大柳树坝址松动岩体波速特征研究

一般大型工程均首先考虑避开强震区，因而对强震区内岩体破坏的研究较少。大柳树坝址位于VⅢ级潜在震源区，岩体受到多次历史地震的破坏，其特征与一般岩体有明显区别，为松动岩体。岩体弹性波速度是组成岩体的岩石性质、岩体结构、赋存环境的综合反映。针对大柳树坝址进行了大量的现场波速测试，其中涮壁波速测试261段，洞间穿透波速65个扇面，CT穿透波速6个剖面。与其他坝址对比发现，大柳树坝址岩体波速明显偏低，整体上与其他坝址风化带或断层带波速相当，而且其洞壁波速、洞间岩体穿透波速、洞间岩体CT穿透波速均无明显差别，这是松动岩体波速特有的特征。通过岩体弹性波速与岩体基本质量评分BQ的比较发现，二者有良好的线性关系，波速反映了测试范围内的岩体质量。     

金川矿山围岩动态演化及其力学参数研究

针对目前金川岩体力学研究中存在的问题,提出用系统论方法,分析不同部位不同时间岩体特征参数的测试试验结果,尤其是地应力场和岩体结构特征,研究岩体动态演化规律.岩体诸特征参数从不同侧面共同反映了岩体系统的特征,根据它们之间的相关关系,用某些简单且易获得的参数来确定那些难以获得的参数.地应力场和岩体结构是金川矿山工程岩体的主要控制因素,但岩体结构又明显受应力场控制,岩体特征及其演化是地应力场作用的结果,用之确定岩体力学参数及其时空变化特征反映了金川岩体的本质.弹性波速度是岩体诸要素的综合反映,用之研究岩体力学性质的时空变化特征及确定力学参数,简便可行.     

地应力测试数据甄别综合分析方法研究

 由于当前的地应力测试技术水平和实际工程岩体赋存地质条件的复杂性,地应力测试成果往往存在相当的误差;且地应力实测数据这一基础信息的质量和精度将直接影响地应力场量化模型的可靠性。鉴于此,提出结合工程区域宏观构造地质背景、地应力测试成果解析、工程现场破坏现象力学定性分析等多种手段对地应力测试数据进行科学分析和筛选的综合研究方法。首先,基于工程区域地质构造背景和局部地形地貌等影响因素形成对工程区域地应力场的宏观判断和总体认识;然后,采用全空间赤平投影方法和典型特征平面投影应力解析对地应力测点应力张量特征进行全面的量化分析,并与前期勘探平硐出现的破坏现象的力学定性分析成果进行对比研究和印证,从而对地应力测试结果的代表性和可靠性进行科学的甄别,筛选出能够从宏观上体现工程区域地应力场分布特征的测点进行初始应力场回归分析。采用上述研究思路对西南深切河谷地区一大型水电站坝址区地应力场分布特征进行分析,利用建立的初始应力场数值量化模型模拟实际施工过程预测的应力集中部位,与工程岩体实际发生的应力诱导型破坏部位有较好的一致性。     

柱状节理玄武岩弹性波特性研究

金沙江白鹤滩水电站坝址区坝基范围内发育有大量柱状节理玄武岩,对其工程地质特性的研究对划分风化卸荷带、评价建基面岩体质量、确定合理开挖深度具有重要意义。通过对坝区所揭露柱状节理玄武岩的平硐弹性波和钻孔声波测试成果的统计、对比分析可知,各种玄武岩新鲜完整岩块波速有所差异,其中柱状节理玄武岩和隐晶质玄武岩的波速较高,杏仁状玄武岩和角砾熔岩波速较低;随着岩体风化、卸荷程度加剧,地震波和声波速度均呈降低的趋势,其中声波速度变化相对较小;坝基岩体的钻孔声波速度和平硐声波速度、地震波速度分布多呈近正态分布特征,峰值波速主要对应为微新岩体或弱风化下段岩体;平硐侧壁的松弛深度随着卸荷、风化程度的加剧,呈逐渐增大的趋势。     

大柳树坝址松动岩体发育深度研究

通过对坝址勘探平硐中岩体张开结构面的精确统计以及对岩体硐壁及钻孔的波速测试,初步查明了坝址区松动岩体的发育深度,并用物理模型模拟坝址区地震条件,进一步验证了坝址区松动岩体的发育深度。     

基于应变非线性软化的圆形硐室围岩弹塑性分析

依据塑性力学全量理论,将岩体单轴压缩的非线性软化本构关系推广,得到复杂应力状态下圆形硐室围岩塑性区的等效应力与等效应变关系;籍以求得应变非线性软化的圆形硐室围岩塑性区半径、弹塑性区应力、应变和位移;进而求得相应情况下的硐室围岩平衡方程、地应力与硐室周边位移关系以及围岩压力方程。首次给出围岩弹性区承载力、塑性区承载力的表达式。     

基于Copula理论岩体质量Q值及波速与变形模量多变量相关性研究

 以锦屏I级水电站坝址大理岩岩体原位变形试验和勘察结果为例,在分析岩体变形模量 、纵波波速 以及岩体质量指标Q值间的两两相关关系的基础上,利用Copula函数能够描述多变量相关性的优点,构造了拟合 , 和Q值间关系的最优Copula函数,并在岩体变形模量估值中进行运用。研究结果表明,三维Clayton Copula函数是拟合岩体波速 ,Q值和变形模量 间相关关系最优Copula函数。利用构造的 - -Q间关系的最优Copula函数求条件概率,可在已知岩体 和Q值条件下计算其他方法对变形模量估值的保证率,或者计算具有一定保证率的岩体变形模量估值,得到具有最优拟合的变形模量估值。该方法建立多因素间的相关关系,使现场试验和勘察的数据得到充分利用,为建立岩体变形模量与岩体参数间相关关系及估值提供一种新的途径。     

波速测试与标贯试验在预估黏性土力学指标中的应用研究

为建立黏性土不同现场原位测试参数与室内力学指标参数之间的相互经验关系，以花岗镇四合河丰社区安置点为研究对象，通过现场波速测试、标贯试验、室内力学指标试验的方法，建立剪切波速度、标贯锤击数与岩土体力学指标之间的拟合关系。研究结果表明，剪切波速度与压缩模量、标准锤击数具有显著的线性回归关系；标准锤击数与内摩擦角、黏聚力具有明显的线性回归关系。研究成果可为岩土工程设计中缺乏必要参数时提供经验计算方法。     

布西水电站坝址边坡地应力场及岩体力学特性的试验研究

介绍了水压致裂法和钻孔弹性模量法在布西坝址边坡地应力场及该区域岩体力学性状研究中的综合应用,其中包括测试区域岩体水平主应力、弹性模量和变形模量的大小及其分布规律。研究结果表明:坝址右岸边坡的应力水平明显高于左岸,而浅部测试的模量值均较小,揭示了边坡表层及河床附近岩体的力学性质。最后根据测试结果分析了边坡卸荷机制,初步划定卸荷界限,为拱坝坝肩边坡的合理开挖提供了依据。     

层状岩体各向异性声学和力学参数计算方法研究

层理弱面的分布直接影响层状岩体的声学及力学特性,也直接关系到岩体力学参数取值的合理性,制备0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°共7种层理倾角的砂岩试样,进行纵波波速测试和单轴压缩试验。研究结果表明:(1)随着层理倾角的增大,层状砂岩的纵波波速、弹性模量逐渐增大,峰值抗压强度呈现先减小后增大的U型变化趋势,各向异性特性明显,分别建立层状砂岩纵波波速、弹性模量与层理倾角余弦值的椭圆关系曲线,只需测试层状岩体在平行层理、垂直层理两个方向的纵波波速、弹性模量,就可以确定任意倾角岩样的纵波波速、弹性模量,为确定层状岩体不同方向声学参数和弹性参数提供了实用便捷的方法;(2)层状岩体的主要受力方向决定其承载能力和变形破坏特征,在工程岩体质量评价相关基础参数确定时应重点关注层理角度的影响,测试方向应与主要受力方向一致,或者分别测试平行层理、垂直层理两个方向的声学参数和力学参数,按照所建立的经验公式转换到相应层理倾角再进行分析,以便获得比较准确的岩体质量评价指标。相关研究成果可为层状岩体各向异性声学及力学特性测试与分析提供较好的参考。     

岩体软弱夹层的弹性模量动力测试方法

 针对岩体软弱夹层的力学参数具有渐变性,假设软弱夹层的损伤度按照二次曲线规律变化,建立应力波在软弱夹层的传播模型,研究应力波的波形变化规律,提出软弱夹层弹性模量的动力测试方法。现场试验研究表明：当采用波形变化系数量化入射侧的计算波形和实测波形差异时,随着软弱夹层峰值损伤度增加,波形变化系数先减小后再增加,波形变化系数为最小值时,入射侧的计算波形和实测波形非常接近;随着子波主频增加,软弱夹层的动态弹性模量近似成线性增加,通过线性拟合求得了软弱夹层的静态峰值弹性模量为0.74 GPa;基于变形相等原则计算得本次试验的软弱夹层的等效动态弹性模量为4.24 GPa,采用波速法测试得夹层动态弹性模量为4.70 GPa,波速法测试结果与等效动态弹性模量相近,表明该方法测试结果合理。     

CONFINING PRESSURE EFFECT ONENGINEERING PROPERTIES OF WEAK LAYERS IN DAM SITES

1 INTRODUCTION The physical and mechanical properties of weaklayers are worse than those of rock masses[1,2]. Weaklayers,as one of the important boundaries,oftencontrol the stability and deformation of engineeringrock masses[3,4]. Therefore,the reasonable assessment ofengineering properties for weak layers is one of themost important problems in rock mass projects.The engineering properties of weak layers not onlyembody in their substances , but also reflect theinteraction between their s…     

CONFINING PRESSURE EFFECT ON ENGINEERING PROPERTIES OF WEAK LAYERS IN DAM SITES

The problems existing in the present sampling method for weak layers in exploratory adits are discussed. At present,the confining pressure effect on engineering properties of weak layers is often neglected,but the argillizational effect under ground water is emphasized. Ordinarily,samples of weak layers are obtained in exploratory adits. But the weak layers are easily affected by the stress relaxation after the excavation of exploratory adits. So the engineering properties of weak layers,based on laboratory or in-situ tests,are very poor. Obviously,the test results of samples from exploratory adits cannot reflect their engineering properties under natural ground stresses. To avoid the effect of stress relaxation on weak layers,a special sampling method in exploratory adits is adopted,which reveals that weak layers are of good engineering properties under confining pressure. Taking the weak intercalations at a giant hydroelectric station on Jinshajiang River as an example,the correlations between physical and mechanical indices and confining pressure indicate that confining pressure is the most important environmental factor to control the engineering properties of weak layers.     

均匀设计原理在地下工程位移反分析中的应用

以小湾水电站为背景，在试验、监测、前期分析结果的基础上，建立地质与施工的概化模型。以围岩基本力学参数和初始应力场为基本变量，按均匀设计方法进行计算方案的组合，采用考虑开挖卸荷效应的三维弹塑性有限元方法完成了地下硐室群开挖模拟，并应用多元线性回归模型进行了围岩基本力学参数和初始应力场的反演分析。应用反演计算所得围岩基本力学参数和初始应力场计算各监测点的开挖扰动位移增量，相应的计算值与实测值较为吻合，表明反演得到的力学参数和地应力场基本合理，均匀设计原理在地下工程位移反分析中具有较高的实用价值。     

PS测井在地基勘察中的应用

PS测井技术是地震勘探方法之一,也是一种简便、快速、准确的原位测试技术,它通过获取地震波经过不同深度的岩土层的直达波旅行时便可求得纵、横波波速,进而通过弹性波理论基础计算出泊松比、剪切模量及弹性模量、体积模量及岩体完整性系数等岩土层动弹性力学参数。这些参数可以划分风化层位的界面,也可对围岩等级做出评定,为工程设计提供依据。本文简述了PS测井技术的工作原理、野外实测技术以及数据处理和资料解释全过程,并且结合某一场地的工程实例说明了PS测井技术在岩土工程勘察设计中的应用情况及应用效果。     

在围压下岩石弹性波速的研究

本文介绍在单轴和三轴压缩下岩石的纵波波速、横波波速、动弹性模量、动剪切模量和动泊松比及强度等物理力学参数的变化规律及其与力学特性的关系,同时综述一定围压下温度对岩石弹性波速的影响。     

岩石弹性模量与弹性波速的关系

根据应力波传播速度,用Hooke介质模型推算岩石的弹性模量,所得数值远大于静态模量。用双组分Hooke介质混合物模型说明了产生这种差异的机理,给出了包含细结构尺度、相界面尺度、相界面状态等的内的波长、弹性模型量与弹性波速的关系式。     

太原晋阳西山大佛岩石动静力学参数的对比研究

 运用声波测试方法，结合物理力学试验，研究太原晋阳西山大佛陡崖岩体2个水平钻孔中岩石的质量和风化情况。分析时特别关注岩样的块体密度、动力学和静力学参数在大佛水平进深方向上的分布规律，也研究动静力学参数间的量值关系。研究发现，大佛边坡岩样的组构、动力学和静力学3个方面的参数随钻孔水平进深的变化规律一致，可以反映大佛陡崖岩体在水平进深方向的风化程度变化，在水平进深方向上，岩体的密度、饱和抗压强度与静弹性模量、动弹性模量与波速都随着深度的增加而呈增长趋势；自陡崖表面至水平进深2.5 m左右范围内，岩体风化程度较高，水平进深大于3.0 m，岩体风化程度相对减弱，岩石质量呈稳定上升趋势。2个钻孔的岩石质量存在明显的差异，反映岩性和岩体卸荷带的影响。岩石动弹性模量与弹性波速随水平进深的变化数据表明，动弹性模量对岩体质量的变化反应比弹性波速更灵敏。另外，通过岩石静弹性模量与弹性波速的对比分析发现，岩石的组构情况对岩石动静力学参数间的关系有显著影响，岩石组构的非均匀性会导致岩石动、静力学参数之间对应关系的离散和异常。     

二维应力场作用下岩体弹性波速与衰减特性研究

基于岩体在二维应力场作用下的节理变形分析,运用节理变形对岩体中节理体积率的改变,建立节理对岩体中弹性波传播影响的等效模型,从而推导节理岩体在应力场作用下的弹性波传播速度和衰减随应力的变化关系。为检验理论公式的可靠性,对2组含裂缝的石膏模型进行弹性波测试,试验测试结果表明,理论计算结果与试验结果具有较好的一致性。     

剪切过程中岩石裂隙的渗流与 应力–应变耦合分析

 首先，考虑不同法向应力，建立岩石裂隙剪切应力和剪切变形的关系，其中对裂隙的弹性矩阵进行修正，并用三段函数关系分别描述岩石裂隙剪应力与剪切变形的3个阶段：剪缩阶段，剪胀至峰值阶段以及残余抗剪强度阶段。然后，结合三阶段裂隙剪切变形与其开度的关系，应用复合单元法，建立剪切过程中岩石裂隙渗流与应力–应变的耦合机制，研究裂隙的剪切变形、开度、导水系数、渗流场和应力场的变化与相互关系。算例分析表明：当裂隙中“充填介质”的力学参数保持不变时，通过裂隙的流速也基本保持不变，不随剪切变形以及法向应力的变化而改变，但由于裂隙开度的变化，故通过裂隙的单宽流量也随之改变；法向应力越小，裂隙的剪胀效应越大，且岩石裂隙的剪切变形对通过裂隙的单宽流量的影响也越大。