基于应力函数法的初始地应力场反演研究综述

地应力是地下工程建设中的基本荷载,是工程设计与施工的重要参考指标,准确表达出工程区域初始地应力场的分布规律与量值特征,具有重要的现实意义。通过查阅国内外大量的相关研究文献,文章以应力函数法为研究基础,系统地介绍了该法在实践过程中发展的多种初始地应力场反演方法,总结了各种方法的基本思想、实现过程、工程应用特征和优缺点。最后,基于各方法在具体工程实践过程中存在的问题,提出了复杂地下工程初始地应力场反演尚需进一步完善的若干方向。     

考虑裂隙岩体参数折减的初始地应力场反演

结构面多而复杂、岩石强度较高的裂隙岩体,在数值计算过程中难免出现建模困难及计算误差大的问题。结合地下洞室裂隙化花岗岩实例,在考虑裂隙密度、半径等因素的基础上,对该类岩体力学参数进行折减处理,并以折减后参数作为计算参数带入3DEC离散元模型进行数值计算,获取训练样本P,T。采用BP神经网络训练样本,获取初始地应力场与边界条件的对应关系,结合实测地应力值反演出区域应力场值。将该反演结果与实测结果对比分析。结果表明:经过参数折减后的模型计算的初始地应力场具有较高的准确性,建模过程避免了结构面划分的庞大工作量,得到结果为区域宏观应力场,具有较强的实用性。     

Hoek-Brown屈服准则及其在边坡工程中的应用

介绍了Hoek-Brown屈服准则的发展历程,结合工程实例,应用Hoek-Brown屈服准则,建立了有限元计算模型,通过边坡稳定性分析,指出Hoek-Brown屈服准则能有效反映岩体的非线性破坏特征,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析。     

基于岩体波速的Hoek-Brown准则预测岩体力学参数方法及工程应用

 根据建立的由岩体波速估算地质强度指标GSI和岩体扰动参数D的计算公式,引入Hoek-Brown准则,给出岩体波速预测岩体力学参数方法(简称岩体波速法)。以中缅油气管道(国内段)澜沧江跨域工程边坡岩体力学参数研究为例,并以室内岩石物理力学参数和场区声波测试数据为基础,采用岩体波速法和E. Hoek建议法预测场区的岩体力学参数。结果表明：岩体波速法和E. Hoek建议法所得的结果平均相对误差均较小,两者基本等效,数值模拟结果更进一步验证了工程应用效果的合理性。该方法在试验资料不足的情况下,能为岩体力学参数的快速评价提供一条新途径。     

高地温高地应力下岩体初始地应力场反演分析

目前,在高地温高地应力环境下,未见报道在反演过程中考虑地温,从而导致反演得到的初始地应力场与实际不符。为使反演得到的初始地应力场更加符合实际,首次提出考虑地温的岩体初始地应力场反演思路。在高地温高地应力环境下,岩体初始地应力场可近似由重力应力场、构造应力场及温度应力场组成。而岩体温度应力场可结合地温梯度法并依据岩体热应力公式近似得到,再通过叠加原理将温度应力场叠加到重力及构造应力场中即可得到与高地温相符的岩体初始地应力场。在水压致裂法测得的3个主应力中,垂直应力是通过上覆岩层的实测密度计算而来,即垂直应力不包含温度应力,故在高地温高地应力环境下,若不考虑地温,则采用水压致裂法测得的应力反演岩体初始地应力场将造成严重错误。例如在桑珠岭隧址区,岩体的温度应力大约为自重应力的8/13,即在反演过程中如果不考虑地温,则反演得到的岩体初始地应力场将缺失占重力应力场8/13的竖向温度应力场,且考虑地温的反演结果较不考虑地温更好。     

Hoek-Brown经验准则在边坡参数确定中的应用

根据LNG场地边坡在开挖后出现的多处坍塌，对其原因进行了分析，提出采用Hoek-Brown经验强度准则来计算边坡岩体力学参数，对原设计方案修改，并对施工后的边坡进行了变形监测，验证了参数选取的合理性。     

Hoek-Brown屈服准则及其在隧道开挖中的应用

以梁忠高速公路礼让隧道为例,建立了有限元数值计算模型,并对比分析了采用Hoek-Brown和Mohr-Coulomb两种不同屈服准则时围岩稳定性计算结果,结果表明,不同准则计算的极限状态下,Hoek-Brown屈服准则能有效反映岩体的非线性破坏特征,与现场实际较为吻合,适用于节理岩体计算和稳定性分析。     

江边水电站厂区初始地应力场研究分析

锦屏二级水电站位于雅砻江干流锦屏大河湾上,是雅砻江干流上的重要梯级电站,厂区内地形起伏较大,属于典型的“V”型河谷。由于厂区靠近河谷,因此其地应力场的量级应该较高,并且地应力方向分布较为复杂。为了掌握厂区地应力场的分布规律和量级,利用厂区的地应力测值,根据河谷演化理论和神经网络对厂区的地应力场进行了回归分析,回归结果表明,厂区的地应力应在20~30MPa,属于中偏高地应力场,可以诱发岩爆现象,同时验证了河谷演化理论和神经网络相结合的方法是反演深切河谷地应力场的有效手段。     

某水电站地下厂房区初始地应力场回归分析

结合某抽水蓄能电站地下厂房区工程地质条件以及实测地应力资料,分析影响区域初始地应力的因素;在ANSYS中实现对工程区初始地应力的三维有限元回归计算;在实测地应力值与计算得到的地应力值之间建立多元线性回归模型,求出各回归系数,结果表明该方法可靠实用;并为地下厂房的稳定性分析提供了合理的初始地应力场.     

Hoek-Brown强度准则研究进展与应用综述

1980年E. Hoek和E. T. Brown提出了Hoek-Brown(H-B)强度准则,已充分得到岩石力学与工程研究者的认同,并进行研究和应用。首先系统地阐述H-B强度准则研究进展：E. Hoek和E. T. Brown对H-B强度准则的研究成果、三维H-B强度准则、H-B强度准则岩石和岩体参数研究、考虑层状节理的H-B强度准则及其参数的各向异性研究。再对过去30 a国内外基于H-B强度准则工程应用的成果进行总结。最后对笔者所开展的H-B强度准则最新研究工作进行介绍：提出一种真正意义上的广义三维H-B强度准则,并采用3种Lode角函数进行屈服面修正,使其可以直接应用于后续本构模型建立和数值软件嵌入;采用三维颗粒流模型进行微观数值建模,对H-B强度准则岩石和岩体参数开展微观研究并建立多尺度联系,为参数的确定提供更加可靠的依据。     

Hoek-Brown经验准则在清连公路岩体综合抗剪强度指标确定中的应用

清连高速公路沿线边坡多为岩质边坡,地质条件复杂且边坡众多,边坡稳定性计算所需的岩体抗剪强度参数难以通过试验取得,故依据现场地质条件采用Hoek-Brown经验强度准则来确定边坡岩体力学参数,并与规范提供数据相比较,验证了参数选取的合理性。     

岩块卸荷效应与工程岩体质量评价

工程岩体质量评价是地下洞室工程选址、设计必须回答的主要工程地质问题,在许多常用的岩体质量评价方法中,岩体的完整性指数是一个重要评价指标,而由于岩芯卸荷效应和室内、原位波速测试的频率差异方面的原因导致岩体完整性指数不能够准确的表示岩体的完整程度,有时甚至会产生岩体完整性指数大于1的不合理的现象。论文针对以上问题开展岩块波速应力关系相关的试验,研究岩块的波速应力关系,提出岩块卸荷指标和频率修正系数2个因子对岩体完整性指数计算公式进行修正,进而对国标BQ岩体质量分级法进行改进。最后将改进的BQ岩体质量分级法在黄岛地下水封石油洞库工程中进行应用,评价结果表明场区绝大部分岩体质量都为I级或II级。     

多道瞬态面波勘察技术在工程岩体质量评价中的应用

基于多道瞬态面波勘察技术在工程勘察中所使用的方法具有轻便简捷、不受岩土饱水程度影响、浅层分辨率高和对测试点处场地条件要求低等优势,针对工程岩体质量评价中现有技术方法存在的不足,本文从理论上阐述了利用多道瞬态面波法进行工程岩体质量评价的可行性,并提出了将其用于工程岩体质量评价的具体测试技术方法和评价公式。通过工程实例验证了该方法用于工程岩体质量评价中具有很好的效果。     

块体理论在低地应力区地下洞室围岩稳定性评价中的应用

以西北某市水利工程地下洞室泄洪洞为例 ,采用块体理论推导出了低地应力区地下洞室顶部和侧壁两位置处楔形体块体稳定性判别式。通过实例分析与计算 ,说明本文得到的围岩稳定性判别式正确且实用 ,这对进一步研究低地应力区地下洞室围岩稳定性具有重要的理论价值和实际意义。     

大厚度自重湿陷性黄土场地孔内深层强夯法的应用研究

《孔内深层强夯法技术规程》(CECS197:2006)(DDC工法)已经中国工程建设标准化协会批准使用。本文结合晋西北大厚度Ⅲ级自重湿陷性黄土地区地基处理实例,进行了垫层法、强夯法、预浸水法和挤密法等多种地基处理方案的比较,详细地阐述了DDC工法的作用机理、设计方法、施工工艺及其在大厚度自重湿陷性黄土场地中的应用。分析了某工程中DDC工法未完全消除湿陷性的原因,结果表明:土的含水量和浅层夯击能等参数对地基湿陷性处理效果有着重要影响,并对《孔内深层强夯法技术规程》的有关观点提出了修改意见。