三峡船闸高边坡岩体稳定性断裂损伤模型研究

用杆加固节理裂隙央体，其效果是十分明显的，但目前尚缺乏相应的有效计算。根据应变能等效假设和自洽理论，建立了加锚节理岩体在复杂应力状态下的本构关系及其损伤演化方程。应用所提出的本构关系和损伤演化方程，对长江三峡工程的船闸高边坡的稳定性进行了分析，重点分析了节理尖端产生次生裂纹的生、用加锚来减小节理损伤演化区和边坡有量的效果。分析所得的开挖边界上的位移植与原型观测值颇为一致。     

加锚节理岩体的弹—粘塑性有限元计算

本文分析了锚杆对节理岩体的作用机制，探讨了加锚节理面抗拉、抗剪性能的改善，导出了加锚节理岩体的本构方程，在分析锚杆，节理，岩块联合工作的基础上，编制了三维非线性有限元程序，为锚杆的工程应用提供了一个分析的途径。     

加锚节理岩体的弹～粘塑性有限元计算

本文分析了锚杆对节理岩体的作用机制，探讨了加锚节理面抗拉、抗剪性能的改善，导出了加锚节理岩体的本构方程，分析了锚杆，节理，岩块联合工作的基础上，编制了三维非线性有限元程序，为锚杆的工程应用提供了一个分析的途径。     

基于CEM的加锚节理岩体动力学算法研究

复合单元法(CEM)是一种准确和快速的数值模拟方法,能够实现模型中结构面和加固措施的快速模拟,在静力学方面取得了大量研究成果。但是,动力学计算方面还未实现对加锚节理岩体动力学计算,针对此问题,本文进一步发展了复合单元法,提出了加锚节理岩体复合单元法动力学算法,并首次将粘弹性边界在复合单元上进行了应用,建立了惯性力、阻尼力、动力荷载及弹性力作用下的复合单元动力系统的控制方程组,编制了相应程序,通过算例证明了算法的合理性,为加锚节理岩体的动力学计算研究提供了一个新的思路。     

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.     

溪洛渡拱肩槽边坡开挖与锚固有限元分析

基于加锚节理岩体等效力学模型,应用三维弹粘塑性有限元法模拟了溪洛渡拱肩槽岩石高边坡的开挖过程和锚固措施,分析比较开挖不锚固与开挖锚固两种方案下边坡岩体的位移、应力和点安全系数等分布规律。结果表明两种方案下边坡稳定性均较好。     

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.     

填充对节理岩体力学特性及能量演化的影响研究

能量耗散引起节理岩体裂纹启裂、扩展、贯通及最终的破坏。为探寻充填对节理岩体力学及能量特性的影响,基于岩石能量耗散理论及单轴压缩试验结果,研究了充填对节理岩体强度特征、变形特征、破坏模式及能量演化的影响机制。此外,分析了节理岩体的能量演化机制及峰值点各能量指标(总能量、弹性应变能及耗散能)的充填效应。研究结果表明:节理使得岩样的力学参数明显劣化,而充填使得节理岩样的峰值强度、峰值应变及弹性模量均有所增大;完整岩样损伤演化划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段,而节理岩样和充填节理岩样则分为六阶段,即增加了突变损伤阶段;完整岩样、充填节理岩样及节理岩样峰值点的平均弹性应变能依次在减小,但减小幅度明显降低。研究成果可为岩体工程类环境灾害的预警与防控提供科学依据。     

填充对节理岩体力学特性及能量演化的影响研究

能量耗散引起节理岩体裂纹启裂、扩展、贯通及最终的破坏。为探寻充填对节理岩体力学及能量特性的影响,基于岩石能量耗散理论及单轴压缩试验结果,研究了充填对节理岩体强度特征、变形特征、破坏模式及能量演化的影响机制。此外,分析了节理岩体的能量演化机制及峰值点各能量指标( 总能量、弹性应变能及耗散能) 的充填效应。研究结果表明: 节理使得岩样的力学参数明显劣化,而充填使得节理岩样的峰值强度、峰值应变及弹性模量均有所增大; 完整岩样损伤演化划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段,而节理岩样和充填节理岩样则分为六阶段,即增加了突变损伤阶段; 完整岩样、充填节理岩样及节理岩样峰值点的平均弹性应变能依次在减小,但减小幅度明显降低。研究成果可为岩体工程类环境灾害的预警与防控提供科学依据。     

加锚节理岩体流变模型及三维弹粘塑性有限元分析

本文考虑锚固件在节理面上的局部行为，提出了一种新的加锚节理岩体流变模型，在此基础上推导了弹粘塑性本构关系并编制了三维有限元程序.实验室试验证实了模型的合理性.对某工程船闸闸首进行分析，得出了有关应力和变形及稳定性的认识。     

三峡船闸高边坡开挖卸荷弹塑性损伤分析

本文建立了断续裂隙岩体的三维弹塑性损伤本构模型，并将该模型应用于三峡船闸高边坡，进行了边坡开挖弹塑性损伤三维非线性有限元计算，获得了一些有益的成果和结论。     

现场岩体直剪试验声发射特征及其破坏机制

尽管应用声发射对岩石破裂过程的研究取得了诸多成果,但主要集中于小尺寸（≤10 cm）的岩块,对较大尺度（≥50 cm）岩体破坏机理研究还较少。采用最新的SAMOS声发射系统,对节理岩体现场直剪试验过程进行声发射测试。通过现场岩体直剪破坏过程中声发射特征参数与频谱特性研究,揭示了节理岩体破坏机制,深化了对岩体破坏机理的认识。测试结果表明节理岩体破坏过程中,声发射信号的主频范围为40～120 kHz,其直剪破坏过程可分为4个阶段：①弹性变形阶段,岩体内部没有声发射事件;②起裂阶段,声发射事件很少,岩体内部仅有少量的裂纹产生;③扩展阶段,声发射事件缓慢增加,岩体内部微裂纹不断扩展;④破坏阶段,声发射事件大量增加,微裂纹不断扩展贯通,岩体出现宏观破裂。根据研究结果可知：与传统的破裂从前端开始的观点不同,岩体试件中后端最先出现声发射定位事件,表明微破裂开始发生在岩体试件的中后端;随着剪应力的增加,声发射定位事件逐渐前移,当岩体进入破坏阶段后,微破裂集中于剪切面局部,岩体产生局部破裂化。     

用声波法探测百色水利枢纽坝区的岩体力学参数

岩体抗剪强度参数是岩土工程稳定性评价的重要依据，如何准确确定岩体抗剪强度参数一直是工程界的难题。以百色水利枢纽坝区的岩体为例，根据纵波在岩体中的传播速度，利用J．Bray提出的方法对不同风化程度的岩体抗剪强度参数进行了估算。分析估算结果与工程应用参数的异同原因，为工程中确定岩体力学参数提供新的思路。     

考虑围压效应的块状节理岩体变形破坏数值模拟

节理岩体变形模量是深部岩体工程设计及稳定性分析的重要设计参数,开展围压对节理岩体变形特征及破坏形态的研究具有重要意义。采用离散元数值模拟与室内试验测试相结合的研究方法,开展不同围压条件下含两组预制节理的块状节理岩体三轴压缩变形破坏数值模拟研究,主要结论如下：（1）块状节理岩体的变形模量随着围压的增大而增大,当围压超过4 MPa时,变形模量的变化趋于平缓;（2）块状节理岩体的破坏模式分为两种：一是产生沿着已有节理面的滑动破坏;二是产生穿过整个岩体的剪切破坏,且随着围压的增大,块状节理岩体的破坏模式由节理滑动破坏向岩块剪切破坏转变;（3）对于1+2、2+3、3+5和5+7块状节理岩体模型,发生破坏模式转变的围压分别为0.5、1.0、4.0和4.0 MPa。     

考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖特性研究

通过建立柱状节理岩体径向应力比与力学劣化系数的数学关系,获取柱状节理岩体卸荷损伤效应的定量表达式。结合FLAC~(3D)提出一种考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖分析方法,实现岩体单元的力学参数在开挖过程中随实际应力状态得到动态调整。在此基础上开展柱状节理岩体试验洞的开挖特性分析。结果表明,考虑卸荷损伤的计算数据与实测数据基本吻合,试验洞围岩的位移、体积应变增量和塑性区均随开挖断面的逐步增加而增大,且呈边墙最大,底板次之,拱顶最小的分布规律。最后采用体积应变增量大于0.10%和塑性区作为岩体松弛的综合判别指标,其分析结果与钻孔声波测试数据相一致。     

共面断续岩桥直剪试验破坏过程研究

岩桥对岩质边坡稳定性起控制性作用,而非贯通性节理岩体是广泛存在于岩质边坡中的一种岩桥载体形式。研究共面断续岩桥连通率对岩石抗剪性能的影响,可为岩质高边坡稳定性评价提供理论依据。以直剪试验的形式,通过石英砂、水泥、石膏和水制备直剪试验试样, 并预留相同长度的3条共面断续节理,对共面断续岩桥进行剪切模拟,分析其破坏模式、破坏过程演化机制和力学参数。结果表明:直剪试样呈现张拉破坏、拉剪破坏和剪切破坏3种破坏模式,以剪切破坏为主,节理所在面为控制性结构面;试样破坏过程依次呈现为裂纹稳定、裂纹破坏和残余变形阶段;随连通率增大,抗剪强度降低,黏聚力减小,内摩擦角小幅变动;共面断续岩桥连通率越大,岩石抗剪性能越差,岩质边坡稳定性越低。     

考虑水软化作用的非贯通共面节理岩体直剪试验的离散元分析

水软化作用会使得岩体内的胶结物溶解、腐蚀,引起节理岩体宏观力学特性的劣化。为探究水软化作用对节理岩体力学特性的影响机理,本文将考虑水软化、化学风化因素的岩石微观胶结接触模型引入到离散元中并模拟了非贯通共面节理岩体的直剪试验,根据得到的剪应力-应变曲线、胶结破坏数-位移曲线以及破坏后的微观信息,从宏微观角度分析了不同饱和度下法向应力及节理连通率对节理岩体力学性质的影响。模拟结果表明：在同一饱和度时,节理岩体的峰值剪应力与法向应力的关系满足摩尔库伦定律,饱和度的增长对岩体剪切强度的影响主要是使节理面及岩桥的黏聚力降低。节理岩体的破坏以岩桥与节理面的贯通为标志,在岩桥区域产生张裂缝及贯通的剪切裂缝,且拉力链主要集中在岩桥区域。     

复杂节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响研究

基于三维块体离散元软件3ＤＥＣ程序,考虑存在三组节理的复杂节理岩体的情况,通过对10个 不同尺寸的岩体块体进行直剪试验模拟,探讨岩体尺寸对于剪切强度特性的影响效果。由于剪切面相 对节理面位置的不同,块体分为两组（第Ⅰ、Ⅱ组）,得出了法向应力作用下的剪切应力与水平位移的关 系曲线图。通过计算可得出剪切强度参数———黏聚力和摩擦角及其与块体尺寸的关系曲线。由此可 见,两组的差异较大,故在进行选择参数时应根据剪切面的位置分别进行考虑。最后对岩体的剪切强度 特性的尺寸效应进行了理论分析,认为节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响的关键原因是节理结构面 的存在,节理的相对位置、组数、间距、材料属性等都是重要的影响因素。     

不同粗糙度断续节理岩体直剪试验的颗粒流模拟

为了探究不同粗糙度断续节理岩体直剪试验的裂纹扩展过程及破坏模式,基于颗粒流方法,对试样施加不同法向应力,并探讨了预剪面应力演化过程。研究结果表明:根据微观裂纹的张、剪属性及其演化过程,岩桥破坏模式大体可分为5类,且与法向应力和节理面粗糙度密切相关,法向应力、节理粗糙度的增加都会促使岩桥向剪切破坏方式转变;初始翼裂纹与原节理面的夹角对法向应力变化不敏感,而随着节理粗糙度的增加而减小;在剪切过程中,预剪面上的应力分布不均匀且不断进行重分布,对于平直节理岩体剪应力主要由岩桥承担,且无论水平向还是法向,岩桥部分压应力均大于节理部分;而对于粗糙节理岩体,剪应力由节理和岩桥共同承担,且节理部分的应力均高于岩桥部分。研究成果对进一步明确断续节理岩体的力学参数有参考价值。