坠落式危岩崩落的激振效应与求解

群发性危岩破坏机理必须考虑危岩体之间的相互作用,研究危岩体崩落瞬时产生的激振波对相邻危岩稳定性影响具有重要意义。本文针对坠落式危岩,建了考虑危岩崩落激振效应物理模型,分析了危岩崩落激振波以正入射危岩主控结构面的受力特征;运用断裂力学方法,考虑自重和裂隙水压力影响因素下,构建了考虑危岩崩落激振作用的主控结构面联合应力强度因子计算方法。通过工程实例分析表明,考虑危岩崩落激振效应后,在天然和暴雨两种工况下应力强度因子值都有明显增加趋势,崩落激振波以竖直平方传播比水平方向山体里传播影响要大得多。其研究成果对实施危岩防灾减灾提供了重要的科学依据。     

危岩破坏激振信号局部和细节信息特征

危岩属于一种突发性地质灾害,危岩破坏会突然释放能量,以激振波的形式向邻近危岩块传递,劣化相邻危岩体的稳定性。通过坠落式危岩破坏激振效应模型试验,对采集的激振信号进行小波滤噪处理,选取模型试验第25~35 ms共10 ms时间段的激振信号,作为分析激振信号局部和细节信息特征的基础数据。分析结果表明,实验条件下分析时段内,危岩破坏激振信号局部信息存在周期性,激振信号在水平方向存在8~9个激振峰,周期1.0~1.4 ms,在竖直方向存在3~4个激振峰,周期2.2~3.0 ms;测点与激振源之间的距离影响着激振信号的峰值强度,距离越近,峰值强度越大;危岩块之间界面的完整性对激振信号出现频率和峰值强度都有显著影响,激振信号穿过不完整的界面后激振信号主峰存在一定滞后性,实验条件下滞后时间10 ms左右;危岩破坏激振信号的局部和细节信息基本都在细节系数中予以体现,尤其是主频率主要位于d3~d7所对应的中频细节信息内。研究成果对于进一步实施危岩破坏激振效应的相似模型试验具有积极意义。     

用弹性地基梁法进行沟埋式箱涵的结构计算

本文针对重庆市某沟埋式市政混凝土箱涵的开裂事件,运用了弹性地基梁理论进行箱涵结构计算.基于弹性地基箱梁的分析模型,简化为简支箱梁问题,计算了箱梁内力,据此进行了箱涵正截面尺寸、弯曲强度及裂缝验算.理论上证实了箱涵开裂的必然性.也证实了本文分析方法的可靠性.     

泥石流固相在浆体中沉降规律研究

基于大量试验观察及数据分析研究,揭示了泥石流固相在浆体中的沉降规律。研究影响固相在泥石流浆体中沉降的三个主要因素,分析了各个因素影响泥石流固相沉降的根本原因。泥石流固相在浆体中沉降过程中可分为三个阶段,首先为初。始阶段,继而为快速沉降阶段,最后呈减速沉积阶段,并对各个阶段的沉降过程作了详细的分析。其中浆体粘度、固相质量和附加孔隙压力对固相在泥石流浆体中的沉降规律存在着至关重要的影响。     

施工期岩体等效渗透张量求解法———以三峡工程永久船闸边坡为例

根据对岩体结构面及地下水流渗流量的调查和观测,概化出渗透结构面及其分组,利用极值控制法求出渗透结构面的渗透系数,进而求出岩体的初始渗透张量;基于岩体的初始渗透张量及现场观测的渗流量,利用有限元法求解岩体等效渗透张量。该方法能够比较客观地确定施工期岩体的等效渗透张量。     

危岩主控结构面应力强度因子求解分析

危岩是迄今研究程度极其薄弱的地质灾害类型,而主控结构面受荷损伤断裂是危岩发育机理研究的核心技术。遵循应力强度因子的可叠加性假定,运用断裂力学方法及极限平衡理论,构建了倾倒式危岩主控结构面的应力强度因子计算方法,以及损伤-断裂判别式,并建立了主控结构面的断裂数值模拟方法,为深入研究危岩发育机理以及危岩灾害的有效治理奠定了理论基础。     

砂岩拉–剪力学特性试验研究

岩体工程开挖和河谷下切均将致使岩体应力沿一个或多个方向卸荷,造成岩体应力场重分布。这种卸荷常造成岩体承受拉剪应力,使得卸荷岩体的破坏呈现明显张性特征。然而由于试验技术的限制,在法向拉应力作用下岩石剪切力学行为的试验研究仍非常困难。笔者研发了拉伸–双面剪切试验装置,可直接在常规微机控制伺服直剪试验机上进行试验(将法向压应力转换成拉应力)。采用此装置,开展了砂岩的拉剪试验,结果表明:拉–剪应力作用下岩石剪应力–剪位移曲线峰前仅出现初始非线性段和线性变形两个阶段(即没有峰前的屈服段);砂岩抗剪强度和剪切刚度随法向拉应力的增大逐渐减小;Hoek-Brown准则比Mohr-Coulomb准则能更好的描述砂岩在拉剪应力下的强度特征;随着法向拉应力的增大,岩样破裂面张性特征越突出且形状更为平直。     

隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术研究

基于长短锚杆组合支护理论,提出了一种隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术,该技术可提高支护结构的整体抗力,有利于缩小围岩塑性区半径,增加锚杆处于稳定围岩区的长度。为进一步研究锚钉和锚杆的组合长度,将隧道围岩划分为A、B和C三区,并把锚杆作用在围岩体内的剪应力简化为环向边界应力,运用厚壁圆筒弹塑性理论推导了锚钉和锚杆组合长度计算式。实例分析表明,0.8m(锚钉)和3.8m(锚杆)的组合长度可以使隧道塑性区半径降低28%,锚固盲区减小88.8%。可见,在隧道长短锚杆组合支护理论中,该计算方法对围岩锚固体长度参数设计有一定指导意义。     

运用等效应力法建立压剪型危岩破坏判据的研究

基于断裂力学理论,构建压剪型危岩断裂力学模型。模型考虑了主控结构面的贯通段有水压和无水压两种情况,建立了两种情况下主控结构面的非贯通段等效应力场,结合D-P理论,建立了压剪型危岩的破坏判据。算例分析的结果表明:当贯通段无水压作用时,将有关参数代入破坏判据式,即可判定该危岩体是否失稳;当贯通段有水压作用时,危岩体的失稳破坏与水压应力在裂缝尖端产生的应力场距离r有关,只要求得r的具体值,就可以利用破坏判据式判断该危岩体是否失稳破坏。     

危岩链式规律的力学演绎

危岩链式规律主要是对群体危岩崩落的先后顺序的描述。危岩链式规律的研究核心是确定各个受力不同的危岩体的崩落时间。危岩的崩落时间主要由三部分组成：岩腔的形成时间,危岩主控结构面的裂纹孕育和裂纹的扩展破坏所需要的时间。其中岩腔的形成时间主要由软、硬质岩的风化速度差所决定,裂纹的孕育和裂纹的扩展时间主要由各块危岩体所受的荷载决定。裂纹的孕育和扩展时间通过岩石的蠕变损伤断裂理论进行求解。然后通过对各块危岩体的崩落机理和时间的综合分析验证了群体的崩落基本上是和危岩链式规律相符合的。获得了的群体危岩崩落机理和时间计算方