基于有限元修正节理岩质边坡稳定性计算的解析解

采用有限元方法探讨在人工开挖或自然侵蚀环境下,岩质边坡体内应力场的变化及节理发育形成机理,并采用有限元强度折减法对后缘具有张节理边坡的稳定性影响因素进行敏感性对比分析,进而得出具有非贯通节理边坡稳定性计算的修正解析解。结果表明:卸荷及风化作用导致边坡体由表及里出现应力重分布及应力集中的现象,使边坡后缘由顶部向下发育一簇竖直向下或略向临空面倾斜的张节理,当张节理与下部的缓倾剪节理贯通时,边坡发生破坏;边坡稳定性最敏感的影响因素为受剪节理的倾角及贯通度,其次是节理的强度参数;可将工程中较难调查的节理贯通度转化为节理的强度参数来等效表达,并根据Mohr-Coulomb强度准则推导得到适用于具有非贯通节理的岩质边坡稳定性的修正解析解。     

非贯通节理岩体的有效场和损伤本构关系

用有效场方法,统计地考虑了非贯通节理裂隙之间的相互作用,导出了较适合于工程计算的非线通节理岩体的损伤本构关系。     

预测非贯通节理裂隙岩体等效模量的有效场方法

将预测非贯通节理裂隙岩体等效模量的有效场方法与目前常用的其他一些细观力学方法进行比较研究,通过分析指出,有效场方法具有计算简便、规范和预测精度高的特点,将其引入到岩体力学领域中计算含多组非贯通节理裂隙的岩体的等效模量是可行的．     

预测非贯通节理裂隙岩体等效模量的有效场方法

将预测非贯通节理裂隙岩体等效模量的有效场方法与目前常用的其他一些细观力学方法进行比较研究,通过分析指出,有效场方法具有计算简便,规范和预测精度高的特点,将其引入到岩体力学领域中计算含多组非贯通节理裂隙的岩体的等效模量是可行的。     

岩石边坡裂节理扩展研究

主要介绍节理扩展对岩边坡破坏的影响,分别从节理类型及其受力特征,节理的扩展方向,节理的扩展尖灭分析节理扩展的过程。从传统的岩石断裂力学出发,分析节理扩展对边坡破坏的影响。针对贯通地面的节理,分析了其力学特征和扩展过程与包围在岩体中节理的不同之处,提出贯通地面节理的扩展研究思路。     

节理岩体各向异性弹性模型及应力比矩阵取值研究

本文对复合材料弹性理论作了简要介绍,认为由多组非贯通节理切割的节理岩体可视为各向异性的弹性介质。将复合材料弹性理论应用于具有概率结构模型的节理岩体中,从宏观上考察了节理引起的岩体各向异性,推导了节理岩体各向异性的弹性矩阵。提出了利用有限元法计算弹性矩阵中应力比矩阵的方法,并对应力比矩阵的元素取值作了初步研究。     

考虑非贯通节理损伤演化岩体复合本构模型

非贯通节理岩体的力学特征与完整岩石相比有较大差异.为推导非贯通节理岩体在单轴压缩下的复合损伤本构模型,采用修正自洽方法考虑不同损伤变量之间的复合.从附加应变能增量和损伤应变能释放量相关联的思路出发,采用等效直线裂纹作为节理裂隙损伤演化轨迹,分别计算细观损伤、初始节理和节理裂隙损伤演化引起的附加应变能;基于Betti能量互易定理,引入自洽方法考虑节理裂隙之间的相互作用,并采用逐条添加节理的方法对传统自洽方法进行修正,得出岩体不同受力阶段细观、初始节理和节理裂隙损伤演化的复合损伤本构模型;将本构模型的理论计算结果与现有文献的室内试验结果进行对比分析,结果显示:本构模型的理论计算结果与室内试验结果规律一致,随着节理个数增加,初始弹性模量和荷载峰值均呈下降趋势,下降幅度较为一致;节理裂隙的损伤演化对岩体的力学特性有重要影响,考虑节理裂隙损伤演化的理论应力应变曲线和荷载峰值与室内试验结果更为吻合,有效验证了复合损伤本构模型的正确性与合理性.     

断续节理岩体中围岩破裂区的试验研究

为了研究断续节理对围岩破裂区形成与扩展以及破裂区大小的影响,采用真三轴巷道平面应变模型试验台,运用数字照相进行变形量测的方法,研究分析了断续节理岩体中裂纹的产生、扩展与贯通机理及其围岩的破坏失稳行为．结果表明：在断续节理岩体中,围岩破裂区是由于新生裂纹与原有节理相互贯通,导致岩体中产生纵横交错的贯通裂隙所致;在断续节理的影响下,巷道围岩破裂区并不是均匀发展,而是首先产生于顶板节理附近,然后向巷道周边其它相邻部位发展;最终的破裂区厚度在平行于节理方向最大,而在垂直于节理方向的厚度最小．     

非连通预制节理试件力学特性试验研究

为了研究节理几何特征的变化对岩石力学特性的影响,设计了具有不同节理连通率和不同节理倾角的试件,通过常规三轴压缩试验,分析了围压、节理倾角和节理连通率对试件强度以及变形和破坏特征的影响。岩样破坏形态分为穿越节理面的压剪破坏、沿节理面剪切滑动和节理端点处拉裂的混合破坏、完全沿节理面的剪切破坏。结果表明:围压、节理几何参数对试样的力学特性产生了不同程度的影响。通过节理参数的敏感性分析可以得出,节理倾角对试件强度的影响较节理连通率更为显著,节理连通率与破坏形态之间联系更为密切,围压对于试件承载力和变形参数值波动的影响较为明显。研究成果对认识非贯通节理岩体的力学特性有一定的参考作用。     

含一组贯通节理岩体强度的各向异性分析

节理岩体是一种连续和非连续介质共存的地质体,其强度具有显著的各向异性,为了研究岩体强度的各向异性特征,基于能统一处理连续和非连续问题的数值流形方法(NMM),编制弹塑性NMM计算程序,并对不同应力状态下,节理倾角和节理间距不同的岩体压缩试验进行数值模拟.计算结果表明:当节理倾角较小岩体不沿节理滑移破坏时,岩体强度仍会受到节理的削弱而降低;岩体强度-节理倾角曲线呈现出非对称的"勺形";岩体强度随节理间距变化曲线符合负指数函数变化规律;节理间距对岩体强度的影响具有各向异性;岩体强度的各向异性随着围压增大而减弱.通过对数值计算结果进行回归分析,基于新的节理分布参数,提出适用于含一组贯通节理岩体的强度预测模型.该模型综合考虑了节理倾角、节理间距和围压对岩体强度的影响,可更好地为地下工程提供技术支持.     

三维加锚弹塑性损伤模型在大型山体边坡工程中的应用

首先根据节理岩体的损伤机制 ,建立了三维弹塑性损伤本构模型反映节理岩体的损伤变形特性 ,然后考虑节理岩体的岩锚支护效应 ,建立了空间损伤锚柱单元模型模拟锚杆的支护效果 ,最后将建立的模型应用于三峡船闸高边坡 ,进行了边坡加锚节理岩体开挖卸荷三维非线性有限元计算 ,获得了一些有益的工程结论     

大跨拉索穹顶轻型结构的计算

本文采用两节点铰接单元，以真实应力为参数对大跨拉索穹顶轻型结构进行了几何非线性静力分析，计算实例表明，本文提出的计算方法是有效的，并具有很高的精度，可作为设计索穹顶的理论和方法，同时该方法可进行索结构的形态分析。     

低时延两通道PR FIR滤波器组的设计

在两通道提升结构滤波器组的基础上,提出了一种新的低时延两通道完全重建(PR)FIR滤波器组的设计方法.该方法将两个非线性相位函数作为提升函数,并定义误差函数为提升函数理想频率响应与实际频率响应之差.逼近过程采用了实虚部相联合的Chebyshev逼近.     

爆破对岩体节理裂隙的影响

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ技术模拟岩体的节理裂隙分布的网络结构,从断裂力学的角度出发,分析岩体的节理裂隙的起始扩展和裂纹的止裂,并计算了岩体节理裂隙在爆破作用下的扩展角和扩展量,绘制爆破后的节理岩体的裂隙结构网络图,对研究爆破后岩体的性质具有重要的作用。     

基于UDEC节理岩体抗压强度的数值研究

通过对江西某矿区岩样进行岩石力学试验,得到岩石试件的力学参数,利用Hoek-Brown法估算岩体力学参数。基于分形理论,结合Monte Carlo方法生成节理岩体平面网络图,以岩体网络图中心为基点,选取节理岩体模拟试件,采用离散元软件UDEC开展节理岩体抗压强度的数值实验。结果表明：选取角度、围压相同时,随着岩体尺寸的增大,节理岩体各向异性减弱,抗压强度呈非线性减小趋势,并趋向于某一定值,可拟合为负指数变化关系;围压、尺寸相同时,随着选取角度的增大,节理岩体抗压强度呈微幅波动趋势,这应与节理分布的分形特性有关。取样角度（所截取的岩体试件与水平方向的夹角）为60°时,抗压强度值略高,节理岩体尺寸效应与围压效应也较为明显;选取角度、尺寸相同时,随着围压的增大,岩体各向异性减弱,抗压强度呈线性增大趋势。     

Numerical investigation on the sensitivity of jointed rock mass strength to various factors

The mechanical properties of jointed rock masses, such as strength, deformation and the failure mechanism, can be understood only by studying the sensitivity of jointed rock mass strength (both the peak and residual strengths) to the factors that affect it. An orthogonal design of uniaxial compression tests was simulated on eighteen groups of jointed rock specimens having different geometric and mechanical properties using RFPA2D (Rock Failure Process Analysis) code. The results show that the peak strength is controlled by the geometric parameters of the joints, but that the residual strength is controlled by the mechanical properties of the joint interfaces. The failure mode of jointed rock specimens is mainly shear failure. Joint quantity, or density, is the most important index that affects jointed rock mass strength and engineering quality.     

节理倾角对单节理岩样变形破坏影响的数值模拟

采用FLAC模拟了节理倾角对各向异性岩样峰值强度、力学行为及剪切带图案的影响。节理由实体单元模拟。对于节理之外的岩石,采用莫尔库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后本构关系选择线性应变软化模型;对于节理,采用理想弹塑性的莫尔库仑准则。结果表明,无节理密实岩石的峰值强度最高。节理岩样的剪切应变或集中在节理上,或集中在新剪切带上,峰值强度随节理倾角而改变。新剪切带启动于节理的端部,然后沿其固有方向传播。当节理倾角适中时,节理岩样的峰值强度较低,岩样的行为受控于节理。当节理倾角较高或较低时,可观测到应变软化行为。若节理倾角较低,新剪切带的长度随节理倾角的降低而增加,这导致了陡峭的峰后应力-应变曲线。若节理倾角较高,由于节理倾角对新剪切带的厚度和倾角几乎没有影响,因此,峰后斜率不依赖于节理倾角。     

不灌浆斜缝重力坝稳定分析

某水库大坝为不灌浆斜缝重力坝,进行稳定复核时,必须考虑到斜缝对大坝整体的影响.先用薄层单元模拟不灌浆斜缝,通过有限元分析斜缝对亭下大坝应力影响,在此基础上采用规范规定方法计算大坝稳定.计算结果表明此方法可行,该大坝处于稳定状态.     

用UDEC模拟爆炸波在节理岩体中的传播

离散元程序 UDEC与有限差分程序 AUTODYN- 2 D相结合 ,用于模拟节理岩体中爆炸波的传播和节理对波传播的影响 .AUTODYN- 2 D用来模拟地下爆炸过程及生成的爆炸波 ,并输入到 UDEC,然后用 UDEC来模拟爆炸波在节理岩体中的传播 .研究表明 ,UDEC与 AUTO-DYN- 2 D相结合的方法在模拟爆炸过程和爆炸波在节理岩体中的传播是适合的     

极限分析有限元法在节理裂隙隧洞中的应用

通过对节理裂隙隧洞非线性有限元模型进行强度折减,使隧洞达到不稳定状态,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是地下洞室的安全系数.同时折减岩体强度和结构面强度、只折减结构面强度,两种情况下得到的安全系数是一致的.将围岩塑性应变发生突变时的塑性区各断面中塑性应变值最大点的位置连成线得到了节理裂隙隧洞的破裂面.通过以上工作,评价了节理裂隙隧洞的稳定性和设计合理性,得出了几点有益的结论.