剪切条件下单裂隙渗流机制试验及三维数值分析研究

为研究裂隙内部接触面对其过流能力的影响,设计具有相同接触率、不同接触面分布方式的2组平行板裂隙以及1组具有天然特征的人工裂隙,分别进行渗流试验和剪切–渗流试验,并对试验过程进行有限元数值模拟。数值模拟结果与试验结果的对比表明,相对于一维的立方定律和二维的Reynolds方程,基于三维的Navier-Stokes方程的数值方法更能精确模拟出裂隙内过流的实际状态。裂隙的过流能力不仅受接触率和接触面分布方式影响,还受雷诺数的影响。雷诺数较大时,随着雷诺数的增大,裂隙的水力传导系数降低;同时,接触面的附近区域还会观察到回流,这被认为是导致裂隙水力传导系数降低的重要因素之一。     

大变形锚杆支护效应分析

根据大变形锚杆的力学和变形特性,建立大变形锚杆–围岩相互作用结构模型,研究锚杆加固圆形隧道时的支护效应,并通过数值模拟验证了模型和求解方法的有效性。采用上述求解方法,定量分析了原岩应力、岩体强度以及大变形锚杆安装密度、长度和安装时间对其支护效果的影响规律。结果表明,在高应力或极软岩等恶劣地质条件下,围岩产生较大位移的情况下,大变形锚杆可以更好的发挥支护效应。大变形锚杆加固的主要作用在于限制塑性区围岩的变形,对塑性区边界的位置以及弹性区岩体变形的控制效果不明显。还通过改变安装锚杆时等效内支撑力的大小,揭示了锚杆安装时间对其支护效应的影响规律。研究结果可为大变形锚杆支护设计及参数优化提供基础理论依据。     

在GIS中实现基于力学原理的滑坡稳定性计算

论述了利用GIS二维与三维地质信息转化技术，并结合GIS空间分析和ArcView GIS的Avenue语言编程技术，在GIS中实现基于力学原理的滑坡稳定性计算的有效途径及方法，为全方位快速进行滑坡稳定性综合评价提供了新的手段。     

岩石裂隙渗流特性试验研究的新进展

 综述国内外关于岩体裂隙渗流特性的研究成果,并进行相应的分析和讨论。分析表明：试验研究在岩体裂隙渗流特性方面具有不可替代的作用;许多研究者根据试验结果提出相应的经验公式,但关于岩石裂隙渗流应力耦合特性研究的计算公式还没有统一的认识。分析结论也为今后的岩体裂隙渗流特性的试验研究提供了有益的方向。     

基于GIS区域边坡失稳灾害预测与评价

 滑坡和泥石流是边坡失稳后两种主要的运动方式,是山区重大的地质灾害。对既往滑坡和泥石流进行研究,以此作为基础来预测和评价本地区潜在的滑坡和泥石流灾害,是防灾减灾的一个重要措施。大多数泥石流是在强降雨的情况下,由滑坡滑入山谷河道而形成的。基于地理信息系统(GIS)和数值模型相结合的方法,采用两步骤方法预测和评价日本熊本县水俣市宝川区集地区的滑坡和泥石流灾害。首先分析该区域可能存在的新滑坡,然后假定这些滑坡在遇到强降雨时形成泥石流,利用数值模拟流动过程分析其在三维复杂地形下的泛滥过程,预测可能受害的房屋和路段。     

岩体崩塌灾害成因机制与早期预警研究综述

作为我国常见的一种地质灾害,崩塌成因复杂,分布范围广,隐蔽性和突发性强,危害性大,其早期预警技术一直难以实现.通过对岩体崩塌灾害成因机理与预警研究总结得出,开展崩塌灾害发生的主控因素岩桥的定量识别与模糊评价,是未来岩体崩塌灾害预警预防的关键所在,而固有振动频率等动力学指标在岩桥损伤分析、危岩快速识别以及崩塌早期预警等方...     

恒定法向刚度边界条件下锚固节理岩体剪切特性试验研究

锚固节理岩体的剪切特性对于岩体工程稳定性控制设计至关重要.开展一系列不同恒定法向刚度(CNS)边界条件下锚固和无锚固类岩石材料粗糙节理剪切试验,研究CNS边界条件对锚固节理剪切力学特性以及节理面剪切破坏、锚杆剪切变形破断和锚杆破断剪切位移特征的影响.结果表明:峰前阶段法向刚度对剪切应力第一峰值Tp的影响不明显;峰后阶段...     

条带充填置换开采围岩变形及承压水导升规律

条带充填置换开采有效的缓解了我国东部煤炭资源日益减少的困境。为了量化分析条带充填置换开采对工作面围岩变形及承压水导水的控制作用,本文结合现场监测与理论分析开展对比试验。结果表明:条带充填置换开采工作面上覆岩层开采扰动最大高度15 m,较不充填开采减少2.3~13.5 m,有效控制上覆岩层运动;条带充填置换开采工作面底板破坏深度为10 m,较不充填开采减少0.65 m,充填对底板破坏控制作用不明显,充填置换开采过程中应加强底板承压水突水前兆信息监测及防治措施。将充填体压缩量划分为顶板沉降量与底板底鼓量,直接顶与直接底以挠曲变形为主,条带充填体有效地控制围岩变形破坏;依据"下三带"理论与突水系数法,保护层带突水系数小于0.06 MPa/m,底板徐灰承压水得到有效控制,保证煤矿安全开采。     

地下洞室围岩裂隙开裂判断方法及其应用

针对深部地下施工过程引起结构围岩损伤的现象,提出了可模拟裂隙开裂的新方法.根据断裂力学Griffith理论和经典的强度理论Mohr-Coulomb准则,得出材料在剪切和拉伸条件下裂隙开裂的判据;并且以离散元程序UDEC3.1为基础,应用其内嵌的FISH语言对软件进行二次开发,将该判据耦合到计算过程中.数值计算中,在UDEC块体(BLOCK)内部预设潜在节理面,根据潜在节理面的受力状态,依据判断准则判断节理面的开裂与否,节理开裂后利用其内嵌的节理模型(库伦滑动模型)模拟岩体中节理面的变形性质.把上述计算方法应用于某地下洞室群稳定性分析中,模拟在洞室开挖过程中,洞室围岩的裂隙扩展过程及其扩展状态,根据裂隙扩展情况来分析地下洞室围岩和结构的稳定性,有效的进行围岩支护,以确保洞室结构的稳定性;并将最终计算的位移结果与现场多点位移计的监测结果进行对比,二者吻合良好,验证了该计算方法的有效性.     

深部多裂隙岩体开挖变形破坏规律模型试验研究

深部资源开发中地下洞室围岩稳定控制必须面对峰后碎裂岩体的变形和破坏问题,目前深部多裂隙岩体开挖强卸荷引起的围岩变形破坏规律尚不清楚,常导致大体积塌方、大变形等重大工程事故。采用大尺度三维模型相似试验系统,分析具有一定倾角的多组裂隙的岩体在高地应力下开挖变形破坏规律。试验结果表明:隧道上下侧围岩主要呈现大变形现象,左右侧围岩呈现分层破裂现象,破裂区随时间增长由内向外逐渐增多,在拱顶、底板大变形的诱导下发生边墙大体积坍塌;隧道围岩由内向外位移值和应力值呈现波动状分布;裂隙倾角与破坏区分布形态有一定相关性。为保障深部工程的安全兴建与运营提供了试验基础。