岩体工程力学参数取值方法研究Ⅰ:原位试验与定量类比

针对合理确定岩体工程力学参数的难题，在原位试验技术、定量类比方法和数值仿真试验等方面开展了系统研究，形成了包含“一设备、一库、一平台”综合确定岩体工程力学参数的方法体系。本文研发了适用于常规地质钻探的岩体质量随钻测试和岩体力学参数原位试验设备，建立了依据随钻实测参数评价岩体质量的方法以及岩体强度、耐磨性指标与随钻参数的定量关系，提出了通过孔内弹模剪切试验快速获取不同岩层岩体抗剪强度和弹性模量的技术和方法；同时，构建了包含81个工程681组不同类型岩体抗剪强度试验资料数据库，深入研究了不同类型岩体抗剪强度参数的统计特性，提出了基于Bayes方法和可靠度理论，利用大样本数据库资料和少量具体工程试验成果来确定岩体参数的定量类比方法。     

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。     

三峡卸荷岩体宏观力学参数三维数值模拟

通过对岩体“试样”的三维数值模拟，研究了三峡工程永久船闸高边坡岩体在卸荷应力状态下的应力应变关系，并与试验结果进行了比较，获得了满意的结果，最后确定了岩体在卸荷应力状态下的宏观力学参数。     

节理岩体数值仿真研究综述

系统介绍了岩石力学分析中常用的数值方法，以及利用这些方法进行节理岩体数值仿真的研究现状．讨论了这些方法用于节理岩体不连续变形分析时的各自优势和不足．并提出进行节理岩体数值仿真进一步研究的趋向．     

岩体力学特性的数值和物理混合试验方法

借鉴数值和物理混合试验思路,对岩体工程力学特性的数值和物理混合试验进行了初步研究。采用数值和物理混合试验方法预测岩块单轴压缩全应力—应变关系曲线,并与传统数值模拟方法采用理想弹塑性Mohr-Coulomb破坏准则获得的曲线进行比较,结果表明:数值和物理混合试验方法可以获得全应力—应变关系曲线峰前非线性阶段和峰后破坏阶段,优于传统数值模拟方法,初步说明该方法是可行的;岩块内挖取的试样个数和试样尺寸变化对计算结果影响较大,挖取试样个数越多或挖取试样尺寸越大,岩块全应力—应变关系曲线峰后破坏阶段越明显,并且更接近真实岩块的力学特性。     

黄河拉西瓦水电站岩体力学试验研究

拉西瓦水电站坝基岩体主要为印支期花岗岩类,坝肩发育有一定数量的结构面,河谷狭窄、岸坡陡峻.对此做了大量的室内外岩石试验,就得出的试验成果进行了全面系统的数理统计、分析.结合拉西瓦工程实际情况,提供了为工程设计应用的各类力学指标.     

某坝基岩体质量分级与力学参数试验研究

某水库工程的双曲拱坝基岩为上软下硬的近水平层状岩体,不同高程的岩体性状差异明显。首先对坝址区主要持力层岩体进行岩体质量分级,其次对薄层灰岩、钙质泥岩夹泥质白云岩进行了抗剪试验与变形试验,试验结果与所在岩层的岩体质量分级及结果相符。最后根据坝基岩体力学特征提出了工程建议。     

岩体卸荷力学特性的试验研究

简述了卸荷岩体的自然力学状况，根据岩体开挖卸荷这一特点，以三峡工程永久船闸高边坡卸荷岩体为条件，对岩体进行了卸荷试验。研究了岩体卸荷的应用应变关系及其力学特性，给出了卸荷岩体的力学参数，并指出了它与常规岩体力学参数的不同之处。     

水利水电工程岩体力学参数综合取值方法探讨

在研究岩土工程有关规程规范和各种力学参数取值方法特点的基础上,提出了水利水电工程岩体力学参数综合取值方法。综合考虑工程规模和地质条件的复杂程度,将取值方法分为3个层次:对于地质条件简单的小型工程以及在项目规划、可研阶段,可采用野外地质调查和少量室内试验进行岩体分级、查表,经工程类比取得地质建议值;对于地质条件复杂的中型以上工程,初步设计阶段应开展原位试验,并采用工程经验类比法结合现场地质条件确定地质建议值;对于重要的大型工程应做专题研究。除了上述方法外,还可应用计算机模拟试验、人工神经网络法、模糊数学预测法等,慎重确定地质建议值。在施工阶段可利用监测资料开展反演分析,对岩体稳定性进行复核。结合工程经验指出了参数选取应用时应注意的问题。     

裂隙参数对岩体水流-传热温度影响的数值模拟分析

在岩体多场耦合中,裂隙岩体的温度场一直是国内外学者研究的热点问题。基于裂隙岩体概念模型,应用3DEC程序计算不同裂隙参数下岩体的温度场、裂隙出水口水温的变化特征。结果表明:裂隙相同进水温度对岩体温度场影响微弱,进水温度高的裂隙主导岩体温度场,裂隙进水温度对模型达到稳态所需要的时间影响较小;裂隙水流速度越大和开度越大,则岩体相同高度处温度越高;端裂隙水流速度的减小和开度的减小延长了模型达到稳态所需要的时间;由于两条端裂隙的边际效应,使其参数对岩体温度场起主导作用;裂隙水温、流速、开度对岩体温度场影响的大小排序为水温流速开度。     

西藏如美水电站裂隙岩体力学参数模拟反分析

针对现行裂隙岩体宏观力学参数选择与确定方法的研究进展和存在的局限性,结合室内岩石力学试验所得完整岩体和裂隙结构面的力学参数,采用裂隙岩体数值模拟等效计算方法,对西藏澜沧江如美水电站坝址区裂隙岩体进行了数值模拟计算,分析了裂隙岩体参数等效的影响因子,提出了一种裂隙岩体宏观力学参数三维模拟分析的新方法。     

基岩爆破损伤的数值模拟及其工程应用

本文以三峡工程基岩开挖爆破为背景，通过定义损伤变量，导出其损伤发展方程，建立了模拟基岩爆破损伤范围的本构模型，并将其嵌入ＳＨＡＬＥ程序的框架之中，实现了基岩开挖爆破损伤范围的数值模拟．     

岩体单裂隙流固热化学耦合作用数值模拟研究

为全面研究渗流、应力、化学、温度影响下岩体裂隙的变化,建立了岩体单裂隙的流-固-热-化四场全耦合数学模型,并以Comsol Multiphysics软件为基础,将该数学模型转化为一个统一的偏微分方程组,实现了四场全耦合数值求解。该模型给出了更接近真实物理过程的数值解答,避免用松散耦合法求解多场耦合问题带来的误差。同时通过对两个实例的计算模拟,分析了在渗流、压应力、水化学溶蚀和温度等多因素耦合作用下,岩体单裂隙渗透特性的变化规律,得出了裂隙岩体渗透特性的影响机理和关键影响因素。     

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。     

直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究

针对岩质切向边坡发生剪切破坏时其剪切面难以预测,同时在强风化作用下造成岩体性质差异使得岩体强度参数难以准确获得的问题,本文以遵义市花台坡高边坡为工程背景,开展直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究。得出切向边坡岩体剪切过程受到走向与坡向垂直的结构面控制,剪切面首先沿此方向上的节理裂隙扩展,硬岩剪切过程中剪切面呈现"台阶"型破坏面,粗糙度小;较硬岩剪切破坏面呈现"波浪"型,起伏剧烈,粗糙度大;软岩发生整体剪断,剪切面较为平整;而含贯通性倾坡外结构面的岩体则沿结构面发生剪切破坏,剪切面顺直平滑。与室内三轴试验对比后发现,现场原位直剪试验结果很好地反映了工程实际情况,特别是对于薄层软硬相间的岩体,能提供更为准确的岩体强度参数。