Stress analytical solution for plane problem of a double-layered thick-walled cylinder subjected to a type of non-uniform distributed pressure

The stress state around circular openings,such as boreholes,shafts,and tunnels,is usually needed to be evaluated.Solutions for stresses,strains and ultimate bearing capacities of pressurized hollow cylinder are common cases.Stress analytical method for plane problem of a double-layered thick-walled cylinder subjected to a type of non-uniform pressure on the outer surface and uniform radial pressure on the inner surface is given.The power series method of complex function is used.The stress analytical solution is obtained with the assumption that two layers of a cylinder are fully contacted.The distributions of normal and tangential contact stress along the interface,tangential stress on the inner boundary and stresses in the radial direction at θ=0,45 and 90,are obtained.An example indicates that,when the elastic modulus of the inner layer of a double-layered thick-walled cylinder is smaller than that of the outer layer,the tangential stress is smaller than that in the corresponding point for a traditional cylinder composed of homogeneous materials.In that way,stress concentration at the inner surface can be alleviated and the stress distribution is more uniform.This is a capable way to enhance the elastic ultimate bearing capacity of thick-walled cylinder.     

二维非测速条件下声发射震源定位方法试验研究

针对岩体工程震源定位问题,基于已有的二维非测速条件下声发射震源定位方法,将传感器布设方式由等腰直角三角形改进为任意三角形,实现传感器布设一般化,并将其推广为适用于岩石材料的震源定位方法。开展花岗岩平板定位试验研究,选取3种典型传感器布设方式(等腰直角三角形、一般直角三角形、等边三角形)验证该方法的适用性。结果表明:(1)采用互相关技术能够准确计算相似波形信号之间相位差及声发射信号到达相邻传感器的时延;(2)震源定位结果均分布在实际震源周边,定位误差较小,且6次重复试验定位结果均方差较小,离散性低;(3) 3种传感器布设方式震源定位结果的较优点比例分别为82.6%,84.0%和71.0%。验证了该定位方法在岩石类非连续介质中的适用性与准确性,相关研究成果可为深部围岩开挖诱发的板裂破坏监测定位提供理论支撑。     

加筋土挡土墙加固预应力锚杆参数数值模拟与优化

以G104国道预应力锚杆加固加筋土挡土墙为例,运用国际流行的数值模拟计算软件FLAC模拟预应力锚杆的加固 作用机理,分析各参数对锚固作用的影响。随着锚杆长度的增大,锚杆的极限承载力相应增大,同时屈服位移量也相应降低。锚 杆间距越小,首拉锚杆轴力降低越多。锚杆簇拉拔顺序对首拉锚杆的锚固力损失有明显的影响。     

基于密度峰值改进的岩体结构面优势产状K-means聚类分析法

岩体结构面控制着地下洞室和岩质边坡等岩体工程的稳定性,在岩体力学工程模拟与分析计算中起关键作用。为对岩体结构面进行正确有效的分组,提出一种基于密度峰值改进的岩体结构面K-means聚类分析算法,解决了由于K-means算法选择聚类中心的随机性而易导致聚类结果局部最优的问题。首先,通过计算岩体结构面产状的局部密度和聚类中心距离,确定初始聚类中心并排除异常点,以此作为K-means算法的初始条件进行结构面优势产状的聚类分析,获得合理的聚类分组结果。最后将该算法应用于人工模拟和DIPS中的结构面产状数据,聚类结果表明,基于密度峰值改进的K-means算法的分组合理可靠,可以有效地实现结构面分组和优势产状的确定。     

基于GNSS技术的排土场边坡监测及稳定性研究

本文介绍了边坡工程监测技术和方法,并以大孤山铁矿废弃排土场边坡监测项目为例,运用GNSS在线监测技术,综合分析边坡变形监测数据,对大孤山排土场边坡的安全状态及稳定性进行评价。研究表明:①大孤山铁矿废弃排土场边坡各监测区域内沉降位移普遍要大于水平位移,且沉降位移的波动趋势显著高于水平位移,可知大孤山排土场边坡变形主要由沉降导致;②各监测区域的沉降位移曲线在2017年7～9月及2017年12月～2018年2月波动显著,呈现先下降后上升的趋势,与监测区域受夏季降雨影响处于活跃期以及冬季冰雪冻胀影响的情况相符,其中,降雨对监测区域变形的影响大于冰雪冻胀的影响;③球团厂、黄岭子村以及滑坡区监测区域的下部变形普遍大于上部变形,邻近滑坡区的尾矿库监测点水平位移及沉降位移要略高于尾矿库其他监测点,由于边坡底部紧邻厂区或居民生活区,应重点关注边坡底部变形,加强监测力度,确保该区域边坡稳定及安全;④综合分析可知,大孤山铁矿废弃排土场边坡划分的四个监测区域中,球团厂变形最大,黄岭子村及滑坡区次之,尾矿库稳定性良好。研究成果对同类矿山边坡工程的监测及预警具有重要借鉴意义。     

等效晶质模型及岩石力学特征细观研究

 基于颗粒流理论与颗粒流程序,采用颗粒体模型与光滑节理模型,构建具有岩石矿物细观结构特征的等效晶质模型。通过室内试验与计算结果的对比分析,验证等效晶质模型在岩石力学特征研究中的适宜性与可靠性;同时,从细观角度深入揭示岩石在加载条件下的破裂机制与强度特性。主要研究结果如下：(1) 在单轴拉伸条件下,岩石近似与加载轴向相垂直的宏观断裂面,主要由相邻晶质体边界上的黏结张拉破坏构成;(2) 在单轴压缩或低围压三轴压缩条件下,岩石近似与加载轴向相平行的宏观断裂面,主要以相邻晶质体边界上黏结张拉破坏为主,导致岩石产生宏观劈裂破坏;(3) 在高围压三轴压缩条件下,与加载轴向呈一定夹角贯通岩石内部的宏观断裂面,主要以晶质体内张拉破坏以及相邻晶质体边界上黏结张拉、剪切破坏构成,导致岩石产生宏观剪切破坏;(4) 对于类似于花岗岩的硬脆性岩石而言,采用等效晶质模型可再现岩石较低的单轴抗拉与单轴抗压强度比值,且其强度特性采用Hoek-Brown强度准则描述更为合理。     

预应力锚索锚固力监测点经济高效布设方法研究

预应力锚索锚固力监测点合理布设是提高边坡稳定性监测可靠性的重要手段,在确保边坡稳定安全的同时,可最大程度上节省工程监测成本。现阶段预应力锚索锚固力监测点布设方案设计多依赖工程经验,具有很强的盲目性并且监测成本较大,尤其对于大型高陡边坡,由于挖方量和边坡加固工程量巨大,如何实现高陡边坡预应力锚索锚固力监测点经济高效布设,保证边坡安全高效监测是目前亟需解决的问题。以广东省江门市迎宾西路某高边坡为研究背景,通过研究锚索的群锚效应和锚索失效后的影响范围,确定了监测点之间的合理布设间距。构建了边坡三维模型,通过数值计算,模拟高边坡开挖全过程,由数值计算结果分析边坡开挖过程中变形失稳的潜在危险区域,进行监测点选择型布设。通过上述方法,实现了该段高陡路堑边坡预应力锚索锚固力监测点的经济高效布设。研究表明：基于群锚效应与三维数值模拟方法,提出的预应力锚索合理布设间距与开挖过程中潜在危险区域重点监测相结合的综合布设优化方案,可合理利用材料和空间、大幅节省监测成本,实现边坡的经济、高效监测。研究成果为高陡路堑边坡稳定性监测点合理布设提供了一种新的思路。     

等效岩体技术在岩体工程中的应用

 以某露天矿边坡为工程背景,结合岩石力学参数室内和现场原位试验,基于颗粒流理论和PFC3D程序,运用等效岩体技术,建立充分反映节理分布特征并考虑细观破裂效应的等效岩体模型,采用Fish语言编制加卸载命令流,研究岩体的强度和力学效应。研究结果表明：(1) 等效岩体在单轴压缩时,轴向应力–应变曲线分为弹性变形阶段、非稳定破裂塑性阶段和破裂后阶段,抗压强度和弹性模量与标准岩块试样相比,有较大幅度降低;(2) 随围压增大,等效岩体抗压强度和残余强度明显提高,延性特征增强,逐渐向理想塑性过渡;(3) 等效岩体技术能有效地描述岩体受节理分布影响而表现的各向异性特征;(4) 等效岩体内部微裂纹主要沿节理走向分布并扩展,破坏形式受主导节理面产状及性质控制。     

膨胀岩巷道膨胀失稳破坏过程分析及注浆支护参数确定

膨胀岩是一种亲水的、且会产生显著变形的工程岩体．注浆是控制此类岩体巷道变形的主要工程措施，选择合理的注浆参数成为此类岩体工程支护成功的关键因素．对膨胀岩工程巷道失稳破坏过程进行了分析．在确定膨胀岩膨胀应变与膨胀应力、吸水量关系的基础上，研究了具有简化膨胀模型的圆形膨胀岩巷道的注浆效果，得出了各主要注浆参数的计算公式．