基于Hoek Brown准则的砂岩卸荷强度损伤试验研究

为研究卸荷效应对岩体强度变化的影响,以三峡地区砂岩为样本,通过三轴加载和卸荷试验,运用Hoek Brown岩体破坏准则,探讨砂岩在不同卸荷速率条件下的强度损伤规律,并提出采用卸荷强度损伤因子来表征卸荷造成的强度变化。结果表明,卸荷条件下砂岩强度损伤明显,且与围压密切相关;随着围压的增大,卸荷效应造成的强度损伤量增大,最终趋于稳定。最后,基于工程设计最不利原则,修正了Hoek Brown卸荷强度准则公式,为工程应用提供了建议和参考。     

基于BP人工神经网络的引水系统平硐围岩参数反演分析

鉴于影响围岩稳定性的一个重要因素是岩体的开挖、卸荷过程引起围岩质量劣化和变形,基于卸荷岩体力学理论及方法,利用BP人工神经网络对丹巴电站平硐围岩参数进行了反演,有效降低了参数选取过程中的主观因素,并将反演所得参数代入三维模型进行数值模拟计算。结果表明,计算所得的测线收敛值变化趋势与监测数据大致相同,可见利用BP人工神经网络能获得反映岩体真实性能的参数值。     

大型地下厂房围岩参数反演及位移监测分析

基于卸荷岩体力学分析方法建立了考虑岩体强、弱卸荷区地下洞室二维ADINA有限元模型,建立了BP神经网络模型,采用搜索算法确定了训练误差最小网络训练参数,将训练好的网络保存并用于仿真,利用工程监测的位移资料反演了岩体主要参数,参考卸荷岩体力学参数折减方法确定了卸荷区岩体参数,并将反演的参数代入有限元模型计算,计算位移值与监测位移值的对比结果表明,二者吻合较好,反演的参数可靠性较大.     

基于剪应变增量的岩质边坡开挖卸荷深度判别

鉴于确定卸荷破坏程度和深度是岩质边坡稳定性分析首先要解决的问题,基于卸荷岩体力学基本理论,提出以岩体剪应变增量确定卸荷分区的方法,将开挖后的岩体划分为剪切变形区、开挖扰动区和应力不变区,并以锦屏水电站缆机平台边坡为例,对开挖过程进行数值模拟计算,通过与卸荷量百分比法的对比分析,验证以剪应变增量为标准判别卸荷深度的合理性,同时表明卸荷破坏程度和深度与岩体结构密切相关,存在结构面的岩体比完整岩体卸荷破坏深度更大。     

卸荷损伤节理岩体加载条件下力学试验研究

岩体在卸荷作用下力学参数会发生劣化,导致承载力大幅减小。基于卸荷岩体力学理论,预制不同节理的砂岩岩样,在不同围压和卸荷量的条件下,对岩体的波速、应力应变特征、弹性模量、泊松比等参数进行试验测定。结果表明,节理岩体的波速与卸荷量关系呈阶段性变化。随着卸荷量的增加,波速衰减率明显增大;卸荷量越大,节理岩体的压密过程就越长;在卸荷量为0%和60%时,一定节理倾角的岩体,围压为5 MPa和10 MPa的弹性模量变化规律极为相似,并且弹性模量差值在10%以内,而围压为0 MPa和5 MPa的弹性模量相差在30%以上;在卸荷量和围压(都不为0)一定时,岩体的弹性模量与节理倾角呈类似正弦函数的变化规律;节理岩体的泊松比与卸荷量之间满足y=a+b(xc-1)关系。     

基于卸围压试验的砂岩卸荷本构模型及其应用

鉴于岩体本构模型受岩样应力路径、加卸载状态等因素的影响,为研究卸荷条件下砂岩的本构模型,采用RMT-150C岩石力学试验系统对宜昌砂岩岩样进行了升轴压峰前卸围压、轴压和围压等量减小两种应力路径下的卸围压试验。结果表明,卸荷应力路径不同时,卸荷变形阶段的应力—应变曲线形态有很大差异,但岩样变形模量随围压降低而劣化的规律一致;岩样卸荷破坏强度特征可用Hoek-Brown准则拟合。由此推导出增量形式的卸荷弹脆塑型本构模型,并以算例分析验证了该模型的正确性。     

卸荷损伤节理岩体加载条件下力学试验研究

岩体在卸荷作用下力学参数会发生劣化，导致承载力大幅减小。基于卸荷岩体力学理论，预制不同节理的砂岩岩样，在不同围压和卸荷量的条件下，对岩体的波速、应力应变特征、弹性模量、泊松比等参数进行试验测定。结果表明，节理岩体的波速与卸荷量关系呈阶段性变化。随着卸荷量的增加，波速衰减率明显增大；卸荷量越大，节理岩体的压密过程就越长；在卸荷量为0%和60%时，一定节理倾角的岩体，围压为5 MPa和10 MPa的弹性模量变化规律极为相似，并且弹性模量差值在10%以内，而围压为0 MPa和5 MPa的弹性模量相差在30%以上；在卸荷量和围压（都不为0）一定时，岩体的弹性模量与节理倾角呈类似正弦函数的变化规律；节理岩体的泊松比与卸荷量之间满足y=a+b(xc-1)关系。     

卸荷速率对含水砂岩卸荷力学特性的影响

通过三轴卸荷试验,系统分析了卸荷速率对卸荷过程中岩石力学特性的影响,研究了岩体的应力应变特征、卸载变形特征和破环特征,得到卸荷速率与变形模量及峰值围压的关系。结果表明,当卸荷速率小于0.02 MPa/s时,卸荷破坏变形模量随卸荷速率的增大呈非线性增长,破坏时的围压随卸荷速率增加呈非线性递减;当卸荷速率大于0.02 MPa/s时,变形模量呈线性增长,破坏时围压呈线性递减,但当卸荷速率增大到一定值时,变形模量将趋于稳定;不同卸荷速率与峰值围压的二次多项式拟合,相关系数都在0.90左右,说明采用二次多项式进行拟合是可行的。     

地下厂房洞室群开挖卸荷力学特性及岩体质量评价

针对地下厂房洞室群开挖导致围岩卸荷回弹、岩体质量发生劣化问题,以金沙江某地下厂房洞室群为工程背景,基于卸荷岩体力学理论,采用有限差分法研究了洞室群各期开挖对洞周围岩卸荷力学特性的影响,并根据岩体开挖卸荷后的力学参数,采用岩体分类指数法对洞室群开挖后的岩体质量进行评价。结果表明,随洞室群的施工开挖,洞周围岩卸荷区不断发生演化,其卸荷区深度、范围逐渐增大;洞室群开挖完成后,三大洞室间均有程度不同的卸荷贯通区出现;洞周围岩部分卸荷区岩体质量由开挖前的Ⅱ类变为Ⅲ类。     

文登抽水蓄能电站地下厂房施工期围岩安全监测分析

依据文登抽水蓄能电站地下厂房施工期安全监测数据,对施工期围岩变形和支护受力进行了分析。监测成果表明,主厂房、主变室开挖围岩总体变形不大,最大变形量值为13.01mm,围岩变形-历时曲线整体上台阶状特征显著,不具有明显的时效性;支护体系受力也在正常范围内,表明地下厂房围岩是基本稳定的。结合厂区工程地质条件及物探成果,文登抽水蓄能电站地下厂房洞室围岩稳定主要受到石英二长岩岩性、长大裂隙、断层等地质结构控制,岩体变形受到应力卸荷松弛与局部岩体结构作用,变形较大区域多为受局部不良岩体结构和围岩开挖卸荷损伤作用所致。