二维岩体裂隙网络有压渗流数值模拟分析

根据裂隙岩体的渗流机理对岩体裂隙网络中的渗流进行了合理简化和假设,以渗流立方定理、质量守恒定理和水流不可压缩假设为基础建立了裂隙网络的有压渗流模型,用改进DDA算法得到了裂隙几何信息,并用PCG算法和可视化编程技术开发了相应的计算程序.通过与Grenoble试验对比,验证了程序的合理性.对DECOVALEX项目的二维BMT模型进行了初步渗流计算,获得了均匀和非均匀裂隙条件下不同的渗流规律.该结果为研究岩石裂隙网络的应力-渗流耦合效应奠定了基础.     

裂隙网络渗流理论的软硬互层状岩体渗流分析

为研究软硬互层状岩体的渗透规律,根据层状岩体中的裂隙发育规律,把互层状岩体简化为由层面裂隙和构造裂隙组成的离散裂隙介质,建立了互层状岩体渗流离散裂隙网络模型,并根据裂隙交叉处的流量守恒原理求解其渗流场。通过一个算例验证了模型的合理性,并讨论了切层裂隙开度对垂直方向渗流的影响,得到了互层状岩体渗透场的分布特点。     

裂隙连通性对岩体渗流场的影响分析

基于渗流理论,探讨了岩体裂隙的连通性概念,并推导了求解连通系数的解析式,依据裂隙几何特性的统计规律,应用Monte-Carlo法随机产生裂隙网络,结合数值法和连通系数的解析式,模拟了岩体裂隙网络的水流特性.算例结果表明,裂隙的连通性对岩体水流具有较大影响.     

裂隙岩体平面非稳定渗流模型

以单条平直裂隙中的水流运动规律为基础,构建二维裂隙网络非稳定渗流模型。利用算例在多种工况下的计算结果绘制岩体内部渗流水头等值线,并对不同工况下的渗流水头等值线进行合理比较,以获得水库水位变化与坝址岩体渗流场之间的关系以及水位变化后岩体内部水头与边界水头之间的关系。     

变开度的岩体裂隙网络非稳定渗流数值分析

根据裂隙的几何特性所服从的分布特征,利用Monte-Carlo方法模拟岩体裂隙网络分布以及裂隙张开度.基于裂隙岩体网络非稳定渗流数学模型,编制程序并通过工程算例进行分析比较.结果表明：运用Monte-Carlo方法模拟岩体裂隙网络分布状况是比较好的方法;变开度时岩体裂隙渗流有明显的偏流效应现象,裂隙变开度时其滞后效应比等开度时更加明显;在变开度条件下,当上下游水头差较大时,水头分布变化受张开度的影响较大,不宜忽略,当上下游水头差较小时,影响非常小可以忽略.     

裂隙岩体渗流作用下地下洞室围岩稳定性分析

针对传统的考虑外水荷载的围岩稳定性计算方法难以定量评价地下工程的围岩稳定状况的问题,结合卡里巴水电站的工程实例,采用三维弹塑性损伤有限元数值计算方法,分别在无支护开挖、无渗流锚固支护开挖、有渗流锚固支护开挖三种工况下,定量分析并评价了地下洞室群围岩的稳定状况。结果表明,分期锚固支护开挖可确保洞室围岩稳定,裂隙岩体渗流对地下洞室围岩稳定影响较大。可见裂隙岩体渗流—弹塑性损伤计算方法可定量评价围岩稳定状况,为地下厂房设计、施工及安全运行提供了参考。     

裂隙岩体初始渗流场反演

初始渗流场的确定对于工程渗控设计具有重要的指导意义,而影响初始渗流场计算结果的主要因素为渗透系数和边界水头。因此,从提高初始渗流场计算结果的准确性出发,将裂隙产状和压水试验相结合来确定裂隙岩体渗透张量,并将粒子群算法应用到边界水头的反演中。工程实例表明,相比于传统的初始渗流场确定方法,采用所提方法计算所得测孔水位与实测水位误差更小,说明该方法有效可行。     

基于裂隙网络渗流模型的地下厂房涌水量预测

基于裂隙几何要素的统计特征,采用Monte-Carlo法随机生成裂隙网络系统,以裂隙交叉为节点、节点与节点间的裂隙为线单元,依据单裂隙立方体定律和质量守恒原则,构建了裂隙网络中水流运动数学模型,并求得了模型数值解,研制了岩体裂隙地下水流数值模拟程序.实例结果表明,该模型数值法可用于预测水工建筑物的涌水量,可供裂隙发育且具有一定规模的研究区域借鉴.     

基于渗透张量的裂隙渗流有限元计算中反常水头现象初探

针对利用等效连续导水介质模型研究岩体裂隙渗流问题时,有限元计算部分结果出现的水头反常现象,经多因素分析,认为渗透张量与渗流区域边界形状之间存在着相互协调的条件,当这种条件被超越时,就会使计算结果出现水头反常现象。     

多场耦合条件下岩体裂隙流动特性分析

在岩体渗流场-应力场耦合作用下,裂隙流被处理成粗糙壁面狭窄流道中的Poiseuille 流,岩面粗糙度及缝内充填物对流动的影响用裂缝的几何分形特征表述,建立了相应的耦合流动控制方程.以某工程裂隙为算例,使用基于有限元法的分离迭代格式计算了裂隙流在岩体渗流场、应力场耦合作用下的流动特性,得到了裂隙几何分形特征与裂隙流量、流动与岩体应力及裂隙宽度的数值关系.     

裂隙岩体水汽场湿度季节变化规律研究

裂隙岩体水汽场湿度指标是裂隙岩体水汽场性质的一个重要组成部分。通过在河南省宜阳市锦屏山四个季度(2015～2016年)的野外监测,得到春、夏、秋、冬四个季节裂隙岩体水汽场温湿度监测数据,研究了裂隙岩体水汽场湿度季节变化规律。结果表明,横向上,在裂隙岩体浅部区域(孔深小于50cm),湿度季节变化规律为春季到夏季增大,夏季到冬季持续减小,冬季到春季增大;在裂隙岩体深部区域(孔深大于80cm),湿度季节变化规律为春季到秋季持续增大,秋季到冬季减小,冬季到春季增大。纵向上,春季、夏季、秋季裂隙岩体内水汽在水汽分压作用下由岩体上部向下部运移;冬季水汽在水汽分压作用下由岩体下部向上部运移。     

裂隙岩体边坡稳定性评价的SVM-Monte Carlo法

针对现有边坡稳定性评价方法的不足,采用节理密度、节理中心点、节理倾角和节理迹长四个参数来定量刻画随机节理构造,通过产生服从特定概率分布的随机数来描述节理构造的随机性,提出了裂隙岩体边坡稳定性评价的SVM-Monte Carlo法,并通过某边坡实例进行验证。算例结果表明,该方法既能较好地模拟岩体边坡节理构造几何参数随机性的特点,也考虑了岩体边坡强度参数的变异性,结果更加符合实际情况,为含随机节理构造的边坡稳定性评价提供了新方法。     

层状裂隙岩体有自由面的渗流分析

针对互层状裂隙岩体中的渗流问题,总结了互层状裂隙岩体中的层面裂隙和构造裂隙发育规律,提出了一种互层状岩体中裂隙网络生成方法并基于双重介质饱和一非饱和渗流模型分析了软岩中存在和不存在切层裂隙两种情况下自由面渗流问题,讨论了层面裂隙、层问裂隙和切层裂隙隙宽对自由面的影响.结果表明,在互层状裂隙岩体有自由面渗流中可能出现多层自由面的现象,取决于层间、切层及层面裂隙隙宽的组合.     

裂隙网络介质地下水流运动参数反演分析

根据锦屏水电站坝址区揭示的地质、水文地质情况，基于Monte-Carlo法，建立了三维随机裂隙网络模型。基于结构面控制反演法原理，并以水文地质条件为基础，以水位拟合为目标。结合所建立的数学模型和最优化方法，反演裂隙网络介质的几何参数和渗透参数。参数反演结果表明了所建模型的合理性，该模型能够应用于工程实际。     

断续节理岩体破坏模式对强度特性的影响

为定量分析断续节理岩体破坏模式与强度的关系,基于离散元软件PFC~(2D)标定了测试材料的强度包络线,并通过对不同节理倾角、排距和连通率的断续节理试样进行扩展数值模拟,研究了破坏模式对岩体强度特性的影响。计算结果表明,节理的倾角、排距、连通率均显著影响岩桥断裂机理,进而影响岩体强度和破坏模式;随着加载方向与节理夹角的减小、节理连通率或排距的增大,节理岩体的破坏模式逐渐由阶梯状张拉断裂转变为沿节理平面剪切断裂,张拉破坏的强度受排距的影响较大,而剪切破坏的强度受连通率影响较大;同时,破坏模式转变时的临界节理倾角α_(crit)与节理排距d、岩桥长度l_r密切相关,其关系可用经验表达式α_(crit)=α_(cont)-λl_r/d来表示。     

内外耦合支护控制机理在软岩巷道围岩中的应用

为控制A矿巷道围岩变形,抵抗流变,保持巷道围岩的稳定性,通过矿压监测以及对围岩变形特征的分析,决定采取“内外耦合支护”的方式进行巷道围岩稳定的控制。试验结果表明,应用该技术后,巷道围岩位移较小,锚杆受力稳定,并无明显离层出现,软岩巷道得到有效支护,为安全生产提供保障。     

深切河谷边坡裂隙岩体渗透性与埋深的关系

河谷区边坡裂隙岩体的渗透性分布规律,对于边坡渗流分析的参数选取有着重要的参考意义。通过分析单一裂隙的渗流规律及河谷地区边坡应力分布特征,研究了在复杂应力条件下及存在边坡卸荷作用时河谷边坡裂隙岩体渗透性随岩体埋深的分布规律,并结合白鹤滩水电站坝址区玄武岩岸坡岩体钻孔压水试验资料,采用表征裂隙岩体渗透性的单位吸水量ω为参数,通过统计分析验证了理论推导的结果。