X型裂隙破裂试验及数值模拟研究

为研究交叉裂隙对类岩石试样的物理力学性质的影响,制备了与岩石物理力学性质相似的类岩石材料,并对含不同角度主次裂隙的标准立方体试样进行单轴压缩试验,得到试样最终破坏模式及应力-应变曲线,同时利用RFPA对其进行了数值模拟研究,得出研究结果,可为认识水工裂隙岩石破裂规律提供参考。     

考虑裂纹闭合影响的岩石变形破坏过程模拟研究

岩石内部裂纹的分布对岩石损伤本构关系影响很大,然而目前的岩石损伤本构模型较少考虑裂纹的影响。为建立考虑裂纹闭合影响的岩石变形破坏模拟方法,引进裂纹闭合系数,假设岩石的微元强度符合Harris分布函数,建立了考虑Harris分布和裂纹闭合效应的新型岩石损伤本构模型。基于极值法确定了Harris分布参数,开展室内粉砂岩力学试验并借鉴其他岩石数据验证模型的合理性。结果表明,模型曲线与试验曲线匹配较好,提出的模型能揭示岩石的变形破坏规律,反映岩石的残余强度和延性特征及裂纹闭合效应的影响;对岩石破坏的损伤演化过程进行的分析符合“S”形曲线规律,能够较好地反映岩石的变形阶段划分。     

基于损伤理论的重力坝坝基岩体渐进破坏数值模拟研究

目前,有关重力坝深浅层抗滑稳定问题的研究主要集中在分析方法和失稳判据上,而对于荷载作用下坝基岩体与软弱结构面不断弱化,进而导致大坝失稳的过程则鲜有成果。本文基于损伤力学的相关理论,考虑岩体材料的非均匀性,建立了坝基岩体损伤破坏的数值分析模型。以三峡大坝左岸3号非溢流坝段为研究对象,动态模拟了其坝基岩体的损伤破坏过程,给出损伤区的发展和不同损伤程度的分布,并对其整体稳定性进行了安全分析。计算结果与室内模型试验的结果相当接近,证明了本文建立的损伤数值模型的可靠性,表明本模型可以用于岩体破坏机理的研究和抗滑稳定安全性分析。     

基于损伤理论的重力坝坝基岩体渐进破坏数值模拟研究

目前，有关重力坝深浅层抗滑稳定问题的研究主要集中在分析方法和失稳判据上，而对于荷载作用下坝基岩体与软弱结构面不断弱化，进而导致大坝失稳的过程则鲜有成果。本文基于损伤力学的相关理论，考虑岩体材料的非均匀性，建立了坝基岩体损伤破坏的数值分析模型。以三峡大坝左岸3号非溢流坝段为研究对象，动态模拟了其坝基岩体的损伤破坏过程，给出损伤区的发展和不同损伤程度的分布，并对其整体稳定性进行了安全分析。结果表明与室内模型试验的结果相当接近，证明了本文建立的损伤数值模型的可靠性，可以用于岩体破坏机理的研究和抗滑稳定安全性分析。     

基于应变屈服临界的岩石黏弹塑性蠕变模型研究

为了研究岩石的非线性加速蠕变特性, 依据岩石蠕变变形不同阶段的力学特征,划分出了岩石由变形发展至破裂需经历的不同黏弹塑性状态,并给出了相应状态的蠕变力学特性。假定岩石在三轴压缩试验条件下,发生延性剪切破坏,推导了应变空间Drucker-Prager准则的临界状态转化的最大剪应变判别式。基于Perzyna黏塑理论,考虑后继屈服硬化作用,引入统计损伤因子,构建了能描述非线性加速蠕变特性的黏弹塑性损伤演化模型;采用岩石全自动伺服三轴蠕变试验机对三峡库区典型砂岩试样开展了蠕变试验,得到了岩石试样在不同应力水平作用下的蠕变变形曲线。结果表明:蠕变试验中,岩样力学性质的时效特征显著,在最后一级应力水平作用下发生了非线性加速蠕变现象。基于提出的黏弹塑性蠕变模型对试验曲线进行拟合,拟合结果说明模型能够较好地反映砂岩蠕变3个阶段变形的规律特征,拟合效果较好。     

岩石细观损伤力学模型研究若干进展

介绍了岩石细观损伤和岩石细观力学的研究方法,综述了国内外岩石细观损伤模型的研究现状,并分类归纳了几种典型的岩石细观损伤模型以及在细观层次上对岩石实验研究的成果,论述了该领域中存在的问题并对其今后的发展方向提出了建议。      

玄武岩拉伸-双面剪切破坏特性的试验研究

通过分析玄武岩在不同拉应力水平下破裂面的形态特征和力学特性,研究岩石的破坏形态和强度、变形特征。结果表明,随着法向拉应力的增大,岩石由拉剪断裂变为拉伸断裂,断裂面倾角逐渐减小;岩石剪切方向的应力-应变曲线包含初始的非线性变形(抛物线)和后期的线性变形2个阶段;玄武岩的拉剪强度服从H-B强度准则;随着拉应力水平的增大,岩石剪切方向上的非线性变形模量和总变形模量先缓慢增大后平稳减小。     

基于线性平行粘结接触模型的岩石细观参数选取方法研究

基于研究线性平行粘结接触模型中的细观参数与单轴压缩试验应力-应变曲线及试样破坏形式的对应关系,将细观参数分为四类。Ⅰ类,对峰值应力及其应变量敏感,但对初始弹性模量不敏感;Ⅱ类,对应力峰值和初始弹性模量E0均敏感;Ⅲ类,对试样应力-应变曲线的各特征值均不敏感;IV类,对试样破坏形式敏感。利用上述分类结论,制定了岩石细观参数的选取方法:拟合初始弹性模量E0;拟合应力峰值及其对应的应变量;调整破坏模式;结果微调。     

碾压混凝土层间拉伸破坏过程的数值模拟研究

碾压混凝土软弱层的破坏是高碾压混凝土坝稳定性的一个重要问题。应用材料破坏全过程分析的软件系统MFPA2D,充分考虑了碾压混凝土的非均质性的细观结构特征,模拟再现了三种层面处理方式的软弱层的拉伸破坏过程,确定了裂缝的起裂荷载,计算得到了三种碾压混凝土紧凑拉伸试件裂缝的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度。研究表明,在所讨论的三种软弱层的处理方式中,最为有效的是下层混凝土终凝后对层面进行凿毛（冲毛）处理;其次是下层混凝土初凝后终凝前,对层面进行铺水泥粉煤灰砂浆的处理;最不好的是下层混凝土初凝后终凝前,在层面上直接铺筑上层混凝土,在施工中要避免这种情况的发生。据此提出了在施工中要尽量避免或减少对下层混凝土层面的过多扰动的建议。     

弹塑性有限单元法在边坡稳定分析中的应用

采用弹塑性有限单元法对某电站尾水出口边坡的开挖进行了仿真模拟计算,通过有无锚固条件下边坡的变形、应力状态、塑性区分布,对锚固效果进行了评价.计算结果表明,坡脚部位变形较大,且分布有一定范围的压剪屈服区,对该部位应加强支护.     

小湾坝区建坝后的渗流分析

本文分析了小湾建坝后坝区稳定渗流的情况。     

无单元法在小湾拱坝开裂计算中的应用

本文利用单元法便于追踪结构开裂的特点，并针对拱坝的受力特点，提出了一种适合拱坝三维开裂分析的方法，并对小湾拱坝进行了开裂追踪计算，无单元法计算拱坝开裂方便而实用，具有很好的应用前景。     

层状岩体的破坏特征及其迭代计算方法研究

层状岩体沿层面和层面法向方向的物理力学特性各异，为明显的各向异性，其破坏形式和破坏机理与一般岩体也不同。根据层状岩体的物理力学性质分析了其破坏特性及其迭代计算方法，推导了损伤状态应力表达式和损伤刚度修正表达式。采用三维非线性弹塑性损伤有限元数值计算方法，通过工程实例分析了岩层倾角对洞室围岩稳定的影响。通过对各种岩层倾角方案的计算和比较，结合工程经验，得出层状岩体中地下洞室的合理布置方式。分析结果与工程实际相吻合，本文的研究为层状岩体中的工程设计提供了比较可靠的理论基础和有益参考。     

关于分形理论及其在岩石断裂中的应用

介绍了相关分形几何的发展历程，归纳了分形理论中所涉及的数学基础及研究方法，阐述了应用于岩土工程中的分形损伤和分形断裂理论，以及分形理论(力学)在相关岩土工程中的应用。     

岩质边坡稳定性分析的非线性有限元解法

针对岩土介质的复杂性、不连续性、各向异性等特征,研究了岩质边坡稳定性非线性有限元分析的基本原理。基于ANSYS平台对实际工程进行分析,提出有限元分析边坡稳定性问题的一些见解。     

岩石动态拉伸断裂特性的实验研究

 采用新近发展起来的拉伸式Hopkinson冲击装置(SB)， 对岩石切口圆柱断裂试样进行了动态拉伸断裂特性的实验研究。同时， 利用MTS试验机进行了岩石的静态拉伸断裂实验， 成功地获得了岩石试样的断裂韧度及断裂能随加载率而变化的实验结果。对静态和动态破坏后的试样断口进行的扫描电镜观察进一步表明，试样断口形貌的复杂程度与其断裂耗能有着十分密切的联系。     

岩石动态拉伸断裂特性的实验研究

采用新近发展起来的拉伸式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ冲击装置（ＳＨＴＢ），对岩石切口圆柱断裂试样进行了动态拉伸断裂特性的实验研究。同时，利用ＭＴＳ试验机进行了岩石的静态拉伸断裂实验，成功地获得了岩石试样的断裂韧度及断裂能随加载率而变化的实验结果。对静态和动态破坏后的试样断口进行的扫描电镜观察进一步表明，试样断口形貌的复杂程度与其断裂耗能有着十分密切的联系。     

三维离散裂隙网络管单元模型确定岩体渗透张量的尝试

利用离散裂隙网络的管单元模型对裂隙岩体的渗透椭球进行拟合,分析了裂隙岩体渗透张量 的存在性和稳定性。通过在空间中的几何变换,直接求得三维裂隙岩体各方向渗透系数,可以避免由于 在二维切平面内分析渗透系数而带来的误差。采用该数值模型分析工程实例,通过计算所得主渗透系 数和主方向与校核过的实测数据相比,误差在合理范围,表明该方法不仅简便可行,而且对实际工程岩 体渗透张量确定具有良好的理论和实用价值。     

Hoek-Brown强度准则在隧道岩体稳定分析中的应用研究

Hoek-Brown强度准则适宜于描述完整岩石或节理岩体的破坏特征,并在岩体工程中得到了广泛应用。基于Hoek-Brown强度准则对某隧道工程岩体稳定进行分析,并与Mohr-Coulomb强度准则计算进行比较。结果表明:Hoek-Brown强度准则计算得到的关键点位移、塑性半径及塑性区范围均稍大于Mohr-Coulomb强度准则的结果;Hoek-Brown强度准则能够反映施工开挖扰动对岩体力学参数的影响。同时,假设施工扰动系数从隧道内向外逐渐减小,应用Hoek-Brown强度准则研究了开挖扰动程度对隧道塑性半径的影响规律。研究表明:随着扰动的增大,塑性半径非线性增大。     

岩石地应力有限元分析与应用

地应力的大小是引起各种地下或露天岩土开挖工程产生岩爆破坏的根本原因。文章以岩石地应力模拟理论为基础,结合某水电站导流洞隧道开挖过程,采用ANSYS有限元分析软件对岩石地应力场分布变化情况进行计算分析,分析结果合理。