复杂应力状态下岩体强度的各向异性研究

 岩体中存在着大量的节理裂隙等不连续面,这些不连续面对岩体的强度起着重要的作用,岩体可能会沿着这些不连续面发生破坏。在分析中间主应力对岩体强度影响的基础上,验证统一强度理论,并在此基础上,建立可以反映中间主应力变化的强度参数,同时采用试验对其进行验证。针对含有不连续面的岩体,分析不连续面上的应力分布,建立复杂应力条件下的岩体各向异性强度准则,并针对该强度的特殊情况作简化,分析适用条件。采用节理岩体的真三轴试验对其验证,结果表明所建立的各向异性强度准则可以恰当的反映岩体的强度。分析中间主应力,结构面倾角和走向对岩体强度的影响。     

一组节理的岩体中开挖圆形洞室应力重分布韵数值模拟

以往在研究洞室开挖引起围岩的应力重分布时,多从均质连续的角度出发来研究受力条件和洞室形状对围岩应力分布的影响。但近年来研究表明岩体应力的分布是受岩体结构及岩体特征所控制的。而工程岩体中普遍存在着大规模的结构面或其他软弱裂隙面,这些结构面在很大的程度上影响着围岩的应女重分布。文章试图运用离散单元法数值模拟分析了一组节理结构面对洞室应力的重分布的影响规律。     

一组节理的岩体中开挖圆形洞室应力重分布的数值模拟

以往在研究洞室开挖引起围岩的应力重分布时,多从均质连续的角度出发来研究受力条件和洞室形状对围岩应力分布的影响.但近年来研究表明岩体应力的分布是受岩体结构及岩体特征所控制的.而工程岩体中普遍存在着大规模的结构面或其他软弱裂隙面,这些结构面在很大的程度上影响着围岩的应力重分布.文章试图运用离散单元法数值模拟分析了一组节理结构面对洞室应力的重分布的影响规律.     

裂隙化岩体不连续面密度的分形研究

 不连续面密度是表征岩体内部不连续面分布特征的重要参数之一,但是岩体内不连续面的分布是随机的、不规则的,要想准确获得岩体不连续面密度的真实值是不可能的。基于现场调查的岩体露头不连续面特征,借助计算机模拟技术建立岩体不连续面分布的二维、三维随机裂隙网格模型,从数理统计学的角度计算岩体不连续面密度数值。并基于分形理论计算岩体不连续面分布的二维、三维分布特征,尝试建立岩体不连续面密度与分维数的数学关系。计算结果表明,岩体不连续面密度与分维数具有相同的变化趋势,随着不连续面分维数的增大,不连续面密度增大,不连续面密度与分维数之间存在线性关系。研究结果表明,不连续面分布的体密度和三维分形维数,可以更加综合地反映岩体内部不连续面的分布特征和空间信息及对岩体强度参数的影响,对工程应用具有更好的实际作用。且在此基础上,提出基于不连续面分布的体密度和三维分形维数的岩体等效抗剪强度指标的折减计算。     

块体理论赤平解析法在龙滩水电站地下厂房洞室群稳定分析中的应用

龙滩水电站地下厂房开挖区域岩体不连续面发育，确定厂房开挖面是否可能产生可动块体并判断其稳定性具有重要实际意义。块体理论是适用于分析断层、节理发育破碎刚性岩体稳定性的有效方法，在对场区工程岩体勘察资料的详细研究基础上，运用块体理论赤平解析法分析龙滩水电站地下厂房洞室群的稳定性，对各开挖面构成可能移动块体的不连续面分布情况进行较系统的评价，得出厂房各部分可动块体分布的直观统计结果，为设计有效的加固方案提供了依据。     

断层位置及强度对地下洞室围岩稳定性影响

岩体工程的稳定性主要受岩体结构控制,而断层是岩体工程中最常见的一类规模较大的地质不连续面。断层的力学性质及其与洞室的相对位置关系决定了围岩的稳定状态,通过数值计算及三峡工程地下厂房变形监测分析表明：断层的存在严重恶化了围岩的应力及变形分布,不同断层位置、不同自然应力场条件下围岩的应力及变形特征存在着明显的差异;断层摩擦强度对断层位于顶拱部位时的围岩变形影响较大,而粘聚力对断层位于边墙部位时影响较大,而且这种影响规律随侧压系数的增大而增大。     

范各庄煤矿砂岩岩体结构数字识别及参数表征

 借助先进的3GSM三维岩体不接触测量技术,对范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构面进行现场测量,获取一系列真实描述岩体宏观结构的数字图像,提取节理几何形态空间分布信息,建立三维岩体结构面空间分布模型。在此基础上,得到砂岩岩体结构面联通网络,基于离散介质渗流方法和现场水文试验数据,建立岩体水力学参数表征方法,得到宏观岩体水力学参数,并分析参数的尺寸效应,实现岩体结构参数(几何形态)数字信息与水力学参数的定量表征有机衔接,为范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构稳定性分析和突水危险性评价提供更加真实、可靠的数据支持。     

露天矿边坡岩体稳定性各向异性分析方法及工程应用

露天矿边坡岩体通常含有大量IV、V级结构面,影响岩体稳定性。针对这种岩体特性,提出了系统的工程分析方法：首先,应用3GSM非接触测量系统对岩体出露结构面现场测试,统计结构面几何参数概率模型;进一步根据Monte Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论,在分析REV尺寸效应基础上,计算岩体渗透张量和弹性张量,实现岩体参数表征;最后,基于等效连续介质模型,建立各向异性岩体渗流应力耦合模型,采用COMSOL有限元软件分析边坡岩体稳定性。应用该方法对抚顺西露天矿南帮进行了实例分析,计算结果与实际吻合较好。提出的露天矿边坡岩体稳定性分析方法能够考虑节理分布导致的岩体各向异性特征,简单合理,具有良好的工程应用前景。     

基于立体投影和3DEC的某水电站裂隙岩体边坡稳定性研究

裂隙岩体边坡稳定性研究是国内外岩土工程领域研究的热点问题,传统方法在评价裂隙岩体边坡稳定性时具有诸多限制。本文以某水电站溢洪道开挖边坡为例,提出了考虑确定性结构面与随机性结构面,基于立体投影和3DEC的裂隙岩体边坡稳定性分析方法。在水电站工程地质调研的基础上,确定了优势结构面,开展了结构面力学参数的现场试验,采用立体投影方法进行了设计边坡角下边坡可能滑动模式分析;依据可能的滑动模式,建立了三维非连续地质模型与数学力学模型,进行了自然、暴雨、地震三种工况下的位移与稳定性分析。该成果为裂隙岩体边坡稳定性研究提供了一种新的高效的方法,对相似工程具有借鉴作用。     

节理粗糙度对岩石力学性质的影响研究

岩体是完整岩石被结构面(节理、裂隙、断层等)纵横切割而成的地质体,结构面的存在是造成岩体工程性质不连续、各向异性和不均一的根源。而岩体节理的粗糙度影响岩体力学性质,如岩体的抗压强度,抗剪强度。文章从岩体抗剪强度和抗压强度两方面综述节理粗糙度对岩体力学性质的研究,并进行理论分析及总结。     

随机节理岩体变形与强度参数及其尺寸效应的数值模拟研究

节理岩体力学参数及其尺寸效应一直以来都是岩体研究的热点和难点,但对于基于结构面网络模型进行数值模拟的研究尚未见报道。笔者以小湾坝基卸荷岩体为例,在对现场节理进行大量统计的基础上,分析出节理特征值的分布函数,再运用蒙特卡罗方法建立了其结构面网络模型。在此基础上,利用编制的接口程序和现有的FLAC3D岩土分析软件,实现了对随机节理结构面网络模型的不连续位移数值模拟。模拟结果表明:小湾坝基卸荷岩体变形模量与岩体尺寸的关系服从负指数分布,而强度参数与岩体尺寸的关系基本服从负幂函数分布,其结果与现场斜面载荷试验及经验评估参数结果较为接近。     

岩体质量评价体系的综合应用分析

为了准确地对苏州阳山岩体质量进行评价,采用了BQ、Q、RMR、GSI四种岩体质量评价方法,且分级结果基本一致,评价结果可以用于岩体工程稳定性评价。并对BQ、Q、RMR的两两相关性进行了分析,结果显示BQ与RMR呈线性关系,BQ与Q,RMR与Q呈对数关系。采用Hoek-Brown法对阳山岩体物理力学参数进行了计算,结果显示岩体强度较低,与岩体质量评价结果一致。最后以阳山凝灰岩为例,对岩体结构面强度进行了估算并分析了结构面条件对岩体强度的影响,结果显示结构面法向应力及节理连通率对结构面强度的影响较大且有相互制约的现象。分析结论可以为岩体工程的稳定性评价提供参考。     

大批量岩体结构面基本摩擦角测试的一种方法

岩土工程勘察阶段,岩体的稳定性评估是一项不可或缺的工作内容,如何在野外快速获得岩土体的强度参数一直是人们所追求的目标。本装置是一种倾斜台试验装置,用于岩体结构面基本摩擦角测试。该装置结构简单、制作简捷,非常易于实现,保证了测点与岩体的稳定连接,可靠性和稳定性强。装配工艺简单,轻便,适用于现场大批量进行岩体不连续面的基本摩擦角测试,满足基本摩擦角试验所需要的可靠性和稳定性。     

基于界面元的岩体裂隙网络渗流模型中 不稳定块体预测

 以野外不连续面现场地质调查所获得的真实裂隙展布为基础,以随机不连续面三维网络计算机模拟技术为指导,建立岩体不连续面空间分布概率统计数值模型;在此基础上,将裂隙网络和界面元相结合,用水力学和几何参数来表征裂隙岩体内渗透空间结构的具体布局,建立基于界面元与裂隙网络耦合的裂隙网络渗流模型,该模型可以通过界面元法对渗流场的模拟获得岩体网络裂隙渗流的渗径,而且可以计算出水头分布的情况,进而可以搜索出所有在临空面上出露的有限块体,确定其空间几何形态和几何参数,实现不稳定关键块体自动搜索,对于评价及预测关键块体的稳定性具有重要意义。     

大型露天矿山边坡岩体稳定性分级分析方法

基于大型露天矿山边坡的构成要素与规模大小,将其划分为总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡3个层次;根据结构面规模与各层次边坡规模的几何关系,将结构面划分为贯穿结构面、非贯穿结构面、小规模结构面3个层次。从岩体结构控制论角度,认为不同空间位置、不同规模结构面对不同层次边坡的岩体稳定性影响存在差异性,提出结构面空间位置与边坡部位相匹配、结构面规模与边坡规模相匹配开展大型露天矿山边坡岩体稳定性分级分析的新思路。重点介绍大型露天矿山边坡岩体工程稳定性分级分析方法,按照结构面空间位置与边坡部位的匹配性、结构面规模与边坡规模的匹配性,依次对露天矿山的总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡进行分层次的岩体稳定性分析,系统全面地找出控制边坡稳定的关键性结构面及其组合,实现露天矿山边坡岩体稳定性的精细分析。结合具体案例,分别从整体稳定性、局部稳定性两方面评价了露天矿山的总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡的稳定性。大型露天矿山边坡岩体工程稳定性分级分析为开展边坡岩体稳定性的精确计算创造了必要的条件。     

岩溶地区嵌岩桩桩端岩体临空面稳定性初步探讨

岩溶地基突出问题不是地基强度而是地基稳定性，尤其是桩端岩体临空面稳定性。通过桩端岩体临空面半定量分析评价及深井静载荷试验，发现当前岩土工程中一些理论不甚合理。经过研究分析，认为桩端应力影响范围内，结构较为完整的岩体临空面，在无外倾结构面和桩端受力小于岩基承载力的情况下，稳定性良好。由于这一观念的转变，对实际工程可产生很大的经济效益。     

边坡稳定可靠性分析研究

实践与理论都证明,对于边坡工程来说,不确定性的控制因素有很多,诸如斜坡体外部形态、地下水分布、岩体结构、地质构造及土体性质等各种因素。为了有效分析这些因素的随机性,以抽样研究概率的方法被引入到边坡的稳定性评价中。针对边坡岩体、结构面力学参数和边坡稳定性影响因素中的不确定性,采用蒙特卡洛法对边坡的可靠度进行了分析,得到了岩体圆弧型滑动及结构面在不同工况下的破坏概率,为边坡加固设计提供了依据。     

基于动力显式方法的岩体结构面剪切破坏特征研究

 岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义。在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行剪切破坏特征进行分析,并进行室内模型试验。对数值模拟与模型试验的结果进行对比分析,得出归一化的锯齿状结构面在不同法向应力作用下的剪切破坏力学行为及重要剪切破坏规律,并验证了利用动力显式方法进行节理岩体工程力学特性研究的适应性。研究表明：在一定法向应力水平下,规则锯齿状结构面剪切破坏是随着剪切位移的增长而不断扩展,主要表现为结构面上的等效塑性应变分布范围与深度的不断扩大,最后达到纯摩擦的残余强度状态;等效塑性应变的扩展规律一般是在剪切方向上从试样两侧逐渐向中间扩展,对于下侧结构面而言,在达到剪切应力峰值之前,剪切应力主要分布在试样中相背剪切速度方向的一侧,在剪切峰值之后,随着结构面破坏范围不断增大,剪切应力分布趋于均匀;当正应力不断增大时,结构面发生爬坡滑移越来越困难,结构面破坏深度不断增大,峰值剪应力所对应的破坏模式逐渐变为直接剪断锯齿破坏。     

节理岩体变形参数数值模拟试验研究

通过获得岩石和结构面的物理力学参数,建立岩块和结构面的概化模型,运用三维有限元程序对不同岩块和结构面组合成的岩体模型进行数值模拟试验,从而得到不连续面的不同组合岩体变形参数的影响和变化规律。     

FAST台址区危岩稳定性分析

FAST台址存在大量危岩体,对工程安全造成较大影响,勘察期间对危岩体的分布、形态、特征、成因等开展了工程地质测绘工作。通过现场统计,场地存在滑移式危岩和倾倒式危岩,考虑为危岩体主结构面贯通率,将作用在危岩体上的荷载按三种组合(工况)进行计算分析,对危岩体稳定性进行评价,并提出处理措施。