周口店房山岩体西缘构造特征及其形成期次探究

周口店房山岩体为燕山褶皱区在J3-K1期大规模岩浆侵入形成的花岗闪长岩岩体。该文根据该岩体西缘车厂韧性剪切带内发育的大量包体、断裂、节理、S-C组构及岩脉等构造特征分析,将岩体西缘的构造演化划分为6个期次。研究认为,车厂地区房山岩体的构造特征记录了其侵位以来不同时期有序的构造演化过程,其内近SN走向的定向排列包体反映了岩体侵位时受围岩挤压的变形特征,NNW和SSW向两组共轭韧性剪切断层为岩体侵位晚期顶部开始冷凝、深部岩体上拱时的产物,SEE-NWW向脆韧性左行剪切断层和近EW向右行脆性剪切断层及其辉石闪长岩岩脉为岩体侵入末期在半固结-固结状态下受外力作用结果,三组原生节理及其硅质条带充填形成于岩体完全冷凝期,在岩体冷凝后又沿节理充填了石英岩脉,此后又在差异风化作用下形成硅质条带突起。     

节理岩体中隧洞围岩的损伤破坏机理

结合细观节理形态的变化,在二轴围压条件下,数值模拟了节理岩体中隧洞围岩损伤破坏过程,研究了节理岩体中隧洞围岩体的破坏机理,分析了岩体中节理倾角对隧洞围岩稳定性的影响规律.结果表明:裂隙的产生和发展延伸主要是拉应力的作用,裂隙延伸方向大致与节理面垂直;节理倾角较小时,岩体中破裂以垂直于节理面的拉裂隙为主;节理倾角较大时,岩体裂隙以沿节理面的滑动裂隙为主;不同倾角的节理面对岩体破坏的脆性也有较大影响;岩体破坏前有大量微裂隙产生,同时伴随着声发射能量的释放,利用微震监测技术抓住这些微破裂前兆信息,能够较好地进行隧洞塌方、冒顶、岩爆等灾害预测,提前做好支护等应对措施,以保障人员、设备安全.     

岩体节理到脆性断层的形成过程

根据室内的断裂力学实验结果,对含结构面（节理,裂隙）的岩体,分别分析了其含一组节理,雁行节理,共轭节理等3种情况在受力作用下的变形破坏发展过程过程,结果表明：外力作用下的岩体,其所含的结构面将最终沿接近主应力轴的方向扩展,延伸,破坏,最后结合广东某些地区的地震断层实际资料的分析,认为地壳浅层内某些大规模的脆性断层的形成与上述焦点结构面的岩体扩展,破坏过程基本吻合。     

共面断续节理岩体模型抗剪强度及破坏特征分析

为探究共面断续节理的几何特征对岩体力学性质的影响,对制作的含节理类岩石材料进行了直剪试验,运用数字图像技术记录全场应变演化过程,并根据室内试验建立颗粒流模型,探究节理连通率和岩桥长度对岩体抗剪强度及裂纹发育的影响.结果 表明:各级法向应力下,节理连通率的增加限制翼型应变集中区的形成,进而阻断翼裂纹的发育,使岩桥倾向于拉剪破坏,并会造成岩体模型抗剪强度降低;而节理连通率相同时,岩桥长度的改变则不会对岩体抗剪强度造成明显影响;岩桥长度是改变裂纹发展趋势的主要因素,这是因为岩桥长度的变化会增加或降低相邻节理端部应变集中区的交互影响;最后从能量的角度出发揭示了节理连通率和试样破坏失稳的关系.     

川中红层岩体结构裂隙发育特征及多尺度分析

四川盆地红层岩体宏细观裂隙发育,是影响其卸荷变形、吸水风化膨胀和工程特性的控制因素,近年来出现的多起高速铁路深挖红层路堑型路基持续超限上拱变形病害与此有关.为了解红层软岩裂隙发育特征,在原位岩体所有节理裂隙进行现场调查和测量统计基础上,采用统计岩体力学的方法,从不同尺度对岩体结构裂隙进行了深入系统的分析.结果表明,大尺...     

基于紫外图像的隧道岩体样本节理裂隙二维面积及三维体积估计

通过对隧道施工断面的岩体裂隙发育程度的量化测量,实现对隧道断面内部岩体的节理裂隙量化评价,对隧道施工安全和维护进行决策支持;结合计算机图像处理技术,提出了一种基于紫外图像的施工样本岩体裂隙测量的方法。采用该方法对获取的施工岩体节理裂隙样本浇灌环氧树脂液体,并将其做成固定厚度(18mm)的切片,建立岩体节理裂隙特征模型,使用最佳匹配搜索特征方法自动确定节理裂隙区域,利用紫外线光对切片进行照射并获取样本岩体裂隙的紫外图像;最后通过图像处理技术对样本裂隙图像进行处理,对施工岩体样本的节理裂隙二维面积和三维体积精确估计。对19个岩体样本(100多幅紫外图像和100多幅可见光图像)进行采样试验,并进行数据分析。研究结果表明:该算法的准确度和事实性达到预期;该方法可以通过对岩体样本细微的节理裂隙密度和孔隙度的计算估计,实现对节理裂隙二维面积和三维体积的有效测量;通过测量估计节理裂隙的相关信息,获取较为精确的岩体样本节理裂隙的面积和体积。该方法可应用于各类公路及铁路隧道施工中的施工面岩体节理裂隙检测与测量,有助于工程技术人员选择安全合理的施工方案。     

节理裂隙边坡锚注加固力学模型与实验研究

对加锚注浆节理模型进行力学分析,并与注浆胶结裂隙岩体模型力学试验结果进行对比验证。研究结果表明:压力注浆能够提高加锚节理裂隙边坡弱面的抗剪强度及抗剪刚度;裂隙注浆胶结体强度与浆液配比、注浆压力、裂隙所含介质的组成以及岩体赋存应力场、渗流场有关;锚杆与注浆体共同作用能够发挥两者各自的力学特性,从而提高边坡的加固效果。     

裂纹岩体贯通路径的有限元搜索

裂隙岩体在荷载作用下导致其内部裂纹的相互贯通,从而在裂纹尖端形成较大的塑性破坏区域,岩体工程的失稳大多是由于其内部节理、裂隙等缺陷发展导致的,应用断裂力学的方法,可以追踪岩体中节理裂隙的起裂、扩展至相互贯通使岩体局部破坏的过程,从而揭示岩体失稳的渐进破坏机制.应用有限元方法中的奇异单元模拟了岩体中不同倾角的压剪裂纹的破坏问题,根据不同倾角裂纹的力学机理分析了其受力差异,依据最短塑性区距离判据分析了相近裂尖的扩展距离,得出了不同倾角的两共线裂纹的破裂角及相近裂尖破坏后岩桥之间的有效距离.     

损伤导致的节理岩体渗流模型

岩体内部含有大量节理裂隙,当岩体受到扰动后,这些节理裂隙将张开、扩展并贯通,形成渗流通道,这使得岩体渗透性发生急剧变化。为了描述这种由节理裂隙扩展导致的岩体渗流场发生的变化,将这些节理裂隙看作岩体内部损伤,假设渗透张量与损伤张量主轴重合。在渗透张量主空间内,认为岩体在一个主方向上的渗透系数决定于其它两个主方向上的损伤,建立了相应的损伤与渗透系数之间的关系。在外部荷载作用下,损伤将发生演化,从而导致渗透系数也发生演化。为了描述这种渗透系数演化过程,采用已有的损伤演化方程,通过渗透系数与损伤之间的定量关系,来刻划岩体扰动过程中渗透系数的变化规律。通过与已有数据对比分析,本文所发展的损伤导致的岩体渗流模型是合理的,能有效地反映节理裂隙发育对岩体渗透性的影响。     

贵州某机场场地岩溶发育特征及成因分析

通过对贵州某机场初步勘察资料的统计分析,探讨了整个场区的岩溶发育特征、分布规律以及成因机理。场区构造相对稳定,多发育揉皱、压性小断层,场区地表溶蚀现象明显,发育的溶沟溶槽、漏斗、落水洞的展布走向基本与构造方向和优势节理方向相近。而钻孔揭露地下0.5~20 m范围有透水性差的薄层泥岩,该地层下部岩体相对完整,由此可以推断,隔水层以上岩体在水流作用下,沿岩体节理、裂隙溶蚀现象明显,地表岩溶发育,在该隔水层之下,岩溶弱发育。场区虽处Ⅲ级剥夷面上,地表水流除沿岩体裂隙下渗外,绝大部分水流沿地表向地势低洼处径流,而后通过溶斗、落水洞等统一向侵蚀基准面排泄,无大面积积水区域。总体来说,场区以垂向岩溶为主,隔水层表面多发育横向小型溶洞,隔水层上下溶蚀差异较大,钻探过程中未发现厅堂式溶洞,因此场区出现大规模塌陷灾害的可能性很小。研究结果不仅为详勘提供了基础资料,对后期机场的设计和建设均具有重要的指导意义。     

损伤导致节理岩体渗流模型

岩体内部含有大量节理裂隙,当岩体受到扰动后,这些节理裂隙将张开、扩展并贯通,形成渗流通道,这使得岩体渗透性发生急剧变化。为了描述这种由节理裂隙扩展导致的岩体渗流场发生的变化,将这些节理裂隙看作岩体内部损伤,假设渗透张量与损伤张量主轴重合。在渗透张量主空间内,认为岩体在一个主方向上的渗透系数决定于其他两个主方向上的损伤,建立了相应的损伤与渗透系数之间的关系。在外部荷载作用下,损伤将发生演化,从而导致渗透系数也发生演化。为了描述这种渗透系数演化过程,采用已有的损伤演化方程,通过渗透系数与损伤之间的定量关系,来刻画岩体扰动过程中渗透系数的变化规律。通过与已有数据对比分析及数值模拟验证,所发展的损伤导致的岩体渗流模型是合理的,能有效地反映节理裂隙发育对岩体渗透性的影响。     

高渗压条件下裂隙岩体的劈裂破坏特性

基于岩体工程中普遍存在节理裂隙岩体,裂隙岩体在地下工程卸荷扰动后形成复杂应力状态和高水头压力的共同作用下将发生压剪复合破坏或拉剪复合破坏,对裂纹面的应力状态进行分析以判定其破坏模式,并进一步研究岩体裂纹开裂特性及岩桥断裂贯通力学机理,建立相应的临界水压和初裂强度判据。同时,对处于水力劈裂状态的高水头压力隧洞围岩的破坏特性进行模拟。研究结果表明:隧洞在高渗透水压的驱动下周边围岩开始发生水力劈裂,形成拉剪劈裂区;随着内水外渗的发展,随即在拉剪劈裂区外侧形成压剪劈裂带,同时,拉剪区和压剪区继续扩展直至渗流衰减趋于稳定。     

单裂隙岩体水-力耦合数值分析

随着地下工程的不断发展,诸多地下工程在水-力耦合作用下发生失稳破坏,裂隙岩体水-力耦合一直是国内外学者研究的热点问题。基于单裂隙岩体水-力耦合概念模型,应用离散元程序计算分析裂隙水压强、岩体应力对裂隙渗流场和岩体位移场的影响。计算发现：模型约10 s后达到稳态,节理流体形成从左向右的渗流场,节理入口处流体压强与节理流体压力梯度成正相关;节理岩体位移主要形成从节理入口处向其周边辐射的位移场,节理入口处流体压强与节理岩体位移梯度成正相关;节理岩体水压主要形成从节理中部区域处向其周边辐射的水压场,岩体顶部施加向下应力与节理水压梯度成正相关。研究结果对解决地下工程水-力耦合问题具有一定的科学意义和工程价值。     

柱状节理玄武岩卸荷力学特性的数值模拟

白鹤滩水电站厂区内的柱状节理玄武岩是由原生节理与隐晶裂隙共同切割形成的节理岩体.由于两种节理的形成机理、结构形式、空间产状、力学特性的不同,使得柱状节理玄武岩在不同应力状态下,具有不同的破坏模式.利用D-CRDM分析方法对柱状节理玄武岩卸荷过程进行了计算分析,同时结合现场声波测试结果分析柱状节理玄武岩的破坏机理与模式.研究表明:卸荷过程中原生节理在张拉作用下易产生表层的剥离破坏,而隐晶裂隙在拉、压状态下均会产生开裂破坏,并诱发岩体的整体失稳.岩体的现场破坏证明了该研究结果的正确性,同时研究结果为洞室的岩体支护方式的选择提供了参考依据.     

辽西钓鱼台海岸基岩节理特征及构造解析

通过对辽西兴城钓鱼台地区海岸基岩500多组节理产状的观测,运用构造解析方法,结合岩体的新老关系、节理空间组合特征,分析了节理的产状、分期及与区域构造的关系,并对节理构造破裂古应力场进行了反演。研究区节理面倾角较陡,共发育三组平面X共轭剪节理,按其展布方向分为:NW-SE与NEE-SWW向节理组、NW-SE与NWW-SEE向节理组、NW-SE与NE-SW向节理组。节理所处的古应力状态以走滑型为主,正断型次之。根据岩体侵位顺序,将构造运动分成五个阶段,对应的古应力场分别为NE-SW向拉张;NW-SE向挤压,NE-SW向拉张;NNE-SSW向挤压,NWW-SEE向拉张;NNW-SSE向挤压,NWW-SEE向拉张;近E-W向拉张,初步推断上述五个构造阶段均属于燕山期。     

多组节理岩体洞室的蠕变特性及其粘弹塑性效应

本文在岩体节理面剪切蠕变试验和完整岩石扭转蠕变试验的基础上,探讨了多组节理岩体的剪切变形规律、各向异性性态及其时间效应,用试验论证了对节理面采用所建议的“弹-粘塑性”力学模型的正确性,分别推导了在不同应力状态下节理面、完整岩石和多组节理岩体粘塑性应变速率的计算公式,提出了节理岩体大断面洞室考虑分步开挖和不同支护时间的粘弹塑性有限元数值方法.通过对某地下工程实例的计算,得出多组节理岩体洞室稳定的定景分析和评价,以及工程设计和施工的若干合理化建议.     

大伙房水库输水工程I洞线工程地质特征

大伙房水库输水工程隧道主洞线长85.4km,穿越的地层有太古界混合片麻岩;元古界石英岩、大理岩;中生界的火山熔岩、角砾岩、凝灰岩及砂岩、页岩,亦出露有燕山期正长斑岩.洞线将穿越26条较大断层,24条中小断层,岩石节理发育,以NE45°、NW340°两组节理为主.地下水以基岩裂隙水为主,大理岩断层附近的的涌水量较大.依据力学性质、构造面发育程度、风化程度、地下水影响程度,洞线各岩组段可划分为五类岩体,即坚硬块状岩体、半坚硬块状岩体、较坚硬碎块状岩体、层状软性岩体、松散状岩体.主洞线以此标准划分为11个工程地质条件不同的岩段.     

平行节理相互作用对节理岩体的力学行为影响

以类岩材料制作平行节理试样并开展压剪实验,采用声发射系统监测试样加载过程,研究节理相互作用对岩体力学行为的影响。研究结果表明:1)节理试样在压剪加载下可分4种破坏模式:共面剪切破坏;沿节理面剪切破坏;沿剪切应力面剪切破坏;类完整型剪切破坏。倾角对试样破坏模式起决定性作用,重叠度影响试样裂隙的发育。2)试样峰值剪切强度随倾角增加先增大后减小并在45°取得最大值;随着节理重叠度的增大,峰值剪切强度逐渐减小;剪切峰值强度对倾角因素更敏感。3)不同倾角试样的剪切应力-位移曲线差异主要体现在破裂后阶段,试样的声发射计数变化规律与破坏模式相对应;不同重叠度试样应力-位移曲线形态相似,试样的声发射计数变化规律相似,但计数峰值随重叠度的增大逐渐减小。     

某水电站工程岩体裂隙面抗剪强度研究

水电站工程技术研究中,岩体裂隙抗剪强度参数是岩体稳定性非常重要的参数之一.以某水电站工程为例,为了提供工程边坡和地下洞室围岩岩体稳定性研究所需的裂隙抗剪强度参数,采取钻孔微新状岩体裂隙面芯样,进行室内直剪试验,并据Barton经验公式估算,对此两种方法结果对比分析.试验结果表明,Barton经验公式对平直稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果基本一致,但对稍起伏稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果偏差较大,分析认为该经验公式不适用于对高法向应力状态下JRC值偏大的硬性裂隙面抗剪强度的估算.     

岩体离散裂隙网络渗流应力耦合分析

裂隙渗流具有沿裂隙网络做定向移动的特点,用非连续介质方法分析裂隙岩体渗流应力耦合更符合工程实际.本文以人工模拟的随机裂隙网络为对象,应用离散裂隙网络模型和节理单元模型,以裂隙开度变化为纽带,同时考虑渗透静水压力和动水压力的影响,研究水位变化条件下裂隙岩体渗流应力耦合特性.算例表明,考虑耦合作用时,岩体内部结点水头、结点应力和岩体渗流量会发生相应改变.岩体中水头大的裂隙段,耦合作用更加明显.在高坝工程岩体渗流分析和岩体稳定评价计算中,应当考虑渗流应力的耦合作用.