工程岩体随机结构面优势方向的表示法初探

结构面是控制岩体稳定性的重要因素,现代的重大工程需要对岩体的弱结构面进行精细的研究和描述。根据近年来对一些重大工程岩体随机结构面研究的体会,总结出工程岩体随机结构面的精细表示方法,其主要方法是采用概率统计的办法进行优势组数的统计,用右手法则的办法更为简洁客观地表示结构面的特征,以便更好地为工程服务。     

结构面的剪切蠕变特性及本构模型研究

岩体结构面的蠕变特性研究对解决岩石力学实际问题具有很重要的意义,结构面的蠕变力学性态往往控制着岩体的时效变形和长期强度,研究结构面的剪切蠕变特性是岩石流变学的一项重要内容。通过规则齿形结构面在不同法向应力条件下的剪切蠕变试验,研究了不同角度结构面的剪切蠕变特征,并根据蠕变试验结果,对结构面的剪切蠕变特性进行了描述,对结构面剪切蠕变试验过程中的蠕变速率特性进行了研究。研究表明,结构面在蠕变试验过程中,严格意义下的稳态蠕变是不存在的,常说的稳态蠕变实际上是蠕变速度随时间缓慢减小的近似稳态蠕变过程。最后,提出改进Burgers模型来描述蠕变的剪切蠕变特性,并讨论了改进的Burgers模型对于描述结构面剪切蠕变特性的适用性。     

三维离散元不同尺度结构面计算方法 及其在岩土爆破中的应用

 在块体离散元面–面接触的基础上，给出不同尺度结构面的计算方法，建立离散元对岩土爆破模拟的计算模型，实现块体自分裂计算程序，在药包附近采用小尺度块体，远区采用大尺度块体，可以更为准确地描述爆破载荷下岩体结构面的尺寸效应。新的计算方法增加不同尺度结构面之间的计算方法，用其模拟岩土中的爆破问题可以得到：(1) 通过模拟近区岩体内的应力场和位移场，得到爆源近区岩体在动载荷下的破坏特征，与单个尺度岩体结构面的计算程序相比，可以更准确体现结构面破坏引起的能量耗散对近区应力场的影响。(2) 模拟的鼓包、爆破漏斗等岩土爆破现象可以很好地吻合经验公式，说明该计算方法不仅能反映小时间尺度上爆炸现象，如近区的应力场，还可以反映大时间尺度上的爆炸现象。     

岩体工程有限元分析中弱面的力学模型——弱面单元分析

本文较系统地讨论了模拟岩体弱面的等厚度四节点弱面单元,着重分析了岩体转动对弱面单元的影响。并指出:即使弱面厚度很小,但只要弱面产状处在不太有利位置,或绕弱面单元端点转动,都会给单元剪应力从正或负的方面带来很大影响,甚至改变单元由滑动所产生的剪应力的符号。文中详细的推导了考虑转动影响的弱面单元的几何矩阵[B]~e、单元应力矩阵[S]~e、单元刚矩度阵[K]~e以及单元初始应力所引起的等效结点荷载等计算公式。文中还证明了古德曼节理单元是等厚度弱面单元的一种特殊情况--即δ/l趋于零的情况.     

岩体工程勘察中的量化描述方法

不连续面的存在对岩体的工程性质有极大的影响,而目前工程勘察对于岩体及其中的不连续面的描述存在诸多不足。本文介绍了一些针对岩体及其不连续面的量化描述方法。岩体的量化描述包括取芯率、块状取芯率、岩石质量指标、裂隙指数等。不连续面的描述包括倾角、张开程度、不连续面的平滑程度等。并指出只需对现有的岩石钻探的工艺进行少量改进,即可获得大量的岩体及不连续面的信息,可为工程建设提供可靠的依据。     

中国红层边坡岩体结构类型的研究

在详细考虑了红层边坡岩体的特征之后,选择了4个对岩体结构和边坡稳定性影响最大的因素,作为红层边坡岩体结构类型划分的依据:红层岩层面、层间软弱夹层的特征及其与边坡面相互交切的关系;岩体中的构造结构面的发育情况和组合特征及其与边坡面的交切关系;红层边坡岩体岩性的组合特征;上覆堆积土的红层边坡岩体的二元结构。按红层边坡岩体结构状态,把红层边坡岩体结构划分为4种,然后又按红层边坡岩体的岩性组合特征、岩层产状与坡面产状的关系、结构面的发育情况及其与坡面的关系、以及上覆堆积土的边坡岩体的坡顶线形状和岩土组合特征细分为13个类型和亚类。该分类详细,分类表中附有各类边坡岩体结构的工程地质评价、易发生的病害类型和工程建议,便于实际应用和推广。     

岩体工程勘察中的量化描述方法

不连续面的存在对岩体的工程性质有极大的影响,而目前工程勘察对于岩体及其中的不连续面的描述存在诸多不足。本文介绍了一些针对岩体及其不连续面的量化描述方法。岩体的量化描述包括取芯率、块状取芯率、岩石质量指标、裂隙指数等。不连续面的描述包括倾角、张开程度、不连续面的平滑程度等。并指出只需对现有的岩石钻探的工艺进行少量改进,即可获得大量的岩体及不连续面的信息,可为工程建设提供可靠相详尽的依据。     

节理岩体物理模拟与超声波试验研究

以三维各向异性介质弹性波方程为理论基础，给出具有不同节理面岩体的数学物理模型，将具有典型节理构造的岩体分别简化为横向各向同性和单斜各向异性介质，并得出各向异性介质中的弹性波在遇节理面发生反射、透射后沿不同传播方向的传播速度。根据上述数学物理模型制备节理岩体物理模型，相对于节理面以不同的入射角度进行超声波波速测试，试验证明，超声波波速对于物理模型中节理面的影响十分敏感，节理面的存在使弹性波传播速度重新分布，在合理布置测点的情况下，对节理面的存在及方向识别较为准确。在实际工程中，通过合理布置测点的超声波测试，可以对工程岩体中节理裂隙发育的优势方向进行判断，有效地反映岩体结构面的各向异性，为实际工程提供数据资料。     

含共面结构面岩体强度损伤规律研究

岩体结构面的存在对岩体强度造成了不同程度的损伤作用,直接影响了岩体工程的设计和施工。因此,研究岩体结构面对岩体强度损伤的规律显得尤为重要。文章引入损伤系数变量定量描述岩体的损伤程度,采用数值模拟的方法计算不同方案情况下33个试样的峰值强度,分析岩桥倾角、结构面摩擦系数、围压和连通率对损伤系数的影响,给出了它们之间的函数关系,推导出了计算含共面结构面岩体的强度损伤经验公式。利用该公式可以准确的判断岩体强度的损伤程度,为更好的衡量岩体强度参数奠定基础。     

岩体承载力计算

本文提出了考虑岩体结构面的承载力计算公式,分析了影响岩体稳定的几个重要问题,如岩体沿结构面破坏的判断依据,最危险结构面、危险结构面与缓倾角的求解等。