复合形优化方法在石刻岩体渗流反演分析中的应用

岩体渗流反演分析可利用最优化方法来寻找一组反映客观岩体渗流的参数,其实质是求解带约束的最优化问题,而复合形是解决带约束条件的非线性规划问题的—种比较简单、且易于实现的优化方法,文章介绍了将它与岩体渗流有限元数值分析相结合的岩体渗流反演方法的基本原理及过程,并利用这种方法在大足县顶山石刻岩体渗流中得到应用。通过反演分析表明,宝顶山石刻区上层渗流介质的渗透系数为1.0014md,降雨入渗量为1.0988×10-4md,下层渗流介质的水平向渗透系数为44.994md,竖向渗透系数为2.9472md,具有明显的各向异性,计算结果符合实际。     

裂隙岩体渗流场与应力场耦合数学模型的研究

首先研究裂隙岩体中应力场改变对地下水渗流场的影响作用机理,推导出渗透系数k和给水度μ受应力影响的表达式,进而分析渗流场的变化,地下水的作用引起应力场环境变迁,导致裂隙岩体的渗透变形,在此基础上建立了裂隙岩体中应力场与渗流场耦合作用研究工作程式和具"点荷载"特征的等效连续介质耦合数学模型,并应用于一隧道工程实例进行了计算.     

岩体渗流参数统计模型及其应用

合理确定岩体的渗流参数是水利水电工程渗流分析和控制的基础,但受岩体非均质性和渗流状态的影响,岩体的渗流参数不仅类型多样,而且变异性强,部分渗流参数甚至难以通过现场试验确定。通过收集数万组室内和现场渗流试验数据,开发了岩体渗流参数数据库系统,研究了各类岩体渗流参数的统计特征,建立了岩体渗流参数的统计模型,并简要对比了岩体渗透系数取值的分区法和分布法对工程渗流场的影响。结果表明：河谷区岩体的渗透系数在数值上服从对数正态分布,其均值和对数标准差随埋深的变化规律可分别采用幂函数和Logistic函数描述;在非达西流态下,岩体的惯性渗透系数与渗透系数在统计上服从3/2幂次关系;在非饱和状态下,岩体van Genuchten模型参数的置信上限可通过渗透系数估计,进而可通过反演分析确定其代表性取值。研究成果对于水利水电工程岩体渗流参数的类比、分析和确定具有重要意义。     

裂隙岩体初始裂隙网络渗流模型研究

运用离散数学的图理论进行裂隙岩体裂隙网络连通性研究，建立了裂隙岩体初始裂隙网络渗流的离散数值模型，这一模型从根本上突破了经典的均质渗流理论。     

块状结构岩体的无压渗流分析方法

利用三维岩石块体系统的自动识别方法生成岩体的结构面网络,并将初流量法引入到三维网络无压渗流的变发方程,从而建立了块状结构岩体中的网络无压渗流分析方法,对某拱坝坝肩的分析表明,所建立的方法是合理有效的。     

块状结构岩体的无压渗流分析方法

利用三维岩石块体系统的自动识别方法生成岩体的结构面网络,并将初流量法引入到三维网络无压渗流的变分方程,从而建立了块状结构岩体中的网络无压渗流分析方法．对某拱坝坝肩的分析表明,所建立的方法是合理有效的．     

岩体裂隙渗流的频率水力隙宽

基于宽配曲线,首次提出频率隙宽的概念,它具有表征隙宽分布情况、均匀程度、充分体现隙宽组成等重要意义。特别是频率水力隙宽的提出,为解决现有水力隙宽应用中出现的局限性具有极大的帮助作用。借助现有研究成果,通过实例分析得到,水力隙宽eh基本与中值隙宽e50相应,再通过随机裂隙的计算机有限元模拟,频率水力隙宽可取e48。     

节理裂隙岩体渗流与应力耦合分析

在总结已有的饱和非饱和渗流模型的基础上，把裂隙岩体看作是离散网络模型，分析研究了含节理裂隙岩体的非饱和渗流特性，建立了裂隙网络饱和非饱和渗流模型，并推导了控制方程．对节理裂隙岩体中外力对裂隙渗流的影响进行了分析研究，提出了渗流场—应力场耦合的分析模型，推导出三维应力与裂隙水压力共同作用下一组平行裂隙组的渗流应力耦合关系式。     

三维非均质岩体各向异性渗流场分析

通过对天生桥一级水电站引水系统非均质各向异性岩体渗流场的模拟计算，提出了三维非均质岩体各向异性渗流场的计算方法，并导出三维排水廓道边界的计算公式和三维自由水面边界的迭代方法，通过对不同参数对渗流场影响的研究和各种运行工况三维渗流场特征的分析，得出了三维各向异性渗流场的一些基本规律，为高压引水管道的设计，施工提供了合理的设计依据。     

二维裂隙岩体渗流数值模拟技术研究

如何准确地描述岩体裂隙水的流动状态是一个重要课题.与原位实验相比,利用数值模拟方法研究裂隙岩体渗流问题,具有高效、经济、可重复性强等特点.然而,较准确的岩体裂隙网格模拟和裂隙水流动模拟系统的设计与实现,是数值模拟方法研究的两个难点.非连续裂隙网络仿真主要采用Monte Carlo技术,结合裂隙统计学特征,进行随机模拟.先研究区域内随机生成符合地质统计学规律的裂隙网络,再对渗流有贡献的裂隙进行筛选并自动离散,最后利用水量均衡原理计算出各节点的水头.通过开发相应的程序包,提高岩体裂隙渗流计算的规模和准确性,为进一步研究水在岩石中的作用打下基础.     

大足石刻砂岩的岩石学特征

大足石刻砂岩是上侏罗系莲菜镇组下部地层,具有典型长石砂岩的成分特征和溶蚀胶结结构,砂岩的退化后生变化过程与石刻艺术风化破坏密切相关。     

考虑渗透动水压力时等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型

渗流对等效连续岩体的作用力包括渗透静水压力和渗透动水压力（渗流体积力）两部分。文中较全面地引入渗流与应力之间的相互作用关系,同时考虑渗透静水压力和渗流体积力的作用,以渗透系数与空隙率,体积应变的关系为桥梁,建立等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型,并采用有限元数值方法结合算例进行双场耦合分析与计算。结果表明,计入耦合作用,岩体各应力分量有不同程度的增大。     

溶蚀作用对破碎泥岩渗透特性的影响

为研究溶蚀作用对破碎岩石渗透特性的影响,研制一种可测量质量流失条件下破碎岩石渗透特性的试验系统.在破碎泥岩的渗透试验中掺入岩盐模拟自然条件下存在的溶蚀现象,加速溶蚀过程.讨论溶蚀作用下破碎泥岩渗透特性的演化规律,分析溶蚀作用下渗透压力、岩盐质量和泥岩颗粒粒径对破碎泥岩渗透特性的影响.结果表明:溶蚀作用导致破碎岩石内易溶物质和细小颗粒的流失极易破坏岩样内部的孔隙结构和骨架结构,由此造成结构内部导水通道的扩大和渗透参数的突增.其渗透参数基本与渗透压力、岩盐质量和泥岩颗粒粒径呈正相关关系.且对于渗透压力较大、岩盐质量较高和泥岩颗粒粒径较大的岩样,由于溶蚀作用的存在容易发生更明显的导水通道扩大现象.此外,在岩样的渗流过程中,也存在由于颗粒迁移导致的导水通道堵塞造成的渗透参数逐渐减小的现象.     

节理岩体渗流和变形耦合性质的研究

本文针对三组节理的岩体,推导了渗透张量的一般形式。利用这些结果,编制了节理岩体的弹粘塑性变形和渗流耦合分析的有限元程序,并针对某边坡工程实例进行了计算分析。     

岩体微裂纹密度确定方法及应用

运用细观损伤理论的方法,建立了岩体参数与室内岩块间的关系,认为只有合理确定了裂纹密度参数,才能使细观损伤理论确定岩体参数的方法成为可能。提出了采用完整性系数法、弹性波方程法和地质调查统计法确定岩体裂纹密度的方法,分析了3种方法确定岩体裂纹密度的差异;结合统计数据,分析比较了Taylor法、广义自洽法、Taylor介质法对裂纹相互作用的考虑及确定岩体力学参数的适应性。结果表明,采用完整性系数法确定岩体裂纹密度,Taylor介质法确定岩体参数可以得到比较合理的结果。     

基于应变率相关动力特性的岩体爆破破坏区范围研究

岩体动态强度特性及受力变化规律是研究炮孔近区岩体破坏特征的关键,采用合理的动态强度模型直接决定了炮孔破坏区范围计算结果的正确性.因此,利用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了基于应变率相关动力强度特性下炮孔破坏区范围的计算方法.利用柱面波的位移协调方程,推导了炮孔近区岩体质点的应变率计算公式,并应用于岩体应变率相关的...