携式、装备式抢险材料与设备是当前堤防管涌险情急需研究解决的科学难题与方向。     

岩体随机不连续面产状数据划分方法研究

动态聚类算法从本质上讲是单目标组合优化算法,一般需要事先给定目标分类数和初始聚类中心,且初始聚类中心的选择对数据划分结果影响较大。为了解决该问题,提出将产状数据的划分问题转化为多目标优化问题,并采用小生境Pareto遗传算法进行求解。针对聚类问题的特殊性,采用基于链表的编码方案,并建议相应的遗传操作算子;通过引入小生境技术和Pareto支配集理论,仅通过一次求解可由Pareto支配集给出对应于不同目标组数的最优分组结果,而且不用事先给定目标组数以及初始聚类中心。最后,将算法应用于三峡船闸高边坡岩体实测不连续面产状数据的划分,得到较为符合实际的优势结构面分组。     

三峡工程地下厂房定位块体分析与厂房轴线选择

应用块体理论,对两种设计方案条件下,三峡地下厂房围岩中的大型断层定位块体几何特征与滑动模式进行了分析,并考虑各种加固方式,校核了块体的稳定性,在此基础上,对地下厂房轴线的合理选择进行了论证.