岩石节理粗糙系数的分形描述

岩石节理粗糙度系数JRC的正确确定对岩体结构面抗剪强度的计算有很大影响。自然岩石节理表面轮廓线可以看作为分形曲线。在某种意义上，应用分形维数来描述岩石节理的粗糙度可以克服粗糙度系数在应用上的某些不足。     

岩石节理剪切强度研究

利用断裂力学理论分析了纯剪切应力状态和双向压应力状态作用下节理模型的断裂机制。在已有的数值模拟和实验基础上,通过引入分形维数,推导了粗糙节理的摩尔-库仑剪切强度的改进公式。该公式的分析结果显示,节理尺度相对于岩体尺寸越大,节理的抗剪强度就越低,并且节理的抗剪切强度与分形维数的关系是一种非线性增长关系。     

节理面粗糙度系数与分形维数的关系

讨论了估算节理面粗糙度的若干分析方法，论述了节理面的分形性质，从三个不同的方面探讨了粗糙度系数与分形维数的关系。     

节理面粗糙度系数与分形维数的关系

讨论了估算节理面粗糙度的若干分析方法，论述了节理面的分形性质，从三个不同的方面探讨了粗糙度系数与分形维数的关系     

影响巷道变形与破坏节理力学参数的正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究了节理力学参数对巷道变形与破坏影响。选择法向刚度、切向刚度、粘聚力、内摩擦角、剪胀角、抗拉强度等6个因素、5个水平的下次试验方法进行了相关的UDEC数值模拟试验。试验结果表明：节理法向刚度和内摩擦角是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数,增大节理法向刚度和内摩擦角可显著提高节理的抗变形能力;节理粘聚力和切向刚度对巷道变形也有明显影响。     

岩石声发射特征的分形分析

通过岩石单轴压缩声发射实验，利用G-P算法计算了不同应力水平下的声发射时间序列的关联维数。研究发现关联维数值随相空间维数m的增大而增大，当m较大时趋于稳定。实验发现多数岩样在应力水平为极限应力的60％以前，分维值呈增大趋势。当达到破坏应力时，分形维数降低到一个最小值。这表明岩石声发射关联维数的变化反映了岩石内部损伤演化情况，分形维数的降低意味着主断裂或破坏的发生。     

灌浆节理压剪变形、强度特点及破坏机制试验

通过对人工劈裂的节理试件进行水泥灌浆加固处理,并进行一系列室内压剪试验,总结了灌浆节理面压剪全过程剪应力-剪切位移的典型曲线形式,分析了充填度和法向应力对灌浆节理的变形、强度特点的影响规律,总结了由充填度决定的灌浆节理两种压剪破坏形式,揭示了其破坏机制.研究结果表明,低法向应力下灌浆节理面表现出脆性破坏特点,峰值剪切强度大于无灌浆节理面的,而在高法向应力条件下,灌浆节理面有一定的延性,峰值剪切强度小于紧密闭合且吻合系数较高的无灌浆节理面的;当充填度大于1.0时,各个充填度的灌浆节理面剪切强度差异较小.研究成果加深了对灌浆节理压剪破坏特性的认识,并具有一定的工程指导意义.     

节理构造岩体直剪破坏机理剖析与单点法合理性研究

本文揭示了节理岩体直剪破坏阶段的微观机理及宏观规律，剖析了机理和规律内在的形成原因与有机联系，其中，各不同局部的“剪位移速率和剪切面两侧之间的相对位移速率”演化过程的微观差异与相互制约规律的发现与剖析，为节理岩体C、φ峰值直剪单点法的合理性，在国内外首次从理论上解决了节理岩体直剪峰值单点法的可行性问题。     

节理岩体粗糙度吸引子盒子维数的研究方法

论述了节理岩体粗糙度吸引子盒子维数的研究方法，从数学理论上推导了盒子维数Ｄ的正确性和唯一性，作为验证，考查了分形随机布朗运动，获得了较为理想的结果，为了使Ｊｒｃ值定量化，本文利用多项式回归分析，得到了Ｊｒｃ与分维数Ｄ之间的经验公式，并在Ｂａｒｔｏｎ提出的典型制面线中得到了检验。因而，可以说盒子维数研究方法是研究节理岩体粗糙度的一种较好的方法。     

节理分布对岩体破坏影响的数值模拟研究

为研究含断续节理岩体的宏观破坏过程和特征，采用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统，分析了断续节理岩体中裂纹的产生、扩展机理与过程．结果表明，当节理倾角从30°，45°到60°时，岩体强度从小到大增加，并且破坏前期的声发射现象增强、变形增大；随着节理密度的增大，裂纹的产生从互不影响到相互抑制，裂纹扩展长度减小；中间节理受压剪作用很快与相邻节理贯通导致节理岩体破坏．据此，明确界定断续节理产生贯通破坏的范围就是围岩破裂区．     

复杂应力条件下岩石的拉剪变形及破坏准则研究

根据不同围压条件下的粉细砂岩三轴压缩全程试验,分析了围压对砂岩峰值强度和破坏方式的影响,研究了压缩过程中砂岩的拉、剪变形随围压的变化规律。结果表明:粉细砂岩峰值强度与围压的关系是一条有拐点的折线,围压低于拐点对应的临界围压σ3L时,粉细砂岩的破坏方式仍为剪切破坏,但其强度受到张拉变形影响而低于Coulomb准则的计算值,岩石破裂面与最小主应力夹角大于(45°+φ/2);围压高于σ3L时,粉细砂岩的破坏仅受剪切变形控制,张拉变形对强度的影响可以忽略,岩石进入完全剪切破坏状态,破裂面角度与(45°+φ/2)吻合。在此基础上,提出了反应砂岩破坏过程中张拉应变和剪切应变相互关系的指标值ft/fγ,并据此推导了砂岩在不同围压下的强度准则,与实际情况较为吻合。     

Modeling of Mechanical Behavior of Fractal Rock Joint

The present study shows that naturally developed fracture surfaces in rocks display the properties of self-affine fractals. Surface roughness can be quantitatively characterized by fractal dimension D and the intercept A on the log-log plot of variance: the former describes the irregularity and the later is statistically analogues to the slopes of asperities. In order to confirm the effects of these fractalparameters on the properties and mechanical behavior of rock joints, which have been observed in experiments under both normal andshear loadings, a theoretic model of rock joint is proposed on the basis of contact mechanics. The shape of asperity at contact is assumed to have a sinusoidal form in its representative scale r, with fractal dimension D and the intercept A. The model considers different local contact mechanisms, such as elastic deformation, frictional sliding and tensile fracture of the asperity. The empirical evolution law of surface damage developed in experiment is implemented into the model to up-date geometry of asperity in loading history. The effects of surface roughness characterized by D, A and re on normal and shear deformation of rock joint have been elaborated.     

联合状态值域、联合数值域与联合数值半径

本文研究了交换算子组的联合状态值域、Taylor联合谱以及联合数值域的关系。     

某反倾向岩质边坡地震稳定性数值模拟

以雅泸高速公路K136＋150～K136＋300 m段反倾向岩质边坡为例,采用基于离散元法原理的计算软件——UDEC,在充分研究边坡工程地质条件的基础上,模拟研究了反倾向岩质边坡在地震作用下的变形破坏机制及失稳破坏模式,进而分析了边坡的稳定性。结果表明：边坡在地震作用下其变形破坏是＂岩体松动→倾倒→崩塌＂的过程,此过程经历的时间较短,往往是在振动持时内完成。     

不同受力状态下岩石破坏过程次声信号特征

采用室内试验方法,分别开展了岩石在压缩、剪切和拉伸状态下的破坏试验,利用高灵敏度的次声信号采集设备同步采集岩石破坏过程中的次声信号,对不同受力状态下岩石次声信号的特征差异进行了研究。结果表明:在压缩状态下,岩石次声信号发射主要在弹性和塑性变形阶段,次声信号的峰值频率在7 Hz左右,在岩石临近破坏前,次声信号振幅和频率范围均有所增加;在剪切状态下,次声信号主要集中在峰值后应力逐步下降的阶段,信号功率分布集中程度较压缩试件略低,峰值频率在8 Hz左右;在拉伸状态下,试件加载初始阶段便有次声信号发生,次声信号频率通常存在高、低两个中心,其中低频与压缩试件接近,高频则高出3 Hz,拉伸试件内部裂隙的萌生和发展较压缩和剪切状态下更为迅速、有序,随着试件内部裂隙的发展,次声信号频率逐渐升高。以上特征的发现为不同受力状态下次声信号的识别以及岩体灾变预测提供了依据。     

水泵断电的数值分析

分别采用单元特性曲线的局部线性化法、Ｓｕｔｅｒ曲线的牛顿———辛普生法和Ｓｕｔｅｒ曲线的局部线性化法分析了水泵断电的过渡过程，计算表明三种数值分析方法的结果完全吻合，局部线性化能保证计算结果绝对收敛．     

岩体工程问题的现代数值分析方法综述

岩体工程中的岩土力学数值分析方法得到了迅速发展,出现了各种各样的数值分析方法.归纳和总结了前人关于数值分析方法的研究成果,对各种方法的研究现状和最新进展进行评述,并作了岩体工程问题的现代数值分析方法总的概论,最后提出了解决问题的思路、方法和建议.     

三轴加卸载下花岗岩脆性破坏及应力跌落规律

基于2种卸荷应力路径和常规三轴压缩试验,研究了加卸载条件下花岗岩的变形破坏及应力脆性跌落特征。卸荷条件下岩石变形主要是向卸荷（主）方向回弹或拉伸变形为主,而非或次卸荷方向的塑性变形很小,峰后应力应变曲线呈现明显的脆性特征。而加载条件下岩石以轴向压缩变形为主,且压缩塑性变形随围压增大而增大;卸荷条件下破坏岩石各种级别的张拉裂缝较多,张裂面一般垂直于卸荷主方向,高初始围压时双向卸荷甚至在次卸荷方向也可产生环形张拉裂缝。破坏围压较高时破裂面剪性特征相对明显,但剪性裂面一般追踪张性破裂面发展而成,并在剪切面两侧发育较多微张裂缝。而相对较高围压下常规三轴压缩岩石一般为剪切破坏,张性裂缝很少;常规三轴压缩岩石的应力脆性跌落系数随围压的增大而增大,而在卸荷条件下却随初始围压的增大而减小。相同初始围压时,卸荷条件下比加载时的应力脆性跌落系数小得多,方案Ⅱ在初始围压达到30 MPa时甚至出现负值,应力脆性跌落系数R依次为：RⅢ〉RⅠ〉RⅡ。     

石板冲击凿入的变形与破坏规律研究

对花岗岩板进行了低速冲击凿入实验．实验表明：石板在冲击凿入时主要产生径向裂纹和锥形裂纹，径向裂纹由侵入点的背面向外向正面发展，锥形裂纹由冲击点向背面发展；径向裂纹主要是由局部挠曲产生的，锥形裂纹是由赫兹接触拉应力产生的．由于石板的尺寸有限，锥形裂纹可以发展到石板背面，石板上被冲出小锥体；径向裂纹可以导致石板整体破坏．由于局部挠曲和破裂的相互斗争，石板的冲击凿入载荷-侵深曲线为双驼峰形．