关于卸荷岩体尺寸效应的数值仿真研究

准确地估计岩体的强度和变形参数,对于实际工程的设计和施工以及边坡岩体的稳定性分析,都具有十分重要的意义。而含有多级裂隙岩体的参数确定,一直是岩土工程中的一个重要及困难的问题。以某电站厂房开挖边坡为工程背景,运用数值仿真模拟试验方法研究了卸荷岩体的尺寸效应问题,并采用先小尺寸后大尺寸、先小裂隙后大裂隙、逐级模拟的分级计算方法,取得了边坡岩体的卸荷宏观力学参数。     

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     

锦屏电站岩体宏观力学参数的BP算法

合适的岩体宏观力学参数是解决实际工程中岩体力学问题的前提.该文以锦屏水利枢纽地下厂房岩体宏观力学参数变形模量为例,说明运用BP神经网络来计算岩体宏观力学参数的方法,从而为节理非线性岩体数值分析时力学参数的获得提供一种新的方法和思路.     

基于工程岩体内摩擦系数等效模型数值试验

岩体是由许多结构面组成的复杂结构体,受到剪切破坏时常有裂隙产生。为了研究裂隙岩体在滑落时的规律,深入讨论工程岩体内摩擦系数等效参数,基于摩尔库伦强度准则,假定最小主应力与最大主应力σ1～σ3为线性关系,以内摩擦系数为核心推导摩尔库伦强度准则情况下的等效模型。在此基础上,利用ABAQUS有限元分析平台,嵌入所提的等效模型,模拟试验中不同倾向、倾角的楔形块体滑落时的状态,深入讨论和分析了相关参数,并与实验室模型试验结果进行比较,得出所提等效模型可用于表征裂隙力学特性分析,验证了该模型适用裂隙岩体稳定性分析的结论。更多还原     

三峡节理岩体力学性质的数值模拟试验

借助于岩石力学中的理论与计算机方法 ,在工程地质调查的基础上 ,对三峡工程船闸区典型地段的岩体进行了数值模拟试验 ,研究了节理对宏观力学参数的影响 ,探讨了宏观力学参数的结构效应。     

三峡节理岩体力学性质的数值模拟试验

 借助于岩石力学中的理论与计算机方法,在工程地质调查的基础上,对三峡工程船闸区典型地 段的岩体进行了数值模拟试验,研究了节理对宏观力学参数的影响,探讨了宏观力学参数的结 构效应。     

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。     

孔中同位素示踪方法研究裂隙岩体渗流

本文推导了孔中测定岩体裂隙渗透流速、等效力学隙宽的稀释定理及双井混合井流理论，通过对裂隙的渗透流速、流向、吸水量或涌水量等参数的测定，结合裂隙渗流立方定理与稳定流理论，提出了一种确定岩体裂隙渗透系数的示踪方法。     

微裂隙对工程岩体变形参数的影响分析

裂隙的大量存在使岩体的变形特性变得非常复杂,而在采用数值分析方法时,常常忽略微裂隙对岩体力学特性的影响。为了明确微裂隙对岩体变形参数的影响,通过变形等效原理,对含单一微裂隙的岩体的变形参数进行估算。计算结果表明：岩体的变形特性与微裂隙倾角、长度和荷载方向有关;微裂隙越长,岩体的变形模量越小,泊松比越大;微裂隙倾角与荷载方向的夹角越小,岩体的各向异性越明显,但是,随着夹角的增大,岩体不同方向上的变形模量逐渐减小,泊松比逐渐增大,岩体的各向异性逐渐减弱,当微裂隙与荷载方向的夹角为45°时,岩体则表现为各向同性。     

基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算

地下硐室围岩因结构面存在稳定性显著降低,且受结构面影响难以进行力学参数室内试验测定,导致不同围岩力学参数难以准确表示。提出一种采用分析分解模型数值试验估算围岩力学参数的新方法,依据围岩分类体系结果,借助FracSim 3D程序构建不同围岩类别的三维结构面网络模型,并通过x,y,z方向截取二维结构面网络图以反映岩体各向异性特征,实现构建分析分解模型;之后,应用已有试验成果将分别得到的对应的完整岩块及相关结构面的力学参数值作为模型基本输入参数;最后,应用有限元法(Phase 2D程序)建立其对应的岩体结构数值模型,通过有效控制边界条件实现对单轴压缩、三轴压缩等试验的模拟,即实现用宏观等效的岩体模型来预测岩体强度与变形特性,进而完成对不同类别围岩力学参数值的确定。     

NUMERICAL ANALYSIS OF SATURATED-UNSATURATED SEEPAGE FLOW IN FRACTURED ROCK MASS DUE TO SURFACE INFILTRATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｐａｒｔｆｒｏｍｗａｔｅｒｔａｂｌｅｔｏｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｉｓａｎｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｒｅｇｉｏｎｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｆｕｌｌｏｆｗａｔｅｒ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｓｅｅｐａｇｅｆｌｏｗｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｄｕｅｔｏｓｕｒｆａｃｅｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｉｓａｓａｔｕｒａｔｅｄ ｕｎ ｓａｔｕｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ .Ｄｕｒｉｎｇｒａｉｎｆａｌｌ (ｏｒｆｌｏｏｄｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇａ…     

岩体工程力学参数取值方法研究Ⅱ：数值仿真试验

针对复杂节理岩体力学参数确定的瓶颈难题,对复杂节理岩体数值仿真试验开展了深入系统的研究,提出了基于岩体结构面网络计算机模拟的岩体结构定量化表征方法,以及基于拓扑矩阵表达和虚拟节理处理的数值试样快速生成技术,通过在数值流形法中引入断裂力学理论建立了复杂节理岩体受力、变形、破坏、扩展直至贯通的全过程模拟方法,在此基础上构建了节理岩体数值仿真试验平台,为通过仿真试验确定节理岩体的工程力学参数提供了一条新的途径。     

坝基岩体裂隙渗流效应数值模拟方法

为获取工程尺度的裂隙岩体三维渗流效应,在裂隙岩体基质岩块和裂隙水力传导特性研究基础上,推导了含裂隙单元渗透系数表达式。基于嵌入裂隙单元(EFE)模型,使用离散裂隙网络(DFNs)技术与连续介质渗流分析方法,提出了利用连续介质渗流分析方法模拟非连续介质渗流效应的数值模拟技术,通过算例对该方法的有效性进行了验证,分析了单元尺度大小对该方法计算准确性的影响,并提出了提高计算精度的措施。工程实例研究表明裂隙岩体渗流分析的EFE模型能够真实地模拟坝基岩体渗流路径和孔隙压力分布,更好地揭示坝基的扬压力实际非规则分布形态。     

单裂隙水流作用下岩体稳定温度场理论模型与有限元数值模拟

建立了单裂隙岩体的几何模型,在不考虑热对流、热辐射的前提下用岩体导热微分方程描述了裂隙岩体稳定温度场分布及定解条件,并进行了理论方面的分析;给出了岩体导热偏微分方程的有限元描述,应用FEPG软件对裂隙岩体二维稳定温度场分布进行了数值模拟。模拟结果表明:由于和裂隙水流发生了热量交换作用,裂隙岩体温度场也随之发生变化;裂隙岩体和裂隙水流温度相差越大,温度等值线越密集,岩体温度场变化越大,热量传递越快。     

锦屏一级左岸岩体渗透特性的数值模拟研究

基于RFPA~(2D)-Flow软件,并结合现场压水试验,从表征单元体积(REV)及渗透张量入手,对裂隙岩体的渗透特性进行数值模拟研究。以锦屏一级水电站左岸岩体为例,基于岩体裂隙几何特征,运用蒙特卡罗方法生成岩体裂隙网络模型;模拟计算不同尺寸不同方向上的等效渗透系数,依据类常量与类张量特性初步确定裂隙岩体渗透表征单元体积(REV)及渗透张量,再结合现场压水试验结果修正渗透张量。随着模型尺寸的增大,岩体的渗透性逐渐趋于稳定,表征单元体尺寸的大小约为迹长的4倍,表明基于RFPA~(2D)-Flow数值模拟并结合压水试验确定裂隙岩体渗透张量和REV的方法合理有效。     

锦屏二级水电站裂隙岩体渗流-应力耦合分析

如何准确地了解和预测隧洞周围裂隙岩体的渗流-应力耦合行为对锦屏二级水电站深埋高压引水隧洞的设计和施工有着重要意义.锦屏山裂隙岩体的渗透系数的空间非均质分布利用随机连续模型生成.通过顺序指示模拟方法生成的随机连续场随后被导入有限元程序进行两场耦合分析.计算结果表明,随机连续模型能够较好地预测锦屏二级水电站隧洞开挖过程中地下水的最大入渗率.渗透系数的空间变异性使得隧道开挖后围岩应力有明显的非连续性,对裂隙介质的耦合过程起着重要作用.同时,雨季降雨对隧道支护系统有着重要影响.补给水将引起外水压力短时升高,衬砌上的负荷增加,其弯矩增加了近22%.     

裂隙岩体宏观力学参数数值仿真模拟研究

岩体的参数确定一直是岩土工程中的一个重要及困难的问题，将整个工程岩体划分为不同尺寸等级的计算试件，依据室内外基本材料试验成果，采用数值仿真方法依次计算各级别计算试件，最后得到岩体的宏观力学参数．计算结果与实际情况值基本吻合，该计算方法解决了物理试验对岩体参数评价的局限性以及在整体模型计算中参数选取的任意性。     

地下厂房岩体蚀变带现场调查研究与稳定控制

杨房沟大型地下厂房高边墙及岩壁吊车梁部位发育岩体蚀变带,严重影响围岩及结构的稳定.通过系统分析岩体蚀变洞段的宏观地质条件、监测变形特征、声波检测资料及岩石力学试验,提出了基于岩体纵波波速的岩体质量分区、力学参数综合评估方法,查明了该不良地质体的围岩质量空间分区及演化特征,该方法可以快速、动态、定量地将检测结果与数值模拟...     

Seepage simulation of high concrete-faced rockfill dams based on generalized equivalent continuum model

This research focused on the three-dimensional (3D) seepage field simulation of a high concrete-faced rockfill dam (CFRD) under complex hydraulic conditions. A generalized equivalent continuum model of fractured rock mass was used for equivalent continuous seepage field analysis based on the improved node virtual flow method. Using a high CFRD as an example, the generalized equivalent continuum range was determined, and a finite element model was established based on the terrain and geological conditions, as well as structural face characteristics of the dam area. The equivalent seepage coefficients of different material zones or positions in the dam foundation were calculated with the Snow model or inverse analysis. Then, the 3D seepage field in the dam area was calculated under the normal water storage conditions, and the corresponding water head distribution, seepage flow, seepage gradient, and seepage characteristics in the dam area were analyzed. The results show that the generalized equivalent continuum model can effectively simulate overall seepage patterns of the CFRD under complex hydraulic conditions and provide a reference for seepage analysis of similar CFRDs.