水工岩石力学研究的基本思路

综合多年来岩石力学在大量大中型水利水电工程中的研究和应用实践，提出一些在开展水工岩石力学研究时应当掌握的基本思路，包括水利水电工程中岩石力学研究的特点、任务，认识岩体、利用岩体和加固岩体3个组成部分，和它们之间的关系。概述了水工岩石力学中有关岩石工程中的不确定性及对策、岩石力学研究的阶段性问题、水工岩石力学研究的主要内容、水工岩石力学中的三大工程问题、岩石力学研究与地质及设计相互关系问题、工程岩体的性状监测以及岩石力学中有关环境保护和维护生态平衡等方面的观点和看法。     

锦屏水电站左岸缆机平台边坡安全监测分析

锦屏一级水电站岩石高边坡稳定问题关系到高拱坝的安全,对边坡开挖进行全面的安全监测并对监测资料进行及时分析,反馈设计施工是十分必要的.介绍了目前已经开挖完成的左岸缆机平台边坡安全监测情况,分析了监测成果,并对边坡开挖稳定性进行了初步评价.监测表明,左岸缆机平台开挖边坡基本是稳定的,开挖起到对整体的左岸开挖边坡控制性滑动块体减载的作用.     

三峡工程地下厂房围岩稳定性研究

三峡工程地下厂房围岩稳定性问题是地下厂房主要的岩石力学问题。以地下厂房岩石力学试验及地应力测试结果为基本资料,采用有限元数值计算、工程岩体分级、围岩块体分析等分析手段,对地下厂房围岩稳定性问题进行了研究,并对围岩稳定性及必要的支护措施进行了讨论。     

岩坡关键块体稳定的概率分析

本文结合某工程船闸边坡开挖方案及实际地质资料,在考虑结构面倾角、倾向二维正态分布特性条件下,通过将块体理论与力学的、概率的分析手段结合起来,提出了一种计算某类块体成为关键块体及其稳定性满足特定要求的概率大小的方法。利用这种方法对岩体中一组结构面进行了具体分析。计算结果表明,该方法可以作为一种从概率角度评价开挖面上块体稳定性的新途径。     

三峡洞室围岩定位块体稳定性分析

三峡工程地下厂房下游边墙大规模不利定位块体的稳定性是工程设计所关注的主要问题之一,采用块体理论及其分析软件,计算分析了主厂房下游边墙6个块体的几何特征值,对块体在不同设计荷载工况下的稳定性进行了研究,并对块体锚索加固处理后的稳定性进行分析评价。     

生成DDA块体相邻面上刚性点对的Voronoi图方法

在高阶DDA用于连续结构的计算分析中,需要在块体之间的相邻面上设置刚性的 “连接点对”将相互独立的块体连接成一个连续的整体。对于多构件的复杂结构,快速均匀布点是一个难点。基于Voronoi图理论,改进了几何法生成Voronoi图的算法,并基于质心法对点的位置进行优化。据此编制了相关程序,并采用算例进行了验证。计算结果表明：该方法可以快速在任意凸多边形内获得分布均匀的一系列点,能方便地应用于三维高阶DDA计算分析。     

基于MTS系统的单块试件三轴试验方法研究

随着岩石力学测试设备的伺服控制性能、变形测试技术及试件破坏过程监测手段等改进,国际岩石力学会测试委员会 (ISRM) 建议的单块试件三轴试验方法有必要进行更进一步的研究。 MTS815 试验系统以其优良的加载系统、控制系统、测量系统等成为当今岩石力学测试研究领域的主要设备之一。基于该系统对锦屏粗晶大理岩岩样开展大量的常规三轴试验和单块多级加载三轴试验,研究结果表明 : 单样三轴试验得到的强度参数与常规三轴试验结果相比,内摩擦角和黏聚力都有一定比例的减小,随着应力水平增加两者越接近;高应力水平下,大理岩单块多级加载三轴试验方法对低、中等硬脆性岩石是基本适用的、可行且可靠的。研究成果对特殊条件下的工程岩石力学参数取值方法和新试验方法的推广具有重要的工程应用价值。     

基于质量分级的岩体变形模量统计

 收集筛选920个现场岩体变形模量试验值样本,按质量级别分别统计,据此给出各级别岩体变形模量试验值范围,将统计结果与《工程岩体分级标准》(GB50218–94)取值对比,为标准修订提出建议。收集114个岩体变形模量地质建议值样本,也按级别分别统计,据此给出各级别岩体变形模量地质建议值范围,将地质建议值统计结果与《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487–2008)取值对比。统计及对比结果表明：《工程岩体分级标准》(GB50218–94)中,II,III级岩体变形模量分界线量值偏高;针对IV,V级岩体变形模量分界线,《工程岩体分级标准》(GB50218–94)给出的试验值界线与《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487–2008)给出的地质建议值界线不协调;下阶段修编过程中需对以上问题加以关注。为增加《工程岩体分级标准》(GB50218–94)实用性,建议将各级别岩体变形模量地质建议值取值范围也纳入其中。     

考虑结构面特性的层状岩体复合材料模型与应用研究

 层状岩体由于存在着定向结构面导致其破坏机制和变形行为与一般岩体相比,存在着显著的差异。为此,先通过独立考虑基岩和结构面的物理力学特性,提出层状岩体复合材料硬化–软化模型,以便用来描述这类岩体在强度和变形方面的各向异性以及渐进破裂(或滑移)特征。然后,采用VC++编程语言将该模型嵌入到FLAC3D软件中,从而实现非线性数值计算功能。通过与经典理论解和已有模型数值解进行对比,以及对单轴和三轴压缩试验的数值模拟,表明该模型在描述上述这些特征方面是合适的。同时,这些压缩试验的数值模拟结果给出不同围压和倾角情况下层状岩体的力学响应特征,并初步探讨这类岩体的破裂(滑移)机制。最后,将该模型应用于典型边坡工程和洞室工程中,所得结果可以较好地解释工程现场的变形破坏现象,且与工程实践基本相符,验证该模型在工程应用方面的可行性。     

非连续变形分析方法模拟千将坪滑坡启动与滑坡全过程

2003年7月13日,位于长江支流青干河左岸的秭归县千将坪村发生巨型基岩滑坡。滑坡体总体积约2.04×107 m3。因千将坪滑坡位于三峡库区,且是在三峡水库首次蓄水至135 m水位后不到2周时间内发生的,其滑坡体地质特征以及成因机制受到社会各界关注。在对千将坪滑坡特征、基本地质条件与力学参数进行调查和研究基础上,利用非连续变形分析方法兼有真实时间模拟和非连续大变形问题分析于一体的优势,研究用非连续变形分析数值模型反映滑坡启动的识别方法,并对该滑坡体的启动条件和滑坡全过程特征进行数值模拟。分析结果表明,千将坪滑坡启动的原因主要是降雨以及库水位上升使得滑坡体控制性滑面力学参数降低所致;滑坡类型为由上部变形错动引起的推移式滑坡;由非连续变形分析方法模拟得到的滑坡最大滑移速度及上部最大滑动错距与实际情况具有可比性,由数值模拟得出的滑坡滑动持续时间约40 s。另外,提出的研究思路与方法可为其他滑坡机制研究所借鉴。