非贯通节理岩体单轴压缩试验研究

对不同节理倾角、不同节理连通率的预制节理圆柱形岩体试样进行单轴压缩试验。结果表明:试样的强度、变形特性及破坏模式与节理构造形态密切相关;在不同节理连通率下,不同角度的非贯通节理试样的力学特性均表现出各向异性特征,随着节理连通率的增大,各向异性特征越来越明显,岩体峰值强度逐渐下降,岩体在弹性阶段的最大弹性模量也逐渐降低;相应地,试件的破坏模式也变得更加复杂,随着节理连通率的增大,应力-应变曲线的斜率逐渐减小,曲线出现多个峰值,且有较明显的屈服平台;非贯通节理岩体峰值强度和弹性模量随节理连通率的非线性变化规律,可分别采用二次和三次多项式函数表示,其系数与节理倾角有关;非贯通节理试样的裂纹变化特征与节理连通率、节理倾角有着密切的联系。     

非贯穿性节理对岩体单轴抗压强度的影响

灵活运用ANSYS/FLAC3D等软件构建含有非贯穿性节理岩体的圆柱体试件。通过对比分析含单一结构面岩石的单轴压缩数值试验结果与已有研究成果,论证了此方法模拟裂隙岩体的合理性。在此基础上,通过模拟不同倾角和尺寸的圆柱体试件的单轴压缩试验,揭示了非贯穿性节理对岩体试件抗压强度的影响,以及含不同倾角的非贯穿性节理岩体单轴抗压强度的尺寸效应特征。当非贯穿性节理倾角为45°~60°时,试件单轴抗压强度存在最小值;当倾角为90°时,试件单轴抗压强度最大,即当非贯穿性节理与岩体受力方向平行时,对岩体单轴抗压强度影响较小;不同尺寸岩体试件单轴抗压强度随非贯穿性节理倾角的变化规律基本一致。含非贯穿性节理的岩体单轴抗压强度受节理倾角的影响较大,其变化规律与含贯穿性节理的岩体相似。除倾角90°岩体外,含非贯穿性节理的岩体单轴抗压强度存在明显的尺寸效应特征。     

节理岩体声发射特性试验研究

天然岩体为特殊结构的不连续体,其声发射特性要比岩块复杂的多。以0°,30°,45°,60°,90°倾角节理试件为研究对象,开展了单轴压缩条件下的声发射试验。研究表明:受节理影响,不同倾角节理试件的应力应变关系有较大差异,这与其不同破坏模式有关;岩石变形破坏过程中的应力应变关系与其声发射特性一一对应,声发射过程中的撞击数和能量代表试件内部微小结构的破坏数量;节理试件的破坏模式不同,导致节理试件的声发射特性具有明显差异。     

节理岩体的渗透率预测

本文研究了以下的问题；节理岩体的渗透边界，典型体积单元，含不连续岩石节理岩体的渗透率以及随深度而变化的渗透率，我们用数值计算结果和瑞典斯特里帕工程验证了一个建议采用的简单方法。     

节理岩体强度和变形模量的经验估算方法

确定节理岩体强度和变形模量的途径有三:原位试验法、经验法和解析数值法。前者受时问和资金的限制而难以大量采用;后者因种种假设以及参数确定的人为性或困难性而难以使人信服,经验法则以岩块试验和现场地质调查为基础,根据理论和实践经验而提出的;经受了一定的时间考验,具有较好的置信度,因而在全球范围内被广泛采用。本文介绍了霍克-布朗(Hoek-Brown)经验判据、夹格尔(Jaeger)单弱面理论、希诺(Sheroey)等人经验判据、拉太(lajtai)经验公式推求节理岩体强度;介绍了布艾希凯(Bieniawski)、希拉菲门(Serafim)和皮内纳(Pereira)、巴尔通(Barton)等人的经验方程估算节理岩体的变形模量;最后给出了工程实例。     

节理岩体单轴瞬态卸荷动态响应机理

为了研究深部节理岩体开挖瞬态卸荷力学响应及变形损伤规律,通过理论分析、室内试验、数值分析等技术手段,深入研究了深部节理岩体开挖中的瞬态卸荷力学机理及动力响应,探讨了瞬态卸荷和节理的相互作用机制,建立了可描述现场原位试验的数值模型。结果表明：在单轴瞬态卸荷的第1阶段中,岩体内不会产生拉应力,而在第2阶段中,反射拉伸应力波将动能完全转化为弹性势能,导致岩体内产生拉应力;当有节理存在时,卸载波会在节理处产生透反射现象,导致节理张开量与节理刚度呈负相关;在节理岩体的单轴瞬态卸荷第2阶段中,反射拉伸应力波传递至节理时,会导致节理大幅度张开,诱发岩体的位移突变现象。研究结果对于深入了解单轴瞬态卸荷作用下岩体的力学响应机制具有重要意义,为开展深部岩体瞬态卸荷研究提供了重要的参考依据。     

层状各向异性岩体的室内单轴压缩试验分析

为研究层状岩体变形及强度的各向异性特征,将不同倾角的层状岩体制成标准试件进行单轴压缩试验,得到岩石试件弹性模量、峰值强度和残余强度,以及它们随层面倾角β的变化规律;并对试件峰值破坏形态进行了分析,最后通过理论计算验证试验结果的正确性。研究结果表明:随着层面倾角β的增大,层状岩体的弹性模量、峰值强度和残余强度呈先减小后增大的变化趋势。β为90°时,其模量和强度最大,β为45°~60°时较小,且β为90°时对应的模量和强度比β为0°时要大,表现出明显的各向异性特征。当β为0°~15°时,岩石产生沿轴向应力方向的劈裂破坏;β30°以后,岩石开始产生沿层理结构面的滑移破坏;β为90°时产生沿层理结构面的劈裂破坏。     

复杂节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响研究

基于三维块体离散元软件3ＤＥＣ程序,考虑存在三组节理的复杂节理岩体的情况,通过对10个 不同尺寸的岩体块体进行直剪试验模拟,探讨岩体尺寸对于剪切强度特性的影响效果。由于剪切面相 对节理面位置的不同,块体分为两组（第Ⅰ、Ⅱ组）,得出了法向应力作用下的剪切应力与水平位移的关 系曲线图。通过计算可得出剪切强度参数———黏聚力和摩擦角及其与块体尺寸的关系曲线。由此可 见,两组的差异较大,故在进行选择参数时应根据剪切面的位置分别进行考虑。最后对岩体的剪切强度 特性的尺寸效应进行了理论分析,认为节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响的关键原因是节理结构面 的存在,节理的相对位置、组数、间距、材料属性等都是重要的影响因素。     

含断续节理岩体强度的各向异性

通过试验阐明了含断续节理岩体的破坏机理，并按断裂力学推导出含断续节理岩体的强度公式，它表明含断续节理岩体的强度有明显的各向异性性质。且按断裂分析推导出霍克强度参数ｍ，ｓ。将以上理论对上湾工程的岩体强度进行了分析，可供工程参考使用。     

基于神经网络的岩爆分级预测

为了检验神经网络在岩爆预测分级中的可行性,利用神经网络的模式识别特性,构建了岩爆分级预测的神经网络模型.以13组实测数据作为神经网络的训练样本、5组实测数据作为测试样本验证神经网络的工作性能.验证结果表明,神经网络的岩爆分级预测结果与实际结果完全一致,表明训练良好的神经网络可以用于工程实践中的岩爆分级预测.     

基于BP神经网络的改良黄土强度参数预测

选用新型固化材料SH改良黄土,以室内土工试验数据为学习样本和测试样本,通过BP神经网络模型就含水率对改良黄土力学参数的影响进行了预测分析,结果表明:隐含层函数为正切tansig函数、输出层为对数logsig函数、隐含层神经元数为9时训练次数最少,模型误差最小;根据试验数据建立了非线性预测模型,预测结果与试验数值基本吻合,内摩擦角的平均误差为0.5%,黏聚力的平均误差为7.74%,内摩擦角的预测效果优于黏聚力的,但整体误差较小,且都在土工试验允许误差范围内,可见将BP神经网络应用到力学参数的预测中是合理的。     

浅析岩石单轴抗压强度的影响因素

作为论述工程地质条件中不可缺少的资料之一，岩石单轴抗压强度值的测试虽然看似简单，但其影响因素却非常复杂，除试件本身性质外，它还包含了从采样到加工和试验一系列的影响因素。文中重点讨论了影响岩石抗压强度试验的主要因素，强调现场岩体采集工作的重要性，只有采样和试验密切结合，才能使试验结果真实，可靠。     

岩石单轴抗压强度的尺寸效应研究

影响岩石抗压强度试验值的因素很多,这些因素大致可分为两个方面:一方面是岩石自身的因素,如矿物成分、结晶程度、风化程度等;另一方面是试验方法上的因素,如试件形状、尺寸大小等。研究结合西南某水电工程勘测设计工作需要,进行了4种不同尺寸的岩石单轴抗压强度比较试验,以探索岩石单轴抗压强度的尺寸效应。试验研究结果表明:岩石单轴抗压强度的尺寸效应明显,随试件尺寸的增大,其抗压强度值逐渐减小。     

岩石初始损伤及其对单轴抗压强度的影响研究

为获取岩土初始受损程度对岩石力学性质的影响,采用CT扫描技术对软岩(黏土岩)和硬岩(大理岩)的初始受损程度及其对单轴抗压强度的影响进行了研究。软岩受损是通过不同的保护条件使岩石受到损伤,硬岩受损是通过取样方式的不同致使岩样受损。CT扫描试验研究表明混凝土保护条件下受损软岩岩样的CT平均数最高,天然敞露条件下的次之,干湿循环条件下的最低,CT平均数高的对应的岩石单轴抗压强度就越高,CT平均数低的对应岩石单轴抗压强度也越低,受损程度不同的软岩CT平均数呈现一定的规律性。采用无损取样的硬岩岩样初始损伤的程度明显比常规取样的硬岩岩样初始损伤程度低。硬岩岩石的初始受损程度影响其抗压强度,无损取样的大理岩CT数和单轴抗压强度值均高于常规取样的大理岩的CT数和单轴抗压强度值。     

红层软岩单轴抗压强度的尺寸效应

通过对甘肃省定西市兰渝铁路(夏广段)LYS-1标胡麻岭隧道的红层软岩进行不同高径比试样单轴抗压强度对比试验,研究红层软岩单轴抗压强度的尺寸效应。加工试件直径50 mm,高20~100 mm。定义无量纲量尺寸效应系数为非标准样与标准样所测单轴抗压强度之比。试验数据拟合得出红层软岩尺寸效应系数与高径比、平均弹性模量之间线性相关,拟合效果良好;高径比＜2.0,尺寸效应系数随着高径比的增大呈先减小后增加的趋势。联立拟合直线求解,得出尺寸效应系数取极小值时的高径比。对试样进行受力分析,通过研究不同破坏形态,得出红层软岩试样尺寸效应系数变化的原因,且发现红层软岩尺寸效应明显。     

基于AFSA-灰色神经网络模型的大坝裂缝预测

针对灰色神经网络模型的权值和阈值是人工随机初始化的,当对相关问题进行预测时,容易陷入局部最优解,导致预测精确度偏低的问题,采用人工鱼群算法(AFSA)对灰色神经网络的初始参数进行优化,构建AFSA-灰色神经网络预测模型,并利用该模型对某大坝的裂缝开度进行预测。与传统的BP神经网络、灰色神经网络的预测结果对比表明:AFSA-灰色神经网络模型的预测精确度更高,可以对大坝裂缝开度进行预测。     

基于BP神经网络和响应面拟合的水工沥青混凝土动态抗压强度预测

为验证BP神经网络模型在预测水工沥青混凝土抗压强度方面的适用性,从应变率(10^-5～10^-2s^-1)和温度（-20～30℃）2个维度设计了32组圆柱体试件进行单轴压缩试验。采用MATLAB软件建立BP神经网络模型,对水工沥青混凝土的抗压强度进行预测;采用麦夸特法（Levenberg-Marquardt）加通用全局优化法的优化算法,建立响应面拟合模型并与BP神经网络预测结果进行对比。结果表明,BP神经网络模型和响应面拟合模型预测值与试验值之间的相关系数r分别为1.099 5和1.114 2,相较于有具体表达式的响应面拟合模型,BP神经网络模型的预测精度更高,BP神经网络预测模型能够作为相关试验研究和数值分析的辅助手段。