加锚节理岩体断裂损伤模型及其应用

基于等效应变能原理，在分析压剪、拉剪应力状态下加锚节理面的受力与变形特点的基础上，运用断裂损伤力学的方法建立了加锚断续节理岩体的本构模型及其损伤演化方程，并将该成果应用到黄河小浪底水利枢纽工程地下厂房洞室群施工稳定性分析中.结果表明，该模型能较好地反映加锚节理岩体力学特性及开挖卸荷过程中围岩渐近破坏的规律。     

考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型的开发及应用

地下洞室埋深愈深,应变软化现象愈明显。为研究深部裂隙岩体开挖后巷道围岩的变形特征,基于应变软化模型,结合裂隙岩体损伤及演化本构方程,利用FLAC^3D软件的二次开发功能,采用VC++编程语言,建立考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型。以某矿井地下圆形巷道开挖为例,分别采用应变软化模型和自开发的本构模型对该算例进行数值模拟,巷道围岩的位移、塑性区和安全系数的对比结果表明,开发的本构模型能够较好地反映出岩体应变软化特性和裂隙对岩体的损伤作用,可对维护围岩体的稳定性提供参考。     

基于工程混合物理论的饱和裂隙岩体组合本构模型

为了从理论和数值上分析饱和岩体工程的变形和稳定,需要创建饱和裂隙岩体本构模型。根据工程混合物理论,把饱和多孔介质应变分解为骨架应变、固相基质应变和流体基质应变。通过均匀化响应原理建立了饱和多孔介质的势函数本构理论,提出Terzaghi有效应力决定骨架应变、固相基质应力决定固相基质应变和裂隙孔压决定流相基质体应变等本构规律。根据经典岩体力学理论,把饱和裂隙岩体视为由裂隙构成孔隙的饱和多孔介质,建立了饱和裂隙岩体的组合本构模型。算例分析表明:根据本文理论建立的饱和裂隙岩体组合模型能够合理考虑裂隙流体的浮托力,具有较小的孔压系数和各向异性的受力特性。饱和裂隙岩体组合模型可用于海底隧道裂隙围岩在开挖过程中的流固耦合工程特性分析。     

两组正交节理岩体的Cosserat等效模型研究

基于一般Cosserat介质理论,针对具有两组正交节理的岩体,对其单元体进行了分析,导出了描述节理岩体力学行为的等效模型,并给出了平面问题的有限元模型.该模型可以考虑岩体特征尺度的影响.自编相应程序,采用等效模型进行了沉降有限元分析,结果表明,该模型可以模拟具有两组正交节理岩体的力学行为.     

节理岩体宏微观损伤耦合的三维本构模型研究

提出了考虑宏微观损伤耦合的节理岩体本构模型,其中微观损伤模型采用基于应变强度准则和岩石微元强度服从Weibull分布的统计损伤模型,把其应用于被节理切割而成岩块。节理岩体损伤张量计算是该模型的一个关键问题,在已有的二维问题损伤张量计算方法的基础上对三维问题损伤张量计算方法进行了讨论。结果表明,所提出的本构模型能够较好地反映宏、微观两类损伤对岩体力学性能的影响。也能够较好地反映试件强度随围压的变化规律,因而较为合理。更多还原     

广州抽水蓄能电站地下洞室群平面非线性分析

本文在对广州抽水蓄能电站地下洞群进行非线性平面有限元分析中,考虑了岩块的裂隙节理影响;岩体应力应变非线性模型;考虑了裂隙连通率的影响;以及不同施工次序和支护型式的情况,得出的结果,对洞群的布置和施工设计提供了依据。文中还与十三陵抽水蓄能电站和二滩电站的地下厂房计算理论作简略比较。     

锦屏水电站高边坡层状岩体本构关系的研究

层状岩体在岩土工程中是经常遇到的,锦屏一级电站工程规模巨大、层间挤压错动带、节理裂隙等构造结构面发育,对边坡在施工期和运营期的安全构成严重的威胁,因此有必要对其层状岩体的本构关系进行研究。根据边坡开挖区的地层岩性、地质构造和层状岩体的特性,研究边坡层状岩体的本构关系,对合理施工和工程安全具有十分重要的意义。     

节理岩体断裂损伤耦合的流变模型及其应用

本文基于损伤力学中等效应变概念，采用粘弹性理论和有限元法，对三峡船闸高边坡在施工开挖过程中的节理裂隙损伤耦合效应及其时效特征进行了分析，结果表明本文所建模型具有较好的合理性。     

节理网络有限元法在地下洞群稳定性分析中的应用

运用节理网络有限元法(JFEM),针对大岗山水电站地下洞室群主厂房集水井的典型剖面,研究了裂隙岩体的变形破坏特征和锚杆对岩体的锚固作用。研究结果表明,节理网络有限元分析计算模型与实际岩体结构高度一致,对于一些常见的不稳定地质体的支护计算结果也较为合理,为裂隙岩体的稳定性评价和支护结构设计提供了一种有效、合理的分析途径。     

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。     

降雨条件下风化石英片岩边坡稳定性分析

以福建三明市某高速公路石英片岩边坡为依据,通过岩土体室内外物理力学试验,考察了该地区风化石英片岩边坡的岩体强度的各向异性。在考虑到坡积土层和裂隙节理发育的风化层在降雨入渗过程中具有非饱和性,利用残积土层的粒径分布数据及节理发育岩体的节理裂隙统计数据计算各岩土层的土水特征曲线,从而分析在降雨整个过程中的入渗规律及稳定性趋势特征。     

节理产状对输水隧洞围岩稳定性的影响

水利工程施工过程中,地下洞室工程施工会不可避免地遇到岩体节理和裂隙,这些岩体内部纵横交错的结构面和软弱夹层势必会给地下工程建设带来一定困难,会对地下洞室围岩稳定造成严重不利影响。文章以观音阁输水工程复杂地质地段输水隧洞为例,利用3DEC离散元计算模型研究了节理产状对输水隧洞围岩稳定性的影响,研究结论对相关工程设计具有重要的理论指导价值。     

节理岩体脆性破坏过程的有限元模拟

讨论节理岩体的变形破坏概化模型,分析其三种破坏模式:岩块破坏而节理未破坏;节理破坏 而岩块未破坏;节理与岩块同时破坏。根据所提出的破坏模式,建立对应的节理岩体屈服破坏本构关 系;并在此基础上,基于ＡＢＡＱＵＳ二次开发平台编制计算子程序。将所建模型应用于青松电站引水隧洞 围岩的变形破坏分析,证明其可以运用于实际工程,能较好反映脆性节理岩体的变形破坏情况。计算结 果表明该模型可以准确反映围岩的变形量及应力分布,验证了节理面对节理岩体屈服破坏的影响。     

考虑各向异性渗流的重力坝深层抗滑稳定分析

坝基裂隙岩体渗流具有各向异性特征,可能对重力坝深层抗滑稳定产生不利影响。采用等效连续介质模型,进行坝基裂隙岩体各向异性渗流分析,采用有限元滑面应力积分法计算重力坝深层抗滑稳定安全系数。将提出的方法应用于GD重力坝深层抗滑稳定分析。案例分析表明,裂隙岩体各向异性渗流会增大作用在坝基滑动面上的渗透压力,降低深层抗滑稳定安全系数。裂隙开度对滑动面上渗透压力的影响最大,裂隙连通率和间距的影响次之,裂隙相对粗糙度的影响最小。     

某裂隙岩质边坡渗透张量的确定及应用

 针对裂隙岩质边坡渗透参数选取的问题,综合考虑并分析了单孔压水试验和裂隙样本法取得的渗透系数,提出了用单孔压水试验修正裂隙样本法来确定裂隙岩体渗透张量的方法,获得了既能较好反映裂隙岩体渗透特性的各向异性又能消除压水试验尺寸效应影响的修正渗透张量。将这种确定渗透张量的方法应用于河南某路堑岩质边坡渗流场的模拟计算中,取得了较好的结果。     

断层对硬梁包水电站主厂房围岩稳定性的影响分析

断层等结构面对地下洞室的稳定性起着控制性作用,研究断层作用下的地下洞室的稳定性对工程的施工安全及支护设计具有重要意义。以硬梁包水电站为例,分析主厂房区域的断层F5对其围岩稳定性的影响,采用Flac3D数值模拟软件,引入考虑开挖卸荷开裂后力学参数等效降低的岩体劣化本构模型,对主厂房全部开挖后,不同断面的岩体劣化特征、卸荷变形量、重分布应力特征进行对比分析。结果表明:厂房洞室开挖完成后,F5断层使围岩变形增大了15%～20%,使局部变形最大可达到100 mm左右,断层影响区域岩体松弛程度相比于无断层区域明显增大。     

考虑节理岩体强度各向异性的最危险滑动面搜索

针对实际岩体中节理裂隙的分布特征, 为了找准岩体破坏性滑动面的位置，在考虑节理岩体强度各向异性的基础上，提出了重力坝坝基滑动面自动搜索算法，并基于ABAQUS和FORTRAN平台，开发了针对有限元分析结果的重力坝坝基滑动面自动搜索程序。该程序由有限元结果导入、滑动面搜索2个模块组成。采用该算法，对坝基基岩中含有不同节理裂隙分布特征的重力坝在地震动荷载作用下的深层滑动面进行了实例验证。结果显示，该搜索方法得到的滑动面同有限元法得到的屈服区相吻合，证实了该滑动面搜索程序的可行性和可用性。     

结构面特征及应力边界对岩体渗透系数的影响研究

裂隙岩体介质渗透特性是研究地下水问题的重要参数,不仅取决于结构面产状规律同时与所处地应力环境相关。本文针对裂隙岩体渗透性问题,考虑结构面分布随机性,利用UDEC软件,通过多个数值分析模型,研究了结构面特征和应力边界条件对裂隙岩体等效渗透性的影响。结果表明：裂隙倾角、间距、隙宽和迹长对岩体的渗透特性均有明显影响,裂隙倾角与渗流主方向较为接近时,该方向的岩体渗透系数较高;岩体的渗透系数随裂隙间距的增加呈幂函数降低趋势,随隙宽的增加而增大;各渗透分量均随迹长的增加而增大,但增长速度由快变慢;岩体所赋存环境地应力场对岩体的渗透系数有明显影响,地应力水平的提高会导致有效水力隙宽减小,进而降低岩体的渗透性,渗透系数随地应力的变化基本呈线性关系。     

节理岩体的损伤断裂力学模型及其在坝基稳定分析中的应用

本文提出了节理岩体损伤断裂力学模型.按损伤力学理论,文中将节理岩体的等效柔度张量定义为损伤张量,并从节理裂隙的压剪断裂扩展过程建立损伤张量演化方程.最后,通过室内实验验证,将其应用于我国某高坝复杂地基的稳定分析中.     

裂隙岩体二维渗流水力学理论模型研究

本研究主要内容包括 :裂隙岩体随机网络模拟、分形几何描述裂隙岩体参数几何特征、二维裂隙岩体等效渗透系数估算、二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合模型、三维等效连续介质渗流模型、二维裂隙岩体连续介质与离散介质耦合模型、渗流模型与离散元应力模型耦合分析工程问题等。(1)利用三维裂隙网络随机模拟模型 ,针对乌江构皮滩水利枢纽工程平硐裂隙数据 ,研究其裂隙几何参数的分布情况 ,对其中一个优势裂隙组进行了模拟和检验。在模型中 ,基于蒙特卡罗方法 ,对裂隙隙宽的模拟进行了尝试。并应用分形几何的理论对其网络分维和裂隙数分维进行了研究 ,提出应用分形几何来模拟裂隙岩体中裂隙几何参数的方法。(2 )基于裂隙网络的转形 ,提出了裂隙岩块等效渗透系数的简便算法。与数值计算方法比较 ,其计算更简便迅速。 (3)推导了裂隙渗流和应力耦合的理论关系 ,建立二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合非稳定流模型和三维等效连续介质渗流模型。耦合模型中应用经典耦合关系进行了计算验证 ,模型可以计算多种耦合关系。 (4)建立二维裂隙岩体连续介质和离散介质耦合非稳定流模型 ,并对其数值算法进行了研究。耦合模型使用离散介质渗透理论描述岩体主干裂隙中的水运动 ,使用连续介质渗流理论来描述岩体次要裂隙及孔