非线性准则下隧道围岩响应的理论和数值分析

采用Hoek-Brown非线性准则描述岩土破坏特征更能反映岩体固有特点和非线性破坏特征,以及岩石强度、结构面组数、所处应力状态对岩体强度的影响。首先,通过理论分析,得到了围岩开挖后应力和变形情况;然后,利用数值计算软件,建立了Hoek-Brown准则下隧道的数值计算方法和计算模型,分析了隧道在开挖情况下的应力变形情况,得到围岩的径向应力、切向应力、剪应变分布、塑性区分布和位移情况,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,结果表明:①隧道开挖引起岩体的扰动,使其从平衡状态转为不平衡状态。随着时间的推移,不平衡力逐渐在岩体中消散均化,岩体的扰动逐渐减小,最终趋于平衡。②数值解均略大于理论解,但二者差别十分微小,从而验证了数值方法的正确性。     

山区岩体移动的Fuzzy预测模型

在全世界范围内,地下开挖岩体移动变形而引起的灾害时有发生;并严重危险人民群众的生命财产安全。而对于此类灾害的研究促进了岩石力学的发展。岩体移动变形及其地面效应的预计问题,是地下开挖活动尤其是采矿过程中所遇到的矿山岩体力学问题中的重要工程课题。由于采矿过程及矿山岩体移动变形这一问题的复杂性,要精确地计算岩体每一点的移动变量是极其困难的。针对山区房柱法采矿岩体变形问题,本文利用Fuzzy数学理论,建立了具体数学模型和预测分析方法。     

采动岩体变形的混沌行为研究

为了分析采动岩体变形的非线性特征，通过相空间重构分析了开采过程中岩体变形的混沌特征。开采过程中岩体变形的监测数据是所研究的岩体变形破坏过程的历史记录，在这些数据中必然蕴含着岩体稳定机理。与之相应岩体结构、性质和地质环境以及开采工艺决定着数据的特征和规律。监测数据的规律反映了岩体变形破坏的复杂非线性机理。因而可以利用非线性动力学理论来研究岩体变形破坏的规律。     

露天矿边坡爆破振动破坏判据新方法及其应用

爆破振动危害动态应力比评价方法是根据爆破振动实地监测及质点振速预测方程,结合现场损伤破坏调查而求得岩土结构爆破振动破坏判据的一种新方法．该法综合爆破振动水平、岩体特征、现场条件及岩土支护系统等因素,可以较全面地反映岩土结构受爆破振动时的动态应力状态和损伤破坏程度．通过几个露天矿采场边坡的动态应力比评价,得出要保证露天矿边坡这种经常遭受爆破振动作用的整体性设施的安全,其动态应力比D     

复合岩石渐近协调剪切破坏假说及其强度方程

本文作者采用剪切方向与试件表面呈任意角的变角剪试验方法,对灰岩、砂岩、泥岩组成的复合岩石进行了大量的力学性能试验。通过复合岩石的受载、变形和破坏的实验研究,提出了复合岩石“渐近协调剪切破坏”假说,并由此建立了由剪切角、层间强度及单一岩石的抗剪强度、厚比、弹性模量诸参数决定的复合岩石强度方程。经过实验证明,此方程在一般岩石力学的理论和实践中是可行的。因此,复合岩石的“渐近协调剪切破坏”假说及其强度方程,可供工程地质、岩土工程等涉及复合岩体的理论和实际问题分析之用。     

岩石、岩体的动力强度与动力破坏准则

就岩石与岩体变形与破坏的时间特性进行了理论研究.研究了岩石及岩体的强度对于应变率的依赖关系及其机理,给出了考虑强度对于应变率依赖关系的莫尔库仑准则,确定了岩体的破坏尺寸与应变率之间的关系.讨论了若干时间性破坏准则,揭示了它们之间的内在联系.最后讨论了动力强度理论的应用.     

岩体边坡滑动稳定的概率分析

考虑了岩体边坡滑动破坏的渐进特点，并将岩体的强度参数作为随机变量，研究了单块岩石稳定性的概率分析方法及考虑岩块间相互作用时岩体边坡整体稳定性的分析方法，提出了可靠度计算公式；最后通过算例研究了岩体强度参数的离散性对边坡稳定可靠度的影响．结果表明破坏概率与破坏转移概率密切相关，岩块间的相互作用对边坡的整体稳定性有较大的影响．     

岩体水力压裂应力-渗流耦合近场动力学模拟

裂隙岩体应力-渗流耦合机制是油气开采、地应力测量与地质灾害防控等岩土工程活动的理论基础。基于近场动力学非局部作用思想提出了物质点双重覆盖理论模型,通过将近场动力学在模拟固体材料变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,采用“混合”时间积分方案,构建了流体压力驱动条件下裂隙岩体应力-渗流耦合的常规态型近场动力学模拟方法,并将其应用于空心圆柱体注水试验模拟,揭示了水力裂隙起裂、扩展和贯通的作用机制,通过与室内试验及传统数值方法计算结果对比验证了模拟方法的有效性。模拟结果显示,空心圆柱体注水试验过程中岩体的变形和破坏完全是由水力驱动的,水力裂隙的产生是随机的,不需要指定裂隙扩展路径,并且水力压裂过程中致使试件破裂的能量存在积蓄-释放过程,应用近场动力学方法可以较好地捕捉该现象。     

基于重度增加法的岩坡破坏过程流形元分析

考虑岩体边坡滑动大变形破坏特性和现有研究分析手段,提出利用第一作者团队开发研制的Geo SM A-3D,在现场岩体结构信息采集的基础上,建立岩体边坡空间数值模型,实体表征岩体三维模型;利用现代数值流形法(NMM)模拟岩体大变形破坏分析手段,在块体理论的基础上,运用有限元分析中经常用到的重度增加法,不断增加岩体的重度,直到岩体边坡中的"关键块体"产生滑动,使边坡发生大变形破坏;同时以最危险"关键块体"水平位移随重度增加发生突变为破坏依据,对边坡的安全系数进行评定.实例分析某边坡工程的破坏过程,实现了岩体边坡大变形数字表征,为边坡支护提出解决方案,为工程施工和边坡灾害的处置提供参考和借鉴.     

茨哈峡水电站4#倾倒体变形程度分级研究

针对茨哈峡水电站坝址区出现的倾倒变形破坏现象,本文通过阐述研究区左岸4#倾倒变形破坏的地质环境和特征,分析倾倒的成因以及形成机制。结合现场勘查研究区岩层倾角变化幅度、层内最大拉张量、岩体卸荷变形、岩体风化程度、岩体波速特征等指标,通过计算岩体完整性系数Kv对倾倒变形进行分类。结果表明:岩体倾倒变形现象主要出现在茨哈峡水电站坝址区左岸岸坡,砂岩板岩以及互层状岩层存在和中陡倾薄层反向斜坡是其发育的根本原因,卸荷和风化作用加速了岩体的倾倒过程,岩层厚度也对倾倒过程有影响。倾倒变形破坏类型包括卸荷拉裂破坏、弯曲倾倒破坏和崩塌破坏。将岩体倾倒程度划分为强烈倾倒区、中等倾倒区、弱倾倒区及微倾倒区,岩体倾倒程度等级划分能够为后期边坡治理开挖,水工建筑物的施工布置提供理论依据。     

Fuzzy概率空间和扩张定理

L.A.Zadeh曾说:“摸糊数学根本逻辑是经典逻辑,其目的同传统数学一样,是获得能够表述为可证定理的重要结论”。在本文中,我们研究Fuzzy概率的基本的数学理论,象经典测度论一样,Fuzzy代数,Fuzzyσ-代数和Fuzzy概率将被讨论.本文的主要目的是研究Fuzzy概率的扩张定理.即考虑将一个在Fuzzy代数(?)上定义的Fuzzy概率P如何扩张到由(?)所生成的Fuzzyσ-代数(?)上去的问题,最后我们将讨论Fuzzy概率和经典概率之间的关系以及积分表现等问题.     

露天矿边坡损伤与可靠性变化规律的数值分析

以鞍钢眼前山露天铁矿南帮节理岩体边坡为工程背景,综合应用FLAC-3D、损伤力学、断裂力学和可靠性分析等多项理论和方法,系统研究了露天矿边坡的节理岩体伴随采矿开挖的概率损伤分析程序,定量揭示了边坡岩体概率损伤分布及演化规律。综合考虑节理、岩石和岩体初始损伤状态的抗剪强度,结合露天矿开挖的FLAC-3D模拟与损伤断裂力学分析,根据Monte-Carlo原理和极限平衡理论建立了露天矿节理岩体边坡的三维稳定性和可靠性动态评价模型,探讨了眼前山铁矿南帮 21 m铁路运输平台的节理岩体边坡在矿山不同开采深度的稳定性和可靠性的动态变化规律。     

饱和岩层中地下水渗流与岩体变形的耦合数学模型及数值解法

地压作用下岩体、水等多相介质相互作用与组合运动规律是岩土工程界目前面临的难题 .根据固体和流体耦合作用的基本理论 ,考虑水对岩体本构关系的影响 ,提出了岩体和水耦合作用的数学模型 .在此基础上 ,对地下采动影响下考虑饱水岩体变形影响时水的流动规律进行了数值模拟分析 ,为地下岩体开挖时 ,对地下水的控制提供了理论基础和科学依据 .图 3,参 5 .     

对深部地下坑道围岩分区变形机理的探讨

为了解释在深地下矿井里观察到的疏松区与压缩区交替出现的分区现象,探讨深部巷道围岩分区变形机理,运用滑移破坏岩石强度理论,研究了深部岩体的应力-应变特征,揭示了岩体分区破碎化现象的力学原理,并得出以下几点结论:坑道围岩区域破碎成因受外部条件影响较小;深部岩体的应力-应变状态决定其变形与破坏;高地应力转移所造成的劈裂效应导致岩体破碎分区化;应力场的传递和转移受深部岩体的开挖形状和力学性质等影响,地应力的加大和集中,产生了性质不同的变形破坏区域.     

普庆铁矿矿震发生机理研究

以湖北省大冶市灵乡普庆铁矿矿震灾害为例,通过三维有限元数值分析和RMR岩体分类评分以及采场爆破诱发应变能释放成因分析,研究了矿震发生的机理,并利用RMR-σθ/σc岩体破坏类型分类方法分析了矿震发生所具备的必要条件.这种综合分析方法为矿山和岩土工程设计提供了一种新的途径来预测工程岩体可能发生的变形和包括矿震在内的地质灾害.分析结果表明,普庆铁矿-393 m水平具备发生矿震的地质条件和力学因素,由于采矿爆破作业对采场整体刚度系数的弱化影响,诱发应变能的突然释放,最后导致"4·6"矿震,这与现场实际数据吻合.     

层状岩体破坏性质试验研究

层状岩体由于其明显的各向异性特点,以及复杂的破坏机制,严重影响了地下工程的安全施工。通过对层状岩石试件进行全应力-应变三轴加载试验来研究层理对其强度特性和变形特征的影响;同时利用弹性小变形理论对复合层状岩体的变形及弹性模量进行了推导计算。试验研究结果表明,由于层理面之间存在不规整现象,水平层理的存在使得岩石强度以及整体弹性模量有所降低,使得在试件破坏时岩层的整体变形量增大。     

煤矿工业广场煤柱岩体滑移及其引起立井破坏——兼论本溪彩屯煤矿立井破坏

保护煤柱外开采引起立井的变形和破坏,按其破坏原因可划分为二种类型:保护煤柱尺寸不足引起的变形与破坏;煤柱岩体滑移引起的变形与破坏.本文讨论了工业广场煤柱岩体滑移的机理,建立了滑移模型。在此基础上,提出了判定工业广场煤柱岩体稳定及估算工业广场煤柱滑移趋势的公式,并用实测资料对公式进行了检验.     

破碎岩体巷道非对称破坏与变形规律定量预计与评价

在综合分析区域地质(震)特征、岩体空间变异性特征、开采技术条件和支护模式的基础上,利用FLAC3D程序,定量评价了破碎岩体巷道非对称破坏与变形特征.与现场监测对比分析表明,顶部破碎岩层深度、劣化后的岩体强度以及支护模式的合理性等对巷道岩体破坏的影响比较显著,锚杆(索)将破碎岩体与深层稳定岩体承接起来共同控制结构稳定性,从而进一步验证了计算模型的正确性和可行性.工程实践表明,加固后完整稳定顶部岩体与两帮煤体共同控制了非对称载荷作用和煤壁力学强度的劣化,减少了非对称变形、煤壁挤压及滑落失稳,进而有效遏制冒顶的发生.     

基于约束随机场的基坑开挖变形概率评估方法

为综合考虑岩土参数的空间变异性以及前期地质勘查所获取钻孔数据的确定性,提升基坑开挖变形风险评估的准确性,提出基于约束随机场的基坑开挖变形概率评估方法。本方法利用克里金（Kriging）理论和随机场理论,生成考虑地勘钻孔数据的约束随机场,并结合数值分析和蒙特卡洛（Monte-Carlo）方法建立基坑开挖的概率评估模型,分析参数空间变异性对基坑开挖引起的环境效应和围护结构变形的影响规律。与传统确定性分析和基于传统随机场的概率分析进行对比,结果表明：基于约束随机场的概率分析方法能够很好地避免传统确定性分析低估风险以及传统随机场方法高估风险的问题,从而更合理地评估工程风险。上述研究结果可以为进一步制定基坑开挖风险的应对措施提供有益参考。     

FUZZY半测度与FUZZY测度

Fuzzy 可测集与 Fuzzy 测度的概念肇始于 L.A.Zadeh 在〔1〕中提出的 Fuzzy 事件与 Fuzzy 概率测度。七十年代 M.Sugeno 在〔2〕中从另一途径建立了不必具有可加性的一种 Fuzzy 测度与Fuzzy 积分理论。最近,E.P.Klement 与 W.Schwyhla 在〔3〕与〔4〕中给出了 Fuzzy 概率测度与有限 Fuzzy 测度的积分表示定理。何家濡在〔5—8〕中从严格的公理系统出发,建立了 Fuzzy测度空间、Fuzzy 概率空间以及(正规)Fuzzy 半测度空间,而且在〔9〕中发展了半测度的概念,提出了建立和扩张测度的另一种非传统的框架,同时在此半测度的框架下建立了 S 型积