急斜煤层放顶煤开采中基本顶的溃屈破断分析

针对急斜煤层水平分段放顶煤开采过程中基本顶破坏活动对工作面的影响,应用板裂介质力学计算模型,进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径;应用后屈曲能量准则建立平衡稳定模态幅值方程和溃屈极限长度方程。研究表明:分叉点附近的邻域与煤层赋存条件、岩体材料及结构几何特征有关;基本顶从初始屈曲到后屈曲的变形过程中,只有当正则因子改变正负号时,系统才会从一个状态跳到另一个状态,基本顶岩体结构的后屈曲是一个由分叉点后屈曲性态到极值点后屈曲性态的耦合过程;而由倾角确定的剖分因子始终控制着系统状态变量与载荷的对应关系,影响基本顶的稳定性。     

层状边坡岩体结构的后屈曲

应用后屈曲能量准则建立的平衡稳定模态幅值方程，研究了不同类型层状边坡在分叉点附近的邻域及其溃屈极限长度，探讨了结构分叉后平衡路径的演化途径。研究发现，临空和临气边坡在确定分叉点附近的邻域时，具有相同的表达式，分叉点附近的邻域与岩体材料、结构几何特征及坡角有关；由坡角确定的剖分因子可剖分出各类边坡模态幅值的计算公式；边坡从初始屈曲到后屈曲的变形过程中，模态幅值与载荷间存在着单值的对应关系。研究结果表明，利用突变理论可从另一角度建立坡脚开裂的判据，也可确定边坡的变形模态；具有与尖点突变模型相同数学特点的状态变量，只有当剖分因子改变正负号时，才会从一个状态突跳至另一个状态。     

不同约束层状边坡岩体结构稳定性位移判据

针对层状边坡岩体结构的变形特点,概括出实际边坡工程中常见的破坏形式,抽象出不同约束条件下岩梁结构简化分析模型。利用后屈曲能量准则建立的平衡稳定模态幅值方程,进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径,给出以边坡上部滑动位移、剪切滑动的极限长度等为控制变量的边坡溃屈和剪切滑动的位移判据,真实反映了层状边坡岩体结构屈曲和后屈曲的实际变形和整体破坏过程。结合工程现场有效的量测手段,可方便、有效的判定层状岩质边坡的稳定性,补充了已有的岩体结构稳定性位移判据理论。     

层状边坡岩体结构的后屈曲稳定性态

针对层状边坡岩体结构的赋存特点和初始缺陷特性,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了边坡岩体结构的分岔性态和稳定性态,得出了岩体结构的分岔方程和分岔载荷计算公式,确定了边坡岩体后屈曲状态下溃屈破坏的上下限,建立了边坡岩体结构溃屈破坏的判据,并以雅砻江下游的霸王山边坡为例给出了工程实例.研究结果表明:边坡岩体结构在其分岔点的临界值是由其突变模型的分岔集确定的;初始后屈曲理论可揭示层状边坡岩体结构后屈曲平衡路径和平衡构形的稳定性;只有考虑了边坡岩体的实际缺陷,才可得出其溃屈破坏的阈值.     

层状边坡岩体结构稳定性位移判据

根据边坡岩体渐进性破坏机理,分析了层状边坡岩体结构屈曲和后屈曲的实际变形和整体破坏过程;以其地质背景及力学作用机制为依据,考虑边坡的材料、变形特点及结构特征,抽象出实际工程中常见的满足岩梁简化条件的各种力学模型.应用后屈曲能量准则,进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径,给出不同约束条件下以边坡上部滑动位移、剪切滑动的极限长度等为控制变量的边坡溃屈和剪切滑动的位移判据.研究表明:该判据真实反映了层状边坡岩体结构由分叉点后屈曲性态到极值点后屈曲性态转化的耦合过程,补充了已有的岩体结构稳定性位移判据理论,可使边坡位移理论的研究进一步工程化.     

考虑不同拉压特性的边坡岩体结构稳定性位移判据

岩体顺层边坡破坏主要表现为剪切滑动和溃屈破坏等形式,而溃屈破坏常具有以板或梁的形式发生屈曲破坏的特征,其是否发生屈曲破坏与岩体力学性态有很大的关系。在已有研究成果的基础上,针对岩体拉压特性不同的特点,探讨了顺层边坡岩体结构的屈曲稳定性态,并对岩     

顺层边坡岩体初始后屈曲性态及其缺陷敏感性

应用Koiter的初始后屈曲理论，视作用于顺层边坡岩体结构上的法向分力为初始缺陷，以探讨非完善系统的不稳定性。给出了边坡岩体分叉点附近的邻域，建立了一般情形下边坡岩体分叉点的平衡构形判据，以及后屈曲平衡路径和后屈曲平衡构形的稳点性准则。证实了结构初始缺陷对屈曲的影响与突变理论在揭示结构，临界平衡性态时的一致性。提供了一定条件下确定非完善结构位移场的一种方法。     

深埋垂直板裂结构岩体中洞室失稳破坏机制

采用RFPA数值模拟软件对深埋垂直板裂结构岩体中洞室围岩失稳破坏过程进行了模拟,研究了在不同侧压力系数条件下板裂围岩的失稳破坏特点,并与完整岩体中相同条件下的洞室的失稳破坏情况进行了对比.研究结果表明,侧压力系数对深埋垂直板裂结构洞室围岩的破坏形式具有重要影响,边墙岩柱的溃屈失稳破坏发生在侧压力系数小于1的情况;当侧压力系数大于1时,破坏集中发生在拱顶和隧道底部,边墙岩柱不发生溃屈破坏.指出梁板理论应用于板裂结构岩体洞室稳定性评价的局限性.在深埋情况下,洞室围岩的破坏以应力控制为主,结构面的影响居于次要地位.     

板裂介质围岩的流变屈曲研究

针对板裂和似板裂介质结构围岩体的流变特性，建立了粘弹性围岩岩层的屈曲模型。给出了可描述巷道围岩蠕变特征的岩板松弛模数，及在一定载荷作用下粘弹性岩板的屈曲和后屈曲，临界载荷特性曲线。分析计算表明，当岩板的压应力水平增大到亚临界屈曲状态时，由于材料的非稳定蠕变特征将引起岩层的分岔失稳，围岩发生后屈曲破坏。后屈曲模态幅值可作为岩层破坏的位移判据及时间判据。     

板裂介质理论在牟珠洞滑坡机理分析中的应用

牟珠洞滑坡是困扰重庆至北海高速公路运营的一大安全隐患，牟珠洞滑坡为顺层溃屈滑坡，曾出现多次滑坡，几经整治，但仍未根治。为了确保再次整治取得良好效果，结合能量耗散机理，采用板裂介质力学计算模型，确定了顺层滑坡发生弯曲破坏的力学判据，并对该滑坡进行应用分析。分析结果表明：该滑坡岩体破坏的具体形式为岩梁弯曲折断，其中复杂的地质构造及较发育的地下水是产生该滑坡的主要因素；此外，边坡浅层岩体风化导致岩体强度降低，边坡岩体出现蠕变性也是影响边坡稳定性的重要因素。     

顺层边坡岩体结构变形分叉灾变特性研究

视顺层边坡岩层为岩梁结构,讨论了岩梁变形的前屈曲状态和后屈曲稳定状态的分叉特性,建立了岩层结构发生灾变的判据。     

顺层边坡岩体结构稳定性位移判据的研究

针对顺层岩质边坡．概括出实际边坡工程中常见的几种破坏形式，以其地质背景及力学作用机制为依据，抽象出了不同约束条件下岩梁结构简化分析模型。利用梁板屈曲理论，讨论了岩梁变形的前屈曲状态和后屈曲状态的分叉特性，建立了岩层结构发生灾变的判据。利用文中理论方法及所建立的位移判据，并结合工程现场有效的量测手段，可方便、有效的判定岩质顺层边坡的稳定性。     

顺层变质岩坡稳定性评价与生态治理方案

为了探究鄂西北变质岩区不稳定斜坡滑崩地质灾害的成因机制和生态治理模式,本文以三用塘顺层变质岩不稳定斜坡为研究对象,在查明灾害体地质与变形特征的基础上,分析了其可能的破坏模式与主要影响因素,深入探究了顺层变质岩坡渐进式变形破坏的成因机理。采用极限平衡等方法对不稳定斜坡进行了稳定性分析评价,结果表明,该斜坡体处于不稳定状态。基于地质灾害生态治理理念,提出了削方整形、护脚墙、格构锚固、截排水沟、生态绿化与监测等综合防治措施。通过工程实施及效果监测表明：该治理方案不仅有效地消除了三用塘滑崩地质灾害安全问题,而且取得了良好的环境绿化与美化效果。其综合防治措施,特别是将地质灾害防治与生态绿化融为一体的生态治理模式可为同类顺层变质岩不稳定斜坡的加固与坡面防护提供借鉴。     

有限单元法在边坡稳定安全分析中的应用

本文通过建立某边坡的模型,分别采用基于有限单元法的强度折减法与刚体极限平衡法,对该边坡的原始状态以及三种不同开挖方案下边坡的稳定性进行了分析,得到了相应的边坡最危险界面及其稳定系数。计算结果表明：两种方法计算结果接近,刚体极限平衡法计算边坡的稳定系数均大于有限单元法结果;边坡坡角的减小可以有效提高边坡的稳定系数。计算结果为边坡开挖方案设计提供了参考依据。