节理岩体的代表单元集合体模型及弹性参数预测

本文明确提出了节理岩体“代表单元集合体”的概念和模型，通过对节理岩体的“代表单元集合体”进行数值模拟，研究了节理岩体的“代表单元集合体”的变形特性，建立了节理岩体的弹性模型，提出了预测节理岩体宏观等效弹性参数的计算机模拟方法，并将其应用于岩体工程稳定性分析中。     

李家峡坝基岩体质量分级

李家峡坝基岩体质量分级,是从地质单因素级差的建立到多因素综合评价与定量参数相结合的岩体质量综合分级方法.本文从坝区岩体的历史及现今环境出发,充分考虑岩体中围压应力的的存在对坝基岩体,尤其是软弱结构面的工程特性起控制作用,并从工程特点考虑,对影响岩体分级的主要地质因素,依其对水工建筑物的适宜和改善程度,将坝区岩体按其工程质量的优劣,划分为5级.文章提出了用岩块强度、岩体变形模量、岩体抗剪强度、岩体完整性、岩体透水性等5个参数指标的乘积,作为坝基岩体质量系数,用以评价岩体质量的优劣.该方法简便易行,能反映岩体的主要工程地质特性,对其它大型水电工程具有一定的参考价值.     

考虑围压效应的块状节理岩体变形破坏数值模拟

节理岩体变形模量是深部岩体工程设计及稳定性分析的重要设计参数,开展围压对节理岩体变形特征及破坏形态的研究具有重要意义。采用离散元数值模拟与室内试验测试相结合的研究方法,开展不同围压条件下含两组预制节理的块状节理岩体三轴压缩变形破坏数值模拟研究,主要结论如下：（1）块状节理岩体的变形模量随着围压的增大而增大,当围压超过4 MPa时,变形模量的变化趋于平缓;（2）块状节理岩体的破坏模式分为两种：一是产生沿着已有节理面的滑动破坏;二是产生穿过整个岩体的剪切破坏,且随着围压的增大,块状节理岩体的破坏模式由节理滑动破坏向岩块剪切破坏转变;（3）对于1+2、2+3、3+5和5+7块状节理岩体模型,发生破坏模式转变的围压分别为0.5、1.0、4.0和4.0 MPa。     

陡高边坡节理岩体卸荷岩体力学的物理基础

指出运用卸荷岩体力学，研究三峡工程永久船闸岩石陡高边坡节理岩体特性的重要性，与岩体由原所受地应力作用到卸荷减压致拉的（反）应力应变的机理。阐明卸荷过程中，岩体抗拉强度、变形模量、泊桑比等参数不是常量，是随岩体分化衰变的变量及其物理基础；形变显现弹性恢复应变、扩容、扩容蠕变的演绎特性，提出卸荷节理岩体的弹－扩－粘形状的本构方程。     

高拱坝浇筑后河床坝基综合变形模量取值研究

在高拱坝整个施工周期中,坝基岩体经历了开挖、卸荷、固结灌浆、大坝浇筑、加载等过程,其工程特性也必然发生相应变化。高拱坝浇筑完成后,坝基岩体综合变形模量是大坝安全评价、反馈分析等相关研究的重要参数,但该参数往往无法通过现场试验获得。针对这一问题,以溪洛渡水电站高拱坝为例,在坝基岩体地质条件、变形试验资料、钻孔弹模以及坝基岩体变形模量E0和纵波波速Vp相关关系综合研究的基础上,提出了适用于高拱坝施工完成后坝基综合变形模量取值的思路与方法。采用该方法研究得出溪洛渡高拱坝施工完成后河床坝基综合变形模量为11~14 MPa。基于该参数进行三维数值模拟得到坝基岩体的变形值与监测成果基本一致,说明这种取值思路与方法是合适的。     

库岸边坡水-岩作用对节理砂岩力学特性影响研究

三峡库区蓄水之后,库水位在145 m和175 m之间呈周期性的升降变化趋势,考虑消落带岩体的实际赋存环境,设计进行了考虑水压力升降变化和浸泡-风干循环的水-岩作用试验,分析了水-岩作用的劣化效应。研究结果表明:(1)节理砂岩抗压强度、变形模量随节理倾角的变化呈先减小再增大的U形变化规律,在周期性水-岩作用下,节理砂岩的抗压强度和变形模量劣化效应明显,其中前5次水-岩作用导致的劣化效应尤为显著;(2)水-岩作用使得节理砂岩的各向异性力学特性逐渐减弱,其中,抗压强度的各向异性度从1.56降低到1.41,变形模量的各向异性度从1.53降低到1.33;(3)水-岩作用不仅使得岩体整体力学性质劣化,也逐渐改变节理岩体的破坏模式,导致不同倾角节理砂岩力学特性劣化趋势存在明显差异,其中,在节理倾角为0°和90°附近时,水-岩作用导致的劣化幅度相对较大,而节理倾角为60。左右时的劣化幅度相对较小。研究结果可为库岸边坡的长期变形稳定分析提供较好的参考。     

含节理岩体深埋引水隧洞围岩稳定性分析及优化设计研究

针对某水电站引水隧洞实际地质情况,采用离散单元法,深入研究了含节理岩体深埋引水隧洞初始应力、开挖锚喷支护及运行期工况下围岩应力分布情况及变形特点.研究成果表明:洞室开挖后顶拱及边墙部位顺节理方向变形突出,受围岩拱效应的影响底板出现较大位移,且局部存在应力集中现象;塑性区及锚杆拉应力呈明显不对称分布状态,节理对岩体整体稳...     

南水北调西线工程岩体变形特性现场试验研究

为准确获取南水北调西线工程坝址区岩体变形指标,采用刚性承压板法,在阿达坝址、仁达坝址和阿安坝址平硐中开展了岩体变形现场试验。结果表明:3个坝址区岩体变形模量、弹性模量受岩性组成影响明显;压力—变形关系曲线类型大部分为近似直线型或下凹型,这与岩体受节理裂隙切割情况、加载方向以及岩体完整度等密切相关;加载方向和应力水平对岩体变形特性产生一定影响,变形模量随应力的增大总体呈逐渐增大趋势,弹性模量与应力水平的关系受加载方向影响,随应力变化的规律不明显;现场岩体变形测试结果与地震波速测试结果、规范建议值的对比分析表明,坝址区岩体总体为Ⅴ类,三者之间具有较好的对应性,现场岩体变形试验参数测试结果是可靠的。     

金沙江白鹤滩水电站岩体变形特性动静对比研究

大型水电工程研究岩体变形特性的动静对比关系具有重要的意义,其成果可为了解工程岩体特性、岩体质量分级、稳定性评价、变模分区、建基面施工验收提供技术支撑。本文基于白鹤滩水电站可研阶段的岩体动静参数测试成果,分析测试成果的规律性,结合白鹤滩岩体的岩性多样性、各向异性、非均质性等特征,选择具有地质代表性的试验点进行动静对比关系式拟合,建立了地震波速度、声波速度与岩体变形模量之间的关系,并通过分析论证,推荐使用声波速度与岩体变形模量的动静对比关系式。     

考虑地应力卸荷过程的节理岩体锚固特性物理模拟研究

实际工程中的节理岩体在锚固之前一般都经历了地应力卸荷过程。利用RMT-150C岩石力学试验系统,同时进行了考虑地应力卸荷过程的节理岩体锚固特性物理模拟试验(卸荷试验)和不考虑地应力卸荷过程的节理岩体锚固特性物理模拟试验(常规试验)。试验结果表明,常规试验所获得的力学参数偏小,力学参数在一定程度上被低估了,且变形模量被低估的程度更大。因此,考虑地应力卸荷过程更加符合工程实际。     

不规则柱状节理玄武岩变形参数反分析研究

在力学分析时,柱状节理玄武岩可视为玄武岩刚性材料与节理面接触材料的复合型二元介质,其物理力学特性主要由节理面控制。同时,节理面法向刚度K n和切向刚度K s选取标准直接影响到等效岩体变形模量。结合白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩原位变形载荷试验,基于广义回归神经网络(GRNN)及三维离散元模拟(3DEC)方法进行节理变形参数的反分析,分析计算结果与实测结果吻合较好。     

复杂岩性条件下岩体变形模量试验与取值方法

对于岩性、岩相变化大的重力坝坝基,因其原位变形试验的岩体变形模量差异大,致使变形模量取值较困难。以某水电站坝基为研究对象,在现场对软硬相间岩层和单一岩性的岩体分别开展了综合岩性大型变形试验和自载式原位变形试验,其中综合岩性大型变形试验同时覆盖了砂岩、粉砂岩和泥质岩等各类岩体。试验结果表明：综合岩性大型试验的变形模量与所涵盖各类岩体的变形模量大小及所占比例有较强相关性;相同岩性岩体不同位置及不同岩层变形模量存在差异,在获取综合变形模量值时应尽量选取相同岩层且相近范围内的变形模量值。     

节理岩体的有限元模拟研究综述

本文综合阐述了对于节理岩体进行有限元模拟所用的两种方法,即采用特殊的节理单元或者运用等效模拟的方法。阐述了常用的节理单元的发展,并介绍了基于等效模拟思想的节理岩体复合本构模型,其中典型是均匀节理单元。最后指出,可以把研究重点放在均匀节理岩体的推广与应用上。     

动态弹性模量变化对拱坝动力反应的影响

现行水工抗震设计规范规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30％,对岩体动态变形模量的取值并无规定,现行工程实践中岩体动态变形模量通常在静态变形模量基础上提高30％。根据国内外最新研究成果修编中的新规范拟规定：大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高50％,岩体动态变形模量取为静态变形模量。本文针对新规范的这一变化,结合不同高度的拱坝,从大坝白振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证混凝土两种动弹性模量以及基岩两种动变形模量取值的影响。结果表明,坝体动弹模从30％提高到50％以及基岩动变模是否提高30％对坝体动力特性和地震反应影响不大。     

拱坝地基综合变形模量计算的有限元方法

用拱梁分载法进行拱坝应力分析时,需要合理确定各计算高程坝基岩体的变形模量和泊松比,但是坝基岩体通常是由各种不同岩性的岩石构成的,用其中任何一种岩性岩体的变形参数来代替或者对所有岩体变形参数进行简单的平均都是不合理的,因而正确评价坝基的综合变形模量对拱坝应力分析具有十分重要的现实意义。给出了在最小二乘意义下,利用三维有限元计算拱坝坝基综合变形模量和泊松比的一种方法。该方法可以求解由多种不同岩性的岩体、断层以及软弱夹层等构成的复杂岩体结构等效的变形模量和泊松比,并与相关的理论解进行了比较。比较结果表明,利用该方法来计算等效变形模量和泊松比是可行的。最后应用该方法对锦屏一级拱坝地基的综合变形模量和泊松比进行了计算,应用结果表明,在充分考虑各种地质构造和地基处理措施后,采用该方法计算的地基综合变形模量是合理的。     

节理分布对岩体变形试验的影响分析

以某水电站坝址岩体现场承压板试验为依据,通过对比分析两组岩质及岩体结构基本相同的岩体承压板变形试验的数据及结果,揭示了节理的存在和数量对岩体现场变形试验测试值的影响。在此基础上,采用数值模拟手段,探讨了层面裂缝间距、倾角对层状岩体变形模量的影响规律。研究成果对提高岩体现场变形试验的准确性及代表性具有较好的参考价值。     

溪洛渡水电站拱坝基础综合变模分析

在拱梁分载法坝体应力分析时，需要合理确定坝基岩体的变形模量值，为此，在溪洛渡水电站双曲拱坝的坝基变形模量计算中采用平面有限元法计算地基的“综合变形模量”，从而反映实际地形地质条件对拱 坝基变形形的影响。     

节理岩体强度和变形模量的经验估算方法

确定节理岩体强度和变形模量的途径有三:原位试验法、经验法和解析数值法。前者受时问和资金的限制而难以大量采用;后者因种种假设以及参数确定的人为性或困难性而难以使人信服,经验法则以岩块试验和现场地质调查为基础,根据理论和实践经验而提出的;经受了一定的时间考验,具有较好的置信度,因而在全球范围内被广泛采用。本文介绍了霍克-布朗(Hoek-Brown)经验判据、夹格尔(Jaeger)单弱面理论、希诺(Sheroey)等人经验判据、拉太(lajtai)经验公式推求节理岩体强度;介绍了布艾希凯(Bieniawski)、希拉菲门(Serafim)和皮内纳(Pereira)、巴尔通(Barton)等人的经验方程估算节理岩体的变形模量;最后给出了工程实例。     

楞古水电站厂址区岩体松动类型研究

楞古水电站前期勘查发现自然边坡存在岩体大范围松动现象,主要表现为岩体结构面普遍张开、碎裂化程度高、围岩应力低、自稳性差。针对这一特殊的岩体结构,对岩体的松动类型和变形破坏特征进行了研究。通过对边坡岩体进行详细的地质编录和物理勘探试验,重点对节理裂隙的空间发育规律、碎裂结构岩体的空间分布及边坡已有变形破坏模式等方面进行了详细研究,同时结合声波测速、电磁勘探等试验成果,划分了岩体松动类型,归纳了每一种主控因素下的岩体变形破坏特征及破裂松动的演化过程。结果表明:岩体松动类型可划分为卸荷控制型、断层控制型、倾倒控制型以及节理裂隙控制型等4种类型,岩体的松动受浅表生改造和构造活动影响较大,节理化结构加剧了破裂过程。研究成果丰富了已有分类体系,对评价边坡稳定性以及控制地下工程围岩稳定和保障施工安全具有重要指导意义。     

钻孔弹模法在三峡工程岩体力学特性中的应用研究

钻孔弹模技术可以快速测得深部岩体的力学参数(变形模量及弹性模量),也可用来检测工程岩体灌浆加固的效果,无疑具有不可替代的优势.阐述了钻孔弹模仪结构、测试方法及其在三峡工程中的应用结果,实践表明了该设备在岩体自身的力学特性测试、岩体开挖卸荷带划分、和岩体灌浆质量检测等方面的有效性.