二维波穿过非线性节理面的透射性能研究

二维波穿过非线性节理面是一个复杂的问题,量纲一的刚度、射线角、径向距离、节理参数、入射波频率等都是影响节理后透射率的重要因素。采用非线性节理本构研究单条垂直节理下二维波的透射性能,结果发现:二维波穿越垂直节理面的透射率,不仅与节理面法向刚度与切向刚度有关,还直接受节理面黏聚力和内摩擦角的控制;节理面黏聚力和内摩擦角的数值反映节理面的闭合程度,从而使透射率呈现不同的变化规律。内摩擦角不变,黏聚力提高可以提高透射率;黏聚力不变,节理面内摩擦角引起透射率变化有两种形式:低黏聚力下内摩擦角的升高可使透射率增大;高黏聚力下透射率反而从一较高水平下降到较低水平。最后,根据单节理作用下透射率的研究成果对多条节理分布下的透射性能进行对比研究,对复杂节理分布下的动力响应计算进行尝试。     

岩体力学参数的敏感性综合评价分析方法研究

 针对岩体力学参数敏感性分析单指标方法的局限性,提出基于敏感度熵权的属性识别综合评价模型,这种评价分析方法可以充分考虑各种评价指标,对模型参数的敏感性进行整体性分析,避免单指标方法评价结果的片面性,同时该方法也为模型参数敏感性分析提供一种新思路。在此基础上,结合硬脆性岩体介质的黏聚力弱化–摩擦强化模型,将上述的评价方法应用于锦屏二级水电站引水隧洞辅助洞围岩模型参数的敏感性分析中,分析认为,影响围岩变形和塑性区大小的主要因素为最终内摩擦角、起始黏聚力和弹性模量,其次为残余黏聚力、内摩擦角临界塑性应变、起始内摩擦角、黏聚力临界塑性应变;再者为泊松比、抗拉强度。应用研究结果表明,这一分析方法将会对硬脆性岩体力学参数的分析和反演提供重要的参考价值。     

嘎隆拉隧道围岩力学参数对变形的敏感性分析

以嘎隆拉隧道为研究背景，根据现场地质状况建立可变参数的有限元模型，以现场监测变形数据为基础，对力学参数（弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角）和侧压力系数进行反分析，获取现场围岩参数的真实值。在此基础上，基于敏感性分析方法，研究围岩力学参数对变形的敏感性。研究结果表明：拱顶沉降对弹性模量比较敏感，对其它参数的敏感性相对较小；而周边收敛则相反，泊松比、内摩擦角、黏聚力要比弹性模量更为敏感。研究结果对嘎隆拉隧道的稳定性分析具有一定的参考价值。     

土体参数对边坡稳定性的影响分析

文中依托江西某高速公路项目实际边坡工程，根据现场原位测试、室内土工试验等方法获取的土体参数，构建边坡稳定性FLAC3D模型，结合强度折减法，计算分析不同土体参数的边坡安全系数。研究结果表明，边坡稳定性正交极差分析得到影响因素的敏感性大小排序为：内摩擦角>黏聚力>重度；黏聚力和内摩擦角对边坡破坏模式影响不大，但对边坡安全系数影响较大；线性平面可以较好地拟合黏聚力、内摩擦角和安全系数三者的相互关系，拟合优度R2高达99.84%。     

黏土质隧道围岩抗剪强度参数的概率分布及优化实例

以长序列隧道浅埋段第四系坡残积黏性土的抗剪强度参数试验数据为基础,运用皮尔逊X2检验方法和有限比较法分析黏性土隧道围岩抗剪强度参数的概率分布类型并计算其所服从概率分布的概率密度函数。结合具体工程实例,运用贝叶斯(Bayes)方法对黏聚力、内摩擦角进行优化,探讨变异系数与概率分布类型选取之间的关系。研究结果表明:黏土质隧道围岩黏聚力和内摩擦角的最优分布概型分别为正态分布、对数正态分布;极值I型分布不适宜作为坡残积黏土质围岩黏聚力、内摩擦角的概率分布;当变异系数较小时,内摩擦角选用对数正态分布概型与正态分布、β分布相差较小;对于黏聚力,建议选择最优概型;黏聚力、内摩擦角经Bayes方法优化后变异系数减小,数据更趋于合理。     

地震作用下顺层岩质边坡锚固特性的拟动力分析

实践证明锚杆对边坡加固效果明显,但目前对地震作用下岩质边坡的锚固机制研究还不够深入,因此研究锚固边坡的抗震性能对于边坡锚固的优化设计具有重要意义。采用拟动力法模拟地震加速度时程曲线的输入,并基于极限分析上限定理推导地震作用下顺层岩质边坡临界无量纲总锚固力及锚固边坡稳定安全系数的表达式。通过算例对比分析锚杆倾角、节理面倾角、地震加速度影响系数、地震加速度放大系数、节理黏聚力与内摩擦角对边坡临界状态下总锚固力的影响。研究结果表明:边坡临界状态下锚固力与锚杆倾角、节理内摩擦角、水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数正相关,与节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力负相关;随着节理内摩擦角的增大,水平向地震加速度影响系数及地震加速度放大系数对边坡临界状态下锚固力的影响越明显,而锚杆倾角、节理面倾角、竖向地震加速度影响系数及节理黏聚力的影响则逐渐减弱。     

软岩巷道围岩剪切滑移破坏机理及控制研究

利用滑移线场理论得到了均质弹塑性围岩发生剪切滑移破坏的滑移线场及包含破坏特征参数的极限载荷计算公式,讨论了围岩内摩擦角、黏聚力以及支护阻力对围岩承载力的影响。研究表明：深部巷道围岩受到开挖应力重分布的影响发生剪切破坏,形成明显的剪切滑移线。圆形巷道围岩破坏区滑移线场为两族仅有旋转方向不同,其他参数都相同且极点在巷道中心的斜交同心对数螺旋线。围岩内摩擦角、黏聚力以及地应力是影响巷道围岩发生剪切滑移破坏的主要影响因素,同时也是巷道稳定性控制的关键。最后根据研究成果对某矿副井发生大变形破坏的原因进行了分析,提出了以“阻剪抗滑”为技术核心的支护方案,收到了良好的效果。     

岩土参数反算在工程应用中的分析

由于岩土体的复杂性和室内外试验的不确定性,在选定物理力学参数时存在许多实际困难,综合考虑各种因素的影响,基于传递系数法来反算边坡稳定性强度参数,选取合理的计算参数对边坡稳定性进行分析。数值分析结果表明,岩土体强度参数内摩擦角φ和黏聚力c对边坡稳定性影响较大,且内摩擦角φ较黏聚力c对边坡稳定性更为敏感。反算分析方法对完善岩体工程问题的设计理论起到重大的指导作用。     

围岩LDP曲线影响因素及规律研究

一直以来,围岩LDP曲线都是地下隧洞工程施工设计的重要参数,围岩LDP曲线可以直观地反映隧洞开挖面的空间约束效应。在已有的围岩LDP曲线基础上,对围岩LDP曲线的影响因素及规律进行了研究,分析了岩体强度参数中内摩擦角及粘聚力的大小对LDP曲线的影响,结果表明:内摩擦角和粘聚力的变化会对LDP曲线产生明显影响。     

双向土工格栅与中砂界面作用特性试验研究

筋材与填料土(筋土)的界面作用特性是影响加筋土工程的重要因素.以中砂为填料土,以聚丙烯双向土工格栅为筋材,通过直剪与拉拔试验,研究了不同中砂含水率、试验盒尺寸、试验类型对筋土界面作用特性的影响.引入黏聚力对比参数λc与内摩擦角对比参数λφ,进行了不同影响因素下加筋土黏聚力c与内摩擦角φ的定量对比,结果表明:不同因素对黏聚力c的影响均大于对内摩擦角φ的影响,加筋对复合土体的贡献主要体现在黏聚力上.各因素对筋土界面作用特性影响的顺序为:试验类型＞含水率＞试验盒尺寸.     

基于三维弹塑性有限元的洞室稳定性参数敏感性灰关联分析

 综合考虑岩体物理参数的不确定性,针对常规敏感性分析方法所存在的不足,提出基于弹塑性有限元的洞室稳定性参数敏感性灰关联分析方法,并确定点安全系数为考核指标,确定岩体弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角等强度参数为敏感性影响参数。以金沙江两家人水电站地下厂房区洞室为例,对开挖后的地下洞室典型断面点安全系数的诸多影响参数进行敏感性分析,结果表明：不同的影响参数变化对洞室稳定的点安全系数影响有差异,因洞室开挖后,拱顶或边墙处于临空状态,而拐角点受洞壁约束更大,所以洞室拐角点安全系数比临近拱顶或边墙节点要大。点安全系数的敏感度是考虑综合影响参数的结果,采用灰关联分析方法分析表明,对地下厂房洞室典型断面点安全系数影响程度最大的为黏聚力和内摩擦角,其次为弹性模量和泊松比。从而克服了单因素常规参数敏感性分析的局限性,使得影响参数对点安全系数影响的灵敏程度排序得到统一,并与数力学分析结论一致,得到很好验证,为洞室稳定性支护材料的选取提供指导作用,对黏聚力和内摩擦角的要求应更加重视。     

砂粒充填大理岩节理剪切强度试验研究

节理充填对节理力学性质具有重要影响,为研究砂粒充填对节理抗剪强度的影响,利用GCTS(RDS-200型)岩石剪切系统对4种粒径砂粒充填的粉晶大理岩节理进行了直剪试验。结果表明:未充填节理剪切应力-位移全程曲线可分为压缩阶段、弹性阶段、屈服阶段、软化阶段和残余阶段,而充填节理剪切应力-位移全程曲线则仅有压缩阶段和硬化阶段,表现出松砂剪切曲线特征;相同法向应力下,4种粒径砂粒充填节理峰值剪切应力明显降低。多层铺设3种较细粒径砂粒的充填对节理粘聚力和内摩擦角的影响基本相同,粘聚力和内摩擦角均降低,且粘聚力降低更为明显;单层铺设的最大粒径砂粒使节理的粘聚力降低,内摩擦角增加。研究结论对理解充填节理岩体稳定性具有一定帮助。     

黄土地区非对称公路路堤稳定性分析

利用FLAC3D软件建立了非对称黄土公路路堤数值分析模型,在强度折减法的基础上,按M-C强度理论分析抗剪切强度参数内摩擦角和黏聚力对路堤稳定性的影响。通过对比不同加筋层数、筋土界面参数和荷载形式下加筋路堤的安全系数和剪应变增量云图,归纳总结出上述参数对路堤稳定性的影响规律。模拟结果表明:内摩擦角和黏聚力对路堤稳定性影响规律相似,安全系数和塑性贯通区均随剪切强度参数增大而增大。格栅加筋效果随着加筋层数和界面参数增大而增大,但增加幅度逐渐减小并最终趋于稳定。此外,非对称荷载作用下路堤稳定性较均布荷载的差。     

不同位置和尺寸的裂隙对岩体破坏影响的试验研究

为研究节理裂隙岩体中节理位置和尺寸对岩体综合抗剪强度的影响,以水泥砂浆作为模型材料,通过在试件的不同位置预制相同长度的节理裂隙和相同位置预制不同长度的节理裂隙,进行不同法向压力下3种具有不同起伏角的节理面剪切试验。试验结果表明:当节理位置和长度一定时其抗剪强度随法向压力增加而增加;对于同一节理裂隙,当其位于试件中间时抗剪强度和黏聚力最小,位于试件后端时抗剪强度和黏聚力最大,位于试件前端时介于两者之间;内摩擦角随节理位置的变化规律不明显;当节理裂隙位置固定时,节理裂隙越长,抗剪强度和黏聚力越低,且抗剪强度随节理长度的增加呈近乎线性的减小。节理位置和尺寸对综合抗剪强度的影响可能由于节理、岩桥的强度参数及岩桥内部损伤劣化程度共同作用所致,现场节理岩体的抗剪强度取值应考虑节理的位置影响。     

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡稳定敏感性分析

缓倾顺层岩质边坡中,软弱夹层的存在对边坡稳定性起到重要影响作用。为探讨软弱夹层相关参数对岩质边坡稳定性的影响,将数值模拟与数理统计方法有机结合,并以某高速公路段边坡为典型案例,基于强度折减法用MIDAS/GTS软件求出边坡安全系数,然后采用正交试验方法选取具有代表性的软弱夹层相关参数进行搭配—厚度、倾角、黏聚力、内摩擦角4个因素及每个因素下4个水平进行极差分析与单因素敏感性分析,研究4个因素对边坡稳定的影响性大小。结果表明:软弱夹层内摩擦、倾角、黏聚力、厚度对边坡稳定的影响性依次降低。在正常波动范围内,内摩擦越大对边坡稳定越有利;倾角越小越有利于边坡稳定;黏聚力越大越有利于边坡稳定;厚度适中时越有利于边坡稳定。在边坡治理上应按岩土体参数对边坡稳定的影响性先后顺序进行综合考虑,研究成果为此类工程的边坡治理提供有效参考依据。     

基于双系数强度折减法的隧道稳定性探究

传统强度折减法在隧道与地下工程中应用越来越广泛,但是对黏聚力与内摩擦角采用同一系数折减并不能真实反映围岩强度参数发挥程度和衰减程度。文章拟对某一隧道的黏聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,辅以Flac3D软件建立数值模型进行计算分析。结果表明:对隧道围岩岩土体抗剪强度指标采用不同的配套原则进行折减,所求极限状态对应的两个折减系数可以反映围岩强度参数的发挥程度,综合折减系数与单系数强度折减法所得结果差距不大,可以作为隧道稳定性分析的依据,是在传统单一系数折减法隧道稳定性判定基础上的补充。     

基坑单支撑支护结构抗倾覆可靠度分析

采用结构可靠度方法分析基坑单支撑支护结构抗倾覆稳定性，充分考虑了参数的变异性。可靠度计算采用JC法和优化算法，分析表明两种方法计算结果相当接近，而优化算法更为简捷，便于应用。算例分析表明：当参数变异性较大时，采用安全系数评价抗倾覆稳定性不一定安全，采用可靠度指标评价则更合理；土体强度指标和支护桩嵌固深度的变异性对抗倾覆可靠度指标影响显著，支撑位置、土体重度和地面荷载的变异性影响很小，设计时可视为确定性变量：黏聚力、内摩擦角和嵌固深度的变异性对可靠度指标的影响依次增大，当嵌固深度变异性很大时可忽略黏聚力、内摩擦角的影响，而当内摩擦角变异性很大时，可忽略黏聚力的影响。     

基于砂卵石土抗剪强度现场试验的全黏结式锚杆支护结构稳定性分析

洛阳砂卵石土现场直剪试验结果表明:对于含水率约为2%,粗粒含量P5约为78.66%的砂卵石土,黏聚力c=22~34 k Pa,内摩擦角φ=38°~40°。黏聚力和内摩擦角变化对预应力全黏结锚杆支护体系整体稳定性和锚杆轴力的影响分析表明:随着黏聚力的增加,砂卵石土层中锚杆轴力明显减小,基坑整体稳定性大幅增加。黏聚力增加约30 k Pa,基坑整体稳定性系数提高约11%~15%。     

真空饱水衡量水对沥青混合料高温稳定性的影响

针对水影响沥青混合料高温稳定性的问题,通过真空饱水试验深入探究沥青混合料内黏聚力、内摩擦角和动稳定度 随饱水率的变化规律,并对多功能改性沥青混合料、SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料进行对比研究.结果表明：水对SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角有较大影响,各参数随饱水率的增大而降低;多功能改性沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角几乎不受饱水率变化的影响,表现出极强的抗水温耦合特性.     

基于环向失稳的浅埋盾构隧道极限支护压力分析

基于数值模拟和理论分析,从环向角度对浅埋盾构隧道开挖面稳定性及极限支护压力进行了研究。通过弹塑性有限元数值模拟,获得了开挖面支护力与变形的关系和最终破坏模式,发现破坏模式主要受内摩擦角和埋深比影响较大,而受黏聚力影响较小。根据得到的破坏模式,建立了一种基于单参数变量的极限平衡模型,通过优化分析得到最危险破坏面和极限支护力。将极限支护力表示为黏聚力、上覆荷载、土体重度与其影响系数乘积的叠加形式进行了分析,其呈现为随内摩擦角、埋深比、侧向支护压力比增大非线性减小、随黏聚力增大近似呈线性减小的规律。通过与数值模拟和离心试验结果对比,验证了所建模型计算极限支护力的合理性。