基于三维地质模型的特殊地质岩体加固方法研究

结合某具体工程,详细介绍了基于三维地质模型的破碎岩体加固施工方法的工艺流程及具体实施步骤。工程现场施工前,在三维地质模型上进行岩体加固施工模拟。以此有针对性地组织现场施工,可加快施工进度,提高岩体加固精准度,协调控制加固岩体变形,提高岩体整体加固效果,保证加固质量。     

岩体力学参数确定方法研究

结合理论及实践成果,研究探讨了岩体力学参数的确定方法,方法大致有：室内试验、现场试验、位移反分析、现场工程地质调查和室内计算等,从而准确确定岩体参数,保证模型计算结果的正确性。     

岩石高陡边坡的岩体模型及其参数研究

岩石边坡稳定性分析，通常将边坡岩体的模型抽象为地质模型、力学模型及几何模型三种。本文提出应根据分析方法的侧重点分别建立相应的模型，即针对三维相似模型试验建立地质概化模型；针对块体稳定分析建立块体一夹层模型；针对数值模拟建立等效连续模型。文中结合三峡链子崖危岩体建立了这三种模型并确定相应的参数。模型试验与计算成果基本一致，与现场实际情况吻合较好。     

基于三维地质模型的工程岩体结构精细数值建模

针对岩体结构数值模拟分析前处理工作中存在的地质模型建立、空间单元划分等难点,提出将三维地质模型与数值模拟分析进行耦合来简化其前处理的具体思路和方法。在三维地质建模系统中,建立精细的工程地质三维统一模型,通过单元网格几何模型的自动生成和模型数据的转换输入,可快速、准确地为岩体结构数值模拟分析提供不同类别、信息丰富的精细三维网格剖分模型,不仅简化了数值计算分析的前处理工作,同时也可丰富三维地质模型的属性信息,为工程设计与优化提供更直观、便捷的信息平台。     

岩体离散裂隙网络稳定性计算的节理有限元法

通过对广乐高速公路坪石至樟市段大量裂隙岩体边坡的稳定性研究认为：客观的地质模型、恰当的本构关系、正确的计算参数、有效的计算方法是裂隙岩体模拟计算的4个关键问题,抓住并解决好这4个方面的问题,是裂隙岩体数值分析取得可靠成果的关键。提出裂隙岩体稳定性模拟计算的节理有限元法(JFEM),视裂隙岩体为由岩块和离散裂隙网络组成的二元结构,同时考虑岩块和离散裂隙的属性,充分体现岩块和岩块接触作用的非线性关系。首先,基于Jaeger单结构面理论,应用JFEM计算裂隙岩体的抗压强度,以验证JFEM的可靠性;其次,引入离散裂隙网络模型(DFN),重点探讨基于Voronoi模型、Baecher模型和Veneziano模型的裂隙岩体稳定性计算问题,岩块和节理的本构关系分别采用广义的Hoek-Brown准则和Barton-Bandis剪切强度准则,应用强度折减法计算裂隙岩体的稳定系数,并对裂隙岩体网络模型中关键参数取值对岩体的稳定性影响进行探讨。研究结果可为裂隙岩体的稳定性评价提供一个新的思路,为工程决策提供理论依据。     

基于FLAC~(3D)的煤层开采覆岩破坏特征研究

本文分析了祁东煤矿7131工作面工程地质特征,建立工作面的三维地质模型;根据工作面实测岩体力学参数及实际边界条件,利用FLAC3D软件对煤层开采引起的上覆岩体运移变形破坏特征进行了数值模拟;通过分析由此引起的塑性破坏、应力场变化、位移场量级变化,讨论了工作面上覆岩体的"两带"发育范围、破坏形式及变形特征。     

断续节理岩体渐进破坏数值模拟方法及等效力学参数的测定

工程岩体分级标准一般不考虑工程岩体的本构关系,仅提供黏聚力和内摩擦角,岩石的力学参数及现场小尺度的试验结果也不能直接用于工程计算。针对这一问题,利用岩石及结构面的实测参数建立含随机裂隙的岩体数值模型,模拟裂隙岩体渐进破坏过程,并获取岩体等效力学参数的数值模拟方法。计算结果证实,考虑地应力及卸荷条件下,计算获得的岩体强度参数较基于工程岩体分类体系的经验值高30%~50%,各风化、卸荷区结论一致,数值模拟获得的岩体卸载变形模量与工程实测值反演获得的变形模量一致。采用数值模拟方法获取岩体破坏模式、本构关系及相应的强度、变形参数是可行的。     

裂隙岩体参数分区分级法在如美电站中的应用

结合现行岩体参数研究方法,以西藏如美水电站为背景,通过分区分级裂隙岩体数值模拟等效计算方法,根据该地区边坡岩石的类型、强度及风化程度,裂隙结构面的发育特征和几何特征等因素,对下坝址区裂隙岩体进行了合理的区域划分和数值模拟计算,并与岩体质量评价系统GSI计算结果进行了对比分析,分析发现,两种方法得到的如美水电站下坝址区碎裂岩体参数基本一致,并从两种方法自身理论角度分析了其差异性,虽有差别,但都在允许范围之内,证明其结果是可靠可用的。另外,裂隙岩体参数分区分级法还可以简化数值模型,并能有效地降低运算量,提高了计算精度和速度。     

基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数优化

本文根据广义Hoek-Brown准则在估算岩体参数的中的应用,在总结前人改进Hoek-Brown参数计算方法的基础上,针对高寒地区、多雨地区等特殊环境下的岩体力学参数的确定,对广义Hoek-Brown准则参数m,s的计算方法进行改进,引入了特殊扰动系数Dc。通过计算岩体力学参数实例把本文的改进方法与以往的研究对比发现改进之后的取值更加合理。将改进的方法用于处于冻融环境下的高陡边坡稳定性分析,验证了改进的合理性。     

基于精细结构描述及数值试验的节理岩体参数确定与应用

岩体参数是岩体工程设计与优化的重要依据。以现场精细结构测绘为基础,借助数值计算工具,进行大样本岩体力学试验为岩体参数的确定提供了一种新思路。精细结构描述的重点在于现场地质测绘工作的细致。以统计窗为基础,结合地质素描和数码摄像技术,补充发展了一套岩体精细结构测绘的现场工作方法。以现场测绘为基础,建立岩体结构模型。同时,通过离散元数值试验与物理模型试验的对比,验证数值试验的精度,并以锦屏一级水电站为例对坝区岩体进行大样本岩体数值试验,给出应力–位移全过程曲线、应力分布、位移分布及塑性区分布等分析成果。对比发现,数值试验结果与岩体质量评价结果基本吻合,计算结果可靠。数值试验细化了岩体参数的分布特征,大样本试验将会促进工程参数风险预测和可靠度分析的发展。     

复杂地质结构下地下厂房布置方案的对比分析

岩滩水电站扩建工程地下厂房为大跨度、高边墙大型洞室,且上、下发育有石英岩脉与f 211构造挤压破碎带.针对这种上、下被不利地质结构所包围的地下厂房, 采用二维弹塑性有限元方法对多种布置方案下的施工开挖进行了数值模拟,分析了围岩的开挖变形与应力随开挖的演变过程.在保证地下厂房围岩整体稳定性的条件下,对地下厂房布置方案进行了比较优化,论证了合理的布置方案.分析结果表明:(1)石英岩脉力学性状及其相对于地下厂房的位置对围岩稳定性影响不明显;(2)f 211是影响厂房区岩体稳定的主要不利地质结构;(3)建议针对f 211出露部位施加相应的支护措施,这样对限制不利地质结构对围岩稳定性的影响将有明显效果.     

深埋隧道锚岩体力学参数综合取值研究

深埋岩石工程勘察设计阶段中岩体原位试验工作困难,针对深埋复杂岩体力学参数选取问题,提出在岩体地质分析基础上,综合原位试验和Hoek-Brown准则的岩体力学参数取值方法。该方法首先依据勘探成果分析岩体地质特征,对工程区岩体进行分类,应用Hoek-Brown准则确定各类岩体力学参数并采用经验参数核对校正,确定设计阶段岩体力学参数。最终根据施工开挖揭示地质信息和原位试验,校正设计阶段岩体力学参数。该方法应用于川藏高速公路泸定大渡河特大桥隧道锚区域蚀变二长花岗岩岩体力学参数确定,实例分析表明:岩体原位试验成果离散性大,试验成果难以代表大范围复杂岩体力学参数;Hoek-Brown准则估算岩体内摩擦角与原位试验基本一致,黏聚力则偏高较多,需要采用经验参数校正;复杂岩体力学参数的选取,需在地质分析基础上综合采用各种方法相互验证。     

广西柳州经合山至南宁高速公路吾排隧道工程地质特性评价

工程地质特性会直接影响工程设计和施工。文章在详细分析吾排隧道工程地质概况、不良地质作用,水文地质特征等基础上,对隧道岩体工程地质特征、隧道围岩分级进行研究,最后对隧址区域稳定性,隧道进出洞口边坡、仰坡稳定性,隧道围岩稳定性、岩爆及偏压问题进行评价。研究结果为全面提升隧道工程施工质量和建设水平提供可靠的数据支撑。     

地层结构的应力分区与煤瓦斯突出预测分析

地壳内的各种地质构造现象、地震、矿井动力现象都与岩体应力作用密切相关。要提高预测这些地质构造和动力现象的准确性,从根本上说取决于对构造应和场的研究水平,文中用ＡＮＳＹＳ软件结构静力分析方法,对岩体应力作了分析研究,划分了构造应力区。它对于采矿工程稳定性评价、矿井动力现象预测和预防等方面都有重要意义。     

边坡危岩体稳定性评价

以某铁路线边坡危岩体作为研究对象,采用地质特征结合稳定性系数的方法进行了危岩体稳定性评价,根据计算结果及评价验证了采用该方法确定危岩体的稳定性分类是合适的。     

岸坡岩体稳定性赤平投影法分析

结合分香溪中桥桥基岸坡工程地质条件,采用赤平投影分析方法,对桥基岸坡岩体稳定性进行评价与分析,结果表明,宜昌端有滑塌体处于岸坡临空面上,稳定系数分别为1.50,2.40,处于稳定状态;万州端岸坡岩层的倾向与坡向方向相反,没有滑塌体出现在岸坡的临空面上,整个岩体处于稳定状态。     

Multiscale hierarchical analysis of rock mass and prediction of its mechanical and hydraulic properties

Engineering geological and hydro-geological characteristics of foundation rock and surrounding rock mass are the main factors that affect the stability of underground engineering. This paper presents the concept of multiscale hierarchical digital rock mass models to describe the rock mass, including its structures in different scales and corresponding scale dependence. Four scales including regional scale, engineering scale, laboratory scale and microscale are determined, and the corresponding scale-dependent geological structures and their characterization methods are provided. Image analysis and processing method, geostatistics and Monte Carlo simulation technique are used to establish the multiscale hierarchical digital rock mass models, in which the main micro- and macro-structures of rock mass in different geological units and scales are reflected and connected. A computer code is developed for numerically analyzing the strength, fracture behavior and hydraulic conductivity of rock mass using the multiscale hierarchical digital models. Using the models and methods provided in this paper, the geological information of rock mass in different geological units and scales can be considered sufficiently, and the influence of downscale characteristics (such as meso-scale) on the upscale characteristics (such as engineering scale) can be calculated by considering the discrete geological structures in the downscale model as equivalent continuous media in the upscale model. Thus the mechanical and hydraulic properties of rock mass may be evaluated rationally and precisely. The multiscale hierarchical digital rock mass models and the corresponding methods proposed in this paper provide a unified and simple solution for determining the mechanical and hydraulic properties of rock mass in different scales.     

基于岩体波速的Hoek-Brown准则预测岩体力学参数方法及工程应用

 根据建立的由岩体波速估算地质强度指标GSI和岩体扰动参数D的计算公式,引入Hoek-Brown准则,给出岩体波速预测岩体力学参数方法(简称岩体波速法)。以中缅油气管道(国内段)澜沧江跨域工程边坡岩体力学参数研究为例,并以室内岩石物理力学参数和场区声波测试数据为基础,采用岩体波速法和E. Hoek建议法预测场区的岩体力学参数。结果表明：岩体波速法和E. Hoek建议法所得的结果平均相对误差均较小,两者基本等效,数值模拟结果更进一步验证了工程应用效果的合理性。该方法在试验资料不足的情况下,能为岩体力学参数的快速评价提供一条新途径。     

复杂岩石块体识别的单元重构–聚合方法

 为解决工程岩体开挖中含有复杂开挖边界时的块体识别问题,提出岩石块体识别的单元重构–聚合方法。首先,引入成熟的网格划分技术,通过建立网格模型(如有限元模型),实现对复杂开挖边界的精确模拟;其次,采用基于单元重构技术的结构面建模方法,将分布于岩体内的结构面建入网格模型;然后,提出基于单元聚合技术的块体构建方法和考虑有限性结构面时的单元组处理方法;最终可实现基于网格模型的复杂岩石块体识别。该方法识别所得的块体系统基于网格模型,块体的所有特征信息均可通过模型的单元和节点提取,块体的可视化也可在既有网格模型图形显示平台上实现。算例验证表明,当将结构面分别考虑为无限延伸和有限延展时,该方法的块体识别和稳定分析成果均与通用块体分析软件的结果一致。进一步将该方法应用于水电站大型地下洞室群的块体识别,可证明其应用于复杂岩石块体识别的有效性和优越性。因此,该方法是一种能够考虑复杂工程岩体开挖边界的岩石块体识别的新方法,其实现过程独立于基于拓扑原理的传统块体识别思路,为块体稳定分析提供了新的实现途径。