概率结构节理岩体各向异性弹塑性模型

本文在节理岩体概率结构模型和Ｈｉｌｌ的两相复合材料的弹性理论的基础上，根据包含多组贯通性节理的岩体组合破坏的模式和库仑强度理论，推导了随机分布的非贯通性节理岩体强度公式，给出了各向异性非线性有限元分析中的弹塑性矩阵，并分析了包含有两组随机分布节理的重力边坡的屈服区。     

一种新的节理弹塑性本构模型

根据经黄的塑性理论建立了反映剪胀特性的单裂隙非线弹塑性本构关系,服从非关联塑性流动法则,该模型对分析应力对岩体渗透性的影响很有意义,算例表明文中的方法是可信的。     

岩体三维弹塑性问题边界元法求解

岩体的三维弹塑性问题计算量很大,用数学方法处理较复杂,且精确度差,而用求解平面非线性问题的一般迭代法,又很难获得收敛解。为解决计算问题本文应用岩体本构方程,对三维弹塑性边界元法的增量初应力解法作了改进,对于因多次迭代造成屈服点偏离屈服面的现象提出了应力校正方法。     

分级加卸载下节理软岩流变试验及模型

采用分级增量循环加卸载方式,对金川有色金属公司 Ⅲ 矿区软弱节理矿岩进行蠕变试验,按瞬时弹性应变、滞后黏弹性应变、瞬时塑性应变与黏塑性应变对流变试验数据进行分析,探讨了软弱节理矿岩的黏弹塑性变形特性;引入2种非线性元件--裂隙闭合体和非线性牛顿体,并将它们和描述衰减蠕变特性的开尔文体及描述瞬弹性的虎克体相结合,得到了一种新的复合元件流变模型,以研究复杂条件下节理软岩的黏弹塑性变形特性.试验结果表明,复合元件流变力学模型能很好地描述节理软岩在不同应力水平下的蠕变特性,特别是裂隙闭合阶段和加速蠕变阶段的特性,金川Ⅲ 矿区矿岩蠕变试验曲线与理论曲线较为吻合.     

节理岩体变形参数的确定

本文在总结前人试验研究的基础上,着重于一般岩体结构模型的研究,给出了线弹性和非线性节理岩体的变形参数公式,并解析证明了节理组数和应力状态对节理岩体的各向异性有较大影响     

节理岩体中地下水流动的离散元模拟

地下水在节理岩体中流动时,会引起岩体中应力场与渗流场的相互作用,以节理开度变化为纽带,进行了岩体中渗流场与应力场的耦合分析,并用离散元法完成了计算,给出了计算实例。     

二维节理岩体的非线性有限元模型研究

本文在无厚度节理单元的基础上，建立了等厚度的节理单元，并导出了相应的刚度矩阵。根据材料的本构关系，对节理单元进行了非线性分析，给出了对称形式的弹塑性矩阵。     

考虑真实接触微凸体的岩石节理三维粗糙度指标

节理在压剪作用下,仅仅是一小部分较陡微凸体发生接触而相互作用。以往在描述粗糙度时是考虑整个形貌面微凸体的分布特点,这使得所得粗糙度指标弱化了较陡微凸体作用而强化了较平缓微凸体对剪切强度的作用(实际上大多平缓微凸体在剪切过程中未接触)。为考虑实际接触节理的粗糙度,基于Grasselli视倾角分布函数研究了不同视倾角的面积比含量,分析了较陡接触微凸体对节理抗剪强度的作用。对于完全耦合的并且没有填充物的节理,当承受法向荷载时,节理少部分接触微凸体会发生弹性变形,在最初接触的微凸体部分会发生屈服。随着法向应力继续增加,会有更多的微凸体相互接触并发生屈服,这一过程会连续发生直至相互接触的微凸体面积足够大能够承受给定法向荷载的作用。因此,所有接触微凸体中的最小倾角为在一定荷载作用下刚好屈服的微凸体的倾角。对于岩石节理在法向应力下的剪切问题,实际接触面积可以近似认为是作用在节理面上法向荷载除以岩石的单轴抗压强度。考虑实际接触部分节理微凸体分布特征,获取了实际接触节理微凸体平均有效视倾角,得到了合理的三维粗糙度指标。采用巴西劈裂试验方法获取岩石节理面,扫描并获取了节理形貌坐标数据,用以研究节理表面粗糙...     

考虑节理劣化效应的深部围岩应力演化规律及敏感性分析

以焦家金矿为工程背景,首先基于非接触扫描系统及方法得到矿区优势节理组,然后综合理论分析、数值模拟及现场监测的手段,对深部巷道掘进过程中围岩应力演化规律进行分析,并进行多因素敏感性分析。结果表明,矿区中共存在4组优势节理组,采用块体理论得到7种块体对围岩稳定性的影响规律,不同块体形式及位置对围岩稳定性影响程度差距较大,考虑节理组合劣化效应提出修正的M-RMR分级法,现场应用表明矿区围岩稳定性主要为IV级,少量为III级和V级;基于Hoke-Brown准则计算得到不同围岩等级的力学参数;在此基础上,采用3DEC离散元软件和DFN技术,并结合压力拱理论进行数值模拟分析,结果表明,随着推进距离的增加,顶板、两帮及底板压力拱均逐渐向岩体深部转移,顶板压力拱内外边界均明显大于两帮,且波动更剧烈。敏感性分析结果表明,开采深度对压力拱的空间形态没有明显的影响,而稳定性级别则对压力拱的形态及成拱系数有明显的影响。本文的研究成果可为深部金属矿生产的地压分析及控制提供理论依据。     

采用三维等厚度接触单元对桩基沉降的研究

选用模拟桩土接触面特性的三维等厚度接触单元，考虑层状土的特性，运用虚位移原理推导了桩一土三维等厚度接触元的单元刚度矩阵，利用编制的三维有限元程序，研究桩在荷载作用下的几何特性、物理特性和层状土及其物理特性对桩基沉降的影响，得出了几点有益的结论。     

用节理概率模型对块体理论的修正

块体理论把节理长度假定为无限长，而实际工程中揭露的节理迹线长度是有限的。因此，用块体理论对岩体稳定性所作的分析结果将产生较大误差。本文把节理迹线无限长的假定修正为有限长，并首次将节理随机概率模型引入块体理论，为使这一理论更趋完善作了新的尝试。     

巷道节理化软岩特征曲线数值模拟与锚注加固

采用离散元方法对节理化软岩巷道在未加固、拱墙锚注加固、全断面锚注加固时的围岩特征曲线进行了数值模拟分析,得到了3种情况下的围岩特征曲线。对特征曲线分析表明:施加拱墙加固时,巷道拱部和墙体部位围岩稳定性得到明显改善,但底板稳定性差。全断面加固后巷道各部位围岩稳定性都得到了改善,支护效果优于拱墙加固,因此全断面锚注加固是一种值得推广的技术手段。对巷道围岩应力场分析揭示了锚注加固的机理,通过锚注加固使围岩结构面得到强化,围岩结构面黏聚力和内摩擦角增大,拟制了结构面的张开与滑移,有利于围岩块体通过挤压作用形成压力拱结构,增强和发挥了围岩自承能力。     

川贫矿体三维节理网络的数值模拟

运用计算机模拟技术,采用蒙特卡罗模拟方法,结合现场实测节理几何参数,综合考虑3组优势节理和占一定比例的零散节理,模拟金川铜镍矿贫矿体内的三维节理分布.由模拟得出节理频度、节理半径、节理面与剖面的交线,节理圆盘中心到直线的距离,生成节理网络.模拟结果可作为自然崩落法设计与实施的依据.     

露天矿节理岩质边坡稳定性分析

针对弓长岭露天铁矿东帮节理岩体边坡的结构特征,使用3GSM三维岩体不接触测量系统,进行了结构面调查及统计分析,获取了结构面倾向、结构面倾角以及节理迹长、节理间距的详细统计数据。基于Monte-Carlo随机模拟方法,使用结构面网络模拟的软件Frac Sim3D,得到节理岩体的三维网络模型。在建立的三维网络模型基础上,采用钻孔取样方法获取节理岩体的岩体质量指标RQD,结合现场点荷载强度试验,进而获取RMR指标,基于Hoek-Brown经验方法得到节理岩体的抗剪强度参数。通过FISH语言编程实现了对复杂节理岩体的精细建模,采用离散元软件UDEC对边坡进行稳定性分析。结果表明:边坡整体处于稳定状态,局部发生岩体变形,受顺倾结构面控制,边坡顶部岩体沿结构面产生楔体破坏,局部散体区域出现掉块现象。     

钢筋混凝土框架结构三维弹塑性地震反应分析

以分段变刚度单元刚度矩阵为基础，采用空间三维分析模型编制了空间弹塑性地震反应时程分析程序，并对实际震害结构进行了分析，验证本文方法的正确性和程序的可靠性。     

金川贫矿体三维节理网络的数值模拟

运用计算机模拟技术，采用蒙特卡罗模拟方法，结合现场实测节理几何参数，综合考虑3组优势节理和占一定比例的零散节理，模拟金川铜镍矿贫矿体内的三维节理分布。由模拟得出节理频度、节理半径、节理面与剖面的交线，节理圆盘中心到直线的距离，生成节理网络。模拟结果可作为自然崩落法设计与实施的依据。     

钢筋混凝土框架结构三维弹塑性地震反应分析

以分段变刚度单元刚度矩阵为基础，采用空间三维分析模型编制了空间弹塑性地震反应时程分析程序，并对实际震害结构进行了分析，验证本文方法的正确性和程序的可靠性