基于抛物线型Mohr强度准则的隧洞弹塑性分析

基于具有抛物线型Mohr强度准则,分析渗流作用下隧洞的弹塑性力学行为。通过考虑和不考虑渗流场影响的实例对比分析,结果表明:考虑渗流场时所得塑性区半径比不考虑时大,而且随着孔隙水压力的增大,渗流场的影响越来越显著;隧洞径向应力和切向应力都与渗流场密切相关。所得结果可为强度包络线近似于二次抛物线的围岩隧洞设计提供理论依据。     

含节理泥质粉砂岩强度特征试验研究

为了分析南京秦淮东河工程黄马青组泥质粉砂岩的强度特征,通过钻孔取芯制作标准样对含节理岩石进行单轴和三轴压缩试验,得到不同围压条件下岩石破坏时的应力-应变关系.通过对岩石破坏时不同倾角节理面上的正应力和剪应力进行计算,并根据Mohr-Coulomb强度理论对试验结果按照强度准则进行线性拟合,得到结构面和岩体的摩擦角和内聚...     

考虑残余强度和阈值影响的岩石弹性损伤统计模型

基于统计学理论和损伤理论,考虑岩石的残余强度和损伤阈值影响,建立了三轴压缩条件下岩石损伤统计模型。以损伤模型为基础,利用岩石在低围压作用下应力应变的极值特性,导出了模型参数的统一求解方法。通过与试验数据的对比和验证发现:以Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则计算岩石微元强度比以轴向应变函数计算岩石微元强度能更好地反映岩石的力学特性,说明了岩石的破坏进程与其应力状态密切相关;为考虑残余强度,引入损伤变量修正系数,在此基础上提出一种求解该修正系数的新方法,从而使得模型得出的理论曲线能很好地接近试验数据;以屈服点的微元强度为损伤阈值点,避免了损伤系数在低荷载下不在[0,1]之间的情况。最后通过分析岩石损伤变量的变化过程,证明了该模型可以很好地反映三轴受压状态下岩石的应力-应变关系。     

岩石节埋综合峰值抗剪强度准则

本文根据粗糙表面摩擦变形理论文献提出了岩石节埋新单峰值抗剪强度准则的基本原硬。根据抗剪强度准则，可以解释任何正应力上的岩石切埋峰值抗剪强度，它包括两部分，一部分为纯摩擦，另一部分为几何因素。前者是由于正应力作用下岩石接触面剪的切剪强度造成的，与粗糙度和尺寸无关。后者是由于导致膨胀的表面粗糙造成的。在给定正应力的作用下，节理首先变形，然后顺着由变开粗糙度决定的倾斜面剪切。根据岩盘材料的抗剪强度测定摩擦分量的量值，另一方面，几何分量的量值与正应力有关，它是根据表面粗糙度和接点理论预测的。通过一系列模拟岩石节埋直剪试验结果设定了新的准则。根据几何分量的变化解释了因正应力、尺寸或粗糙度各向性等原因造成的峰值摩擦角变化。     

基于统计损伤理论的德鲁克-普拉格岩石强度准则的修正

德鲁克-普拉格强度准则是目前岩石力学中广泛应用的岩石强度准则之一，其计算结果较为保守，与实际存在差距，为此本文深入探讨了其修正方法。研究方法是在前人岩石损伤软化统计本构模型研究的基础上，通过探讨不同围压条件下模型参数与围压的关系,对模型进行修正，然后，根据岩石屈服或破坏的概念，利用岩石变形软化全曲线的极值特性，采用多元函数求极值的方法建立岩石强度理论，从而对德鲁克-普拉格岩石强度准则进行修正。修正后的德鲁克-普拉格准则能反映体积应力、剪应力、中间主应力和最小主应力对岩石强度的影响，同时还可以反映岩石强度莫尔包络线的曲线特征，它与试验结果吻合良好。工程实例计算表明，该强度准则能更好地反映工程实际。     

基于多参数强度准则的安全系数定义问题

从一般的多参数强度准则出发,分别给出了传统安全系数、超载系数和强度折减系数的定义,根据其物理、几何意义,结合最简单的多参数强度准则——Mohr-Coulomb准则,对各种安全系数进行了分析与讨论,指出现有各种安全系数的定义均存在局限性,很难直接应用于一般的多参数强度准则,说明了重新定义适用于各种应力状态和强度准则的点安全系数的必要性。     

考虑黏聚力损失的岩石残余强度模型与数值验证

岩石的峰后力学性质对于维持岩土工程结构的稳定性至关重要,为研究岩石峰后残余强度的确定方法,利用岩石进入残余强度阶段后摩擦力强度增强、黏聚力强度减小的特点,通过假定岩石进入残余变形阶段后黏聚力强度为0,基于HOEK-BROWN破坏准则,建立了一种考虑岩石进入残余强度阶段时黏聚力损失的岩石残余强度模型。用该模型拟合完整粗晶大理岩的室内三轴试验结果,并与已有M-C模型和Joseph模型等方法对比分析,讨论了模型的优势。将该模型嵌入到FLAC3D软件中进行数值模拟验证,结果表明:该岩石残余强度模型能正确反映不同围压条件下岩石力学响应的基本规律,得到的残余强度值与试验结果吻合良好,其随围压变化的拟合曲线符合试验数据拟合结果的特点,即经过原点及高围压条件下未出现应变硬化现象。研究成果对分析岩石残余强度的确定方法具有较强的参考价值或指导意义。     

Hoek-Brown强度准则在隧道岩体稳定分析中的应用研究

Hoek-Brown强度准则适宜于描述完整岩石或节理岩体的破坏特征,并在岩体工程中得到了广泛应用。基于Hoek-Brown强度准则对某隧道工程岩体稳定进行分析,并与Mohr-Coulomb强度准则计算进行比较。结果表明:Hoek-Brown强度准则计算得到的关键点位移、塑性半径及塑性区范围均稍大于Mohr-Coulomb强度准则的结果;Hoek-Brown强度准则能够反映施工开挖扰动对岩体力学参数的影响。同时,假设施工扰动系数从隧道内向外逐渐减小,应用Hoek-Brown强度准则研究了开挖扰动程度对隧道塑性半径的影响规律。研究表明:随着扰动的增大,塑性半径非线性增大。     

Hoek—Brown准则在黑泉水库边坡稳定中的应用

详细介绍了最新的Hoek-Brown屈服准则,并结合黑泉水库边坡工程,基于强度折减法计箅边坡安全系数,与等效Mohr-Coulomb屈服准则数值模拟对比,得出基于Hoek-Brown屈服准则的模拟计算结果与Mohr-Coulomb屈服准则的一致并且正确的结论.与Mohr-Coulomb屈服准则相比,Hoek-Brown屈服准则采用基于应力水平的塑件流动法则,更好地体现了节理岩体的变形和破坏机理,可有效反映岩体的非线性破坏特征,更加接近工程实际,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析.     

岩石边坡稳定性的随机损伤力学分析

本文通过岩石样品裂纹产状的统计观测信息，用Monte—Carlo方法模拟岩石的随机损伤状态，发现岩石的损伤变量满足β概率分布。因此，可根据检测损伤岩石有效弹性模量的统计值来估计随机损伤变量的均值和标准差。岩石的Mohr-Coulomb有效抗剪强度参数用岩石损伤状态的函数表达，据此，给出一种用有效应力、孔隙水压力和损伤状态变量表示的岩石损伤破坏准则，并将该准则应用于岩石边坡失稳的概率分析。     

水电站高地应力地下洞室群施工期围岩变形破坏研究

针对猴子岩水电站地下洞室群施工期岩体破坏现象,研究了其围岩变形破坏模式,利用应力莫尔圆和复合强度判据对高地应力情况下的应力驱动型变形破坏进行了成因机理分析,并提出了有效的工程应对措施。研究成果有利于进一步认识高地应力地下洞室群围岩变形的稳定性,可供类似地下厂房洞室群的设计与施工借鉴。     

强度折减法在节理岩质边坡稳定分析中的精度研究

采用有限元强度折减法分析节理岩质边坡的稳定性时,计算精度会受到许多因素(如屈服准则、岩体力学参数、计算网格等)的影响。本文结合算例分析这些因素对强度折减法计算精度的影响。分析结果表明:采用强度折减法分析贯通节理岩质边坡的稳定性时,在关联流动法则下,宜选用Mohr-Coulomb内切圆准则;在非关联流动法则下,宜选用Mohr-Coulomb匹配DP圆准则。此外,当采用Mohr-Coulomb内切圆准则时,可不考虑弹性模量和泊松比对计算结果的影响,并且在单元较少时,就可以得到较为理想的结果。     

考虑层状岩体各向异性强度的地下厂房稳定分析

针对层状岩体的各向异性强度特征,基于带拉伸截止限的摩尔库伦准则,建立了综合考虑岩体和层面强度的各向异性强度准则,并且还考虑了岩体损伤对其强度的影响,给出了该强度模型的有限元实现方法,并据此专门编写了相应的Fortran有限元程序。将该模型应用于某水电站地下厂房三维有限元开挖计算中,研究了层状岩体各向异性强度对地下厂房围岩稳定性的影响。研究结果表明:与各向同性强度准则相比,考虑层状岩体各向异性强度后洞室围岩的应力和变形分别增加了1.4 MPa和20 mm左右,总的破坏量增加了8.7%。与现场监测数据的对比表明,考虑层状岩体各向异性强度进行地下洞室围岩稳定性分析更加合理。     

Hoek-Brown强度准则在高应力场判别中的应用

确定围岩初始应力场的状态是岩土工程设计与施工的关键技术。利用Hoek-Brown强度准则估算岩体力学指标,分析处于破坏极限平衡状态的岩体强度与岩体中最大主应力在不同摩擦系数下的关系,提出估算岩体强度的方法和高应力场判定的标准。将该高应力场的判定方法应用于具体的工程实例,发现该方法评价效果良好,可较为快速、准确的分析围岩初始应力状态,同时为工程设计与施工提供可靠的依据。     

围压和渗透压作用下塔木素深部黏土岩渗透及强度特性试验研究

深部岩体多处于复杂应力场和渗流场中,研究围压和渗透压作用下黏土岩特性对高放射性废物深地质处置库的设计开挖具有重要的意义.通过塔木素黏土岩围压加卸载渗透率演化试验及不同围压和渗透压下全应力-应变渗透率试验,分析了其渗透和强度特性.综合考虑围压和渗透压对黏土岩强度的影响,引入围压强化系数和渗透压弱化系数,并结合不同强度准则...     

考虑渗流影响的幂强化-理想塑性模型圆形隧洞围岩弹塑性新解

合理的强度准则在幂强化-理想塑性模型圆形隧洞围岩弹塑性分析中十分重要。为了得到适合该模型的强度准则,首先对4种常用岩土材料强度准则进行归纳总结,进而得到平面应变统一线性方程;然后考虑渗流影响,推导了幂强化-理想塑性模型圆形隧洞围岩处于塑性区、幂强化区时的应力、位移及塑性区半径的统一解;最后探讨了强度理论效应、幂强化参数和孔隙水压力对圆形隧洞围岩弹塑性分析的影响。研究结果表明:圆形隧洞围岩强度理论效应显著,经与有限元分析对比,应推荐使用Mogi-Coulomb准则、统一强度理论(b=1/2,c=0)准则、统一强度理论(b=1,c=0)准则;其次可使用内接圆DP2准则、等面积圆DP4准则,不建议使用内切圆DP3准则、Mohr-Coulomb准则,谨慎使用外接圆DP1准则、统一强度理论(b=1,c=1)准则;幂强化参数中幂强化系数m值对塑性区半径无影响,而塑性区位移随m值减小而增大,围岩塑性区半径和位移均随幂强化指数n值增大而增大;塑性区半径、径向应力和切向应力峰值均随孔隙水压力增大而增大。研究结果可为应变强化效应较强的圆形隧洞围岩支护设计提供重要的理论依据。