微波加热路径对硬岩破碎效果影响试验研究

 不同的微波加热方式会对岩石产生不同的加热效果,功率和时间是影响破岩效果的2个重要参数。对立方体和标准圆柱形玄武岩试样进行了3种加热路径下的微波辐射试验,并对辐射前后的试样进行P波波速和单轴压缩强度测试。结果表明,当试样内产生的热应力先超过岩石的强度极限时,试样就会崩开破坏;当试样温度先达到岩石熔点时,试样以熔化为主。采用高功率微波连续加热岩石,试样在较短时间、较低温度就发生崩开破坏,试样在崩开前波速和单轴压缩强度发生了显著降低,且功率越高,试样崩开的时间越短,波速和强度折减的越快。因此,采用高功率微波连续辐射岩石,借助于其产生的热应力使岩石崩开破碎的特点,可显著降低岩石破碎时的能量消耗,这对于微波单独应用于开采中的破碎工艺及辅助机械破岩掘进等具有重要意义。     

高地应力下白鹤滩地下洞室群含错动带岩体破坏模式及机制研究

 在建的白鹤滩地下洞室群规模巨大,具有“高边墙、大跨度、高地应力、复杂地质条件”的特点,在高应力开挖卸荷过程中,遭遇到延展性强且力学性质差的多条大型错动带的影响,使得含错动带岩体遭遇到不同程度的变形破坏问题。结合地质、施工、监测、测试及数值分析等资料,首先从错动带产状、成因和自身特点等方面对错动带的工程特性进行详细论述,然后对因错动带导致工程岩体结构变形失效或破坏的实例进行归纳总结,从结构控制因素上将含错动带岩体的破坏模式划分为塑性挤出型拉伸破坏、结构应力型塌方/掉块和剪切滑移型破坏3种类型;其次,研究分析各类含错动带岩体的破坏特征与机制,包括时空演化过程、形态特征、破坏规模等,初步揭示3种破坏模式对应的力学机制;最后,给出典型的含错动带岩体破坏模式分析预测和支护探讨实例,从而为白鹤滩地下厂房施工过程中含错动带岩体不稳定性问题的预测和调控提供借鉴。上述研究成果对于高应力条件下类似的地下洞室群含错动带岩体的稳定性研究具有重要的参考价值和指导意义。     

深部岩体岩芯饼化特征分析与形成机制研究

 以锦屏II级水电站深埋试验洞内长度大于1 500 m的钻孔岩芯为研究对象,统计饼化岩芯断口的宏观破坏特征、饼化数量和厚度,结合声波和数字钻孔摄像测试结果,分析岩体埋深、岩体结构、洞径尺寸、钻孔直径和钻孔方位对岩芯饼化的影响,得到岩芯饼化的空间分布规律;并通过断口电镜扫描试验,得到岩芯饼化的微观断裂机制。分析结果表明：(1) 饼化数量与厚度分布符合乘幂函数形式,饼化程度随埋深和洞径尺寸的增大而增大,3倍洞径内岩芯饼化数量最多;(2) 饼化岩芯凹凸面的形成与应力分布、内部损伤和矿物结构类型有关;(3) 岩芯饼化是地质作用和外界扰动共同作用下发生的,原生微缺陷、结构面和开挖损伤是岩芯饼化起裂的基础,开挖后地应力调整和取芯局部应力解除是岩芯断裂的动力,而持续钻进是促使岩芯周期性断裂成饼的根本原因;钻孔径向压剪、岩芯侧向膨胀和轴向拉伸是岩芯饼化断裂的力学响应;(4) 岩芯饼化分区性特征是围岩损伤弱化分区、岩体结构和应力场分布叠加的综合反映。     

埋人式抗滑桩支护地震边坡研究

近几年,埋入式抗滑桩由于其自身的特点而在边坡支护中得到广泛应用,成为边坡支护的一种主要支护方式.静力情况下,埋入式抗滑桩的研究已经较为成熟,动力作用下的研究目前还较少.采用动力强度折减法,利用FLAC软件,提出了抗震设计新方法.通过比较地震作用前后桩的内力值,二者之间的较大值作为桩的抗震设计内力值,同时得到了桩体的内力...     

深埋硬岩隧洞岩爆倾向性指标RVI的建立及验证

 在总结国内外岩爆倾向性研究的主要成果和理论方法的基础上,针对性地提出适合于深埋隧洞工程的岩爆倾向性评估新方法的建立过程和基本构架。分析锦屏II级水电站深埋隧洞群中62例岩爆案例,揭示岩爆的特征和主要控制因素,在此基础上提出新的岩爆倾向性指标RVI及其建立方法,确定RVI中岩爆控制因素的选取原则。RVI由4个控制因子构成,即应力控制因子Fs、岩石物性因子Fr、岩体系统刚度因子Fm和地质构造因子Fg,4个控制因子分别反映不同岩爆控制因素对岩爆倾向性的贡献。研究发现,锦屏II级水电站深埋隧洞岩爆破坏深度与RVI存在显著的相关性,建立的经验关系式的确定系数可达到80%以上,该经验关系式可评估深埋隧洞工程的岩爆倾向性和破坏程度。锦屏II级水电站深埋隧洞典型岩爆实例分析验证RVI的适用性。     

法向应力和水压力作用下岩石单裂隙水力耦合模型

 为突出孔隙水压力对裂隙变形及其水力传导性能的影响,以经典的Biot孔隙弹性模型为基础,通过把裂隙视为一系列空隙的联合体,将广义的Biot有效应力系数扩展到岩石裂隙上。模型通过有效应力系数的引进,建立饱和裂隙在法向应力和孔隙水压力共同作用下的非线性本构方程,同时通过裂隙渗流的“立方定理”得到渗流流速与裂隙变形的关系以及裂隙法向应力作用下的水力耦合模型。模型中包含的4个参数均有其物理意义,并且可以通过裂隙力学压缩试验和渗流试验结果确定。与经典的太沙基有效应力原理不同,该模型中Biot有效应力系数是裂隙位移的函数,强调了不同位移状态下水压力作用效果的不同,突出了孔隙水压力与裂隙变形之间的相互影响。最后,针对不同孔隙水压力下裂隙渗流流速随法向应力变化的试验数据,用该模型对试验结果进行预测,初步证实该模型的准确性和适用性。     

蠕变试验中黏弹组合模型参数确定方法的探讨

黏弹性组合模型由于其概念简单，在岩土工程领域已经得到广泛的应用。这类模型及其参数通常是由一维蠕变试验得到，再根据一些常用假设，如常泊松比假设、常体积模量假设等，被应用于三维工程。但由于模型的参数在蠕变试验与工程应用时选取往往不同，而参数的变换关系通常并没有被明确提出，特别是黏性参数也需相应地发生变化的这一事实，则经常被忽视。根据上述两种常用假设下的三维蠕变方程，利用一维蠕变应力特点，间接得到一维蠕变方程，从理论上明确地体现出这两种假设下材料的不同蠕变方程。在此基础上，建议黏弹组合模型参数的确定方法。然后，采用岩土工程领域中广泛使用的广义Kelvin模型来进行说明，对比不考虑任何假设的常规方式下的参数选取，给出该模型在两种不同假设情况下的变换关系。最后，通过算例验证该变换关系。     

基于屈服接近度的围岩安全性随机分析

为研究岩体自身的非均质性对围岩松动区范围的影响效应,提出一套围岩稳定性的随机性分析方法。首先将屈服接近度的相补参量视为随机变量,通过对多种岩石室内强度试验数据的统计分析,研究相补参量的统计特征,表明相补参量服从Weibull分布。其次采用随机性分析方法模拟了围岩的随机松动区,结果较好地反映了非均质围岩的损伤破坏特点。同时,详细讨论工程中岩体的力学参数及相补参量的概率分布函数即Weibull分布函数的参数对围岩随机屈服区大小的影响规律。给出由围岩松动区的深度反演求得岩体力学参数和Weibull分布函数参数的进化神经网络方法。最后应用所提出的整套分析方法对一隧道非均质围岩的安全性进行了分析。研究结果表明,这一方法简单实用,能够较好地模拟非均质隧道围岩单元屈服的随机性和屈服区范围的随机波动性,所得结果与实际相符,可为工程的施工安全预测、支护方案设计等提供重要参考。     

三峡工程永久船闸三闸首区开挖变形特征的智能分析

针对三峡工程永久船闸三闸首区闸室开挖诱发的岩体变形特征,提出了一种复杂岩体变形、应力及损伤状态的智能分析方法。分析过程中所涉及的岩体力学参数和本构模型利用现场监测到的位移进行智能识别,然后利用所确定的参数和模型,考虑动态施工和环境诱发岩体损伤的影响,对复杂岩体的变形、应力及损伤状态特征进行分析。结果表明,由智能计算得出的中隔墩顶面和两侧边坡直立墙的变形趋势与实测情况较吻合,而且开挖区表层附近出现较大区域的塑性区,直立墙和中隔墩的中上部出现拉应力区,直立墙底部拐角处出现压应力集中现象。     

化学环境侵蚀下的岩石破裂特性——第二部分: 时间分形分析

 对双抗扭试验测得的大岛花岗岩在蠕变、应力增加和松弛过程的声发射随应力演化的行为分别进行了时间分形分析。结果表明: 无论是受化学溶液、水、还是空气的侵蚀, 大岛花岗岩在蠕变、应力增加和松弛过程中都表现有时间分形特征: 个别具有单一分形结构, 大多数具有多重时间相关分形结构。这种分形特征因花岗岩的各向异性、受力状态和过程以及受侵蚀的环境而有所区别。分形维数的改变与岩石系统状态的演化有对应关系, 如系统临近破坏, 分形维数就降低。