应用两场耦合理论解析复杂岩基长期变形疑点

针对地质条件复杂,包含黏、塑性裂隙和软弱夹层等断裂带岩体的复杂混凝土坝坝基,在高水头渗流场与岩基流变的长期变形特性耦合作用下,对大坝系统结构性态的影响,结合原型观测资料和工程实例的地质力学分析,应用黏弹性、黏弹塑性有限元方法对复杂混凝土坝坝基岩体渗流与流变耦合的效应问题进行了深入研究.结果表明,该方法能合理解析实际工程在复杂混凝土坝坝肩和坝基地质条件、运行条件下产生的长期变形疑点.     

基于互层岩体的非定常黏弹塑性蠕变模型及有限元分析

为研究互层岩体在考虑时效变形作用时的蠕变特性，提出了一种考虑应力、应变阈值的非定常黏弹塑性五元件模型。该模型能够同时描述岩体的瞬时弹性应变、黏弹性蠕变、线性黏塑性蠕变和非线性黏塑性蠕变（加速蠕变），推导得出了其在三维应力状态下的蠕变方程；基于ABAQUS有限元软件完成了UMAT子程序的研发，并通过对比岩体的室内蠕变试验与该模型数值模拟结果来验证模型的适用性。结果表明：蠕变试验结果与数值计算结果相吻合，非定常黏弹塑性模型不仅可以精确描述减速蠕变和稳态蠕变过程，还可以较好地描述岩体的加速蠕变过程，从而验证了该模型的适用性与有效性。     

基于改进神经网络的深基坑工程变形预报

位移监测预报在深基坑工程信息化设计与施工中具有非常重要的意义.本文针对深基坑工程变形监测预报问题,将人工神经网络理论应用于深基坑工程的变形预测,建立了深基坑工程变形预报的改进人工神经网络模型,并编制了基于MATLAB的预报程序.最后以上海某深基坑工程为例,进行了深基坑开挖引起的地表沉降预测,预测结果表明,本文的方法具有较高的预测精度.     

采空区坚硬顶板流变破断力学分析

考虑岩体的流变特性,运用弹性--黏弹性对应准则及Laplace数值逆变换对矿柱支撑的采空区顶板岩层变形进行了分析,建立了采空区顶板挠度随时间的变化关系,揭示了采空区顶板位移随时间变化的特性.研究表明,在考虑岩体流变性质的情况下,采空区顶板下沉位移随时间延长而增大,在给定比较长的时间跨度,即使坚硬岩体顶板位移仍会达到相当大的量值,进而引起采空区顶板破断.通过对邢台石膏矿塌陷案例分析,验证了计算方法的可行性.     

顺倾岩质高边坡开挖变形机理及计算

为了进一步分析顺倾岩质高边坡开挖变形机理及变形计算方法,以卸荷岩体力学及弹性力学理论为基础,对顺层岩质边坡开挖前后边坡岩体的力学状态进行了分析,对边坡变形机理及变形计算方法进行了研究．研究结果表明,顺倾岩质边坡在开挖过程中岩体受力状态发生改变,岩体力学参数劣化,造成边坡发生较大变形;顺层岩质边坡变形主要由浅表松弛变形、卸荷回弹变形及顺层滑移变形组成．并以弹性力学为基础提出了边坡卸荷回弹变形的计算方法,依据能量守恒定律推导了顺层滑移变形的计算方法．     

粒子群算法在时效变形参数反演中的应用

以往的现场刚性承压板压缩蠕变试验中部假设岩体变形为黏弹性变形,然后推求岩体的蠕变变形公式,并结合最小二乘法反演获得蠕变参数,这种方法由于进行了黏弹性变形的假设从而无法考虑岩体的黏塑性变形,为此,采用粒子群智能算法的数值反演方法进行研究,并且提出将流变模型中控制瞬时变形和时效变形的2种参数分开反演的二次粒子群算法.研究结果表明:采用这种方法可以有效地减小反演的难度,提高了反演精度;将此方法应用于现场压缩蠕变试验的参数反演,拟合时效变形参数曲线与试验曲线较吻合,从而可获得相应的流变参数.     

沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性变形

为了研究沥青混合料在不同温度、不同应力下黏弹性变形响应,提出了基于三轴重复荷载试验评价沥青混合料抗车辙能力的方法,并对沥青路面车辙发展规律进行了分析。采用半正弦波荷载来模拟路面实际车辆荷载,基于黏弹性五单元八参数模型,推导了能够适用于三轴重复荷载试验的力学模型。结合三轴重复荷载试验的试验结果,利用Origin 8.5软件,对三轴重复荷载试验数据进行拟合,得到了相应的黏弹性参数。对比计算流动数和实测流动数,分析沥青混合料黏弹性变形特性。研究结果表明,温度越高、应力越大,混合料黏弹性变形越大,流变性越小;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合相关系数达到95%以上,表明该模型可以有效地反映沥青混合料黏弹性变形特性。     

服从分数黏弹性模型的压力型锚索力学分析

考虑到注浆体和岩体的黏弹性变形特点,基于弹性空间理论的Kelvin解,并结合分数导数理论、黏弹性理论,推导出压力型锚索系统锚固段的压应力和锚索孔与注浆体间的剪应力黏弹性解析解形式,利用MATLAB数值软件分析了分数阶数值、承压板半径以及剪切模量等因素对锚索应力分布的影响。结果表明:分数阶黏弹性模型描述的锚索系统的应力值低于经典黏弹性模型,并且分数阶数值和剪切模量会对锚索应力产生很大影响,研究成果补充了压力型锚索力学分析理论。     

地下杆系结构分析中的弹性地基抗扭计算

在材料力学假设和文克勒假定的条件下，推导了地下杆系结构的弹性地基扭转抗力系数的计算公式，依据该计算公式推导了弹性地基的有限元刚度贡献，并以有限元方法编制了计算程序。通过具体的工程实例及其结果分析（内力、位移），说明了弹性地基的抗扭作用，以及计算程序对于工程应用的意义。     

基于区间参数摄动法的黏弹性区间有限元研究

对线性静力区间有限元应力区间计算方法进行了评述,认为将含有区间参数的高斯点应力在区间参数均值处进行Taylor展开,计算得到的应力区间扩张不明显.将区间分析方法应用于黏弹性问题分析,推导了黏弹性问题的区间参数摄动法计算公式,研制了相应的黏弹性区间有限元计算程序.通过算例分析认为:采用区间参数摄动法进行黏弹性问题分析是可行的;随着位移均值的增加,位移离差也逐渐增大;位移区间最终随着位移均值的稳定而逐渐趋于稳定.     

义马千秋煤矿冲击地压危险性分析

通过试验测定了义马千秋煤矿2#主采煤层的冲击倾向性，具体分析了发生冲击地压的影响因素，并据此划定了千秋煤矿可能发生冲击地压的危险区域。     

在日沟火山岩区杂岩体的岩石特征及其含矿性分析

阐述了在日沟火山岩区地质概况;研究了花岗岩杂岩体的岩石特征和含矿性;认为成矿物质来源一是侵入岩浆带来的成矿物质;二是火山活动带来了含矿的气热液;三是热液与围岩交换来的成矿物质。矿化显示出石英钾长石—钼矿化、石英绢云母泥化—铜矿化、青盘岩—铅锌银砷矿化等三个分带,具有斑岩型矿床的矿化分带特征,深部找矿前景可观。     

岩体稳定分析中的渗流模型与各参数计算

应力与渗流耦合作用下岩体的变形和破坏特征,与岩体结构、岩体的力学性质、渗流场有关,结合边坡的稳定分析模型,研究合理分析计算岩体的力学参数、渗透系数张量的方法.利用岩体质量分类系统和塑性破坏准则估算裂隙岩体的力学参数,计算裂隙岩体的渗流系数,为岩体稳定分析奠定基础.     

地下巨型采空区顶板岩石的破坏与冒落

理论分析和计算机模拟以及工程实践都表明,人为地扩大采空区的面积可以诱导顶板岩石的崩落,而且可使冒落分阶段发生,大片的采空区可以很快地扩散岩石冒落产生的冲击气浪,从而降低冲击气浪的危害,对于保证大采空区下采矿的安全性,扩大采空区的暴露面积是行之有效的。     

脆性煤岩损伤模型及冲击地压损伤能量指数

根据脆性煤岩的试验研究结果，采用损伤力学的原理和方法，建立了脆性煤岩的损伤本构模型，对脆性煤岩的损伤力学特性进行了研究。在此基础上，从煤岩损伤力学角度出发，研究了煤岩内部能量转化机制，导出了脆性煤岩损伤能量释放率，分析了煤层发生冲击地压过程中的能量变化，并提出了冲击地压的损伤能量指数这一新的概念，确定了冲击地压发生的必要条件。     

节理岩体的随机剪切破环

提出的节理岩体剪切强度准则,考虑了节理面、岩桥提供的强度分量和相邻节理面形成的起伏角提供的强度分量。讨论了节理面和节理岩体发生剪切破坏时某些关键应力状态必须满足的物理约束条件。此外,强度准则中的参数可以是随机变量,所以可以用于随机模型中的破坏概率分析和工程的风险分析。     

隧洞工程适宜埋藏深度的探讨

在隧洞工程设计中,由于受到塌落拱理论的影响,大都认为只要隧洞埋藏深度不小于规范规定的最小围岩厚度即可,而没有一个明确的适宜埋藏深度的概念,针对这一现象,本文由连续介质力学模型出发,以现行《水工隧洞设计规范》所建议的计算洞挖后需要支护提供抗力的方法为基础,首先分析了隧洞埋藏深度对围岩应力场和稳定性的影响,接着总结提出了隧洞工程适宜埋藏深度的概念及其确定的原则和方法。此外,还对水工隧洞设计规范附录八中,确定需要控制的塑性区深度的方法,提出了我们的改进建议。     

典型岩石单轴压缩变形及声发射特性试验研究

声发射是岩石在受力变形和破裂过程中的重要物理现象,也是反映岩石力学特性的一个直接参量.通过对某矿山矽卡岩、石英闪长岩、蛇纹岩和粉砂岩单轴应力-应变全过程变形特性和全过程声发射特征研究,并作了对应分析,结果表明岩石的变形速率与岩石声发射事件出现的频率有较好的对应性.     

弹一粘弹塑性岩石本构模型的探讨

本文通过对岩石流变特性的分析,建立了弹一粘弹塑性岩石的本构模型,并进行了实验验证。由于本模型能将岩石的弹性变形阶段与非弹性段分开,实用于边界元法解地下工程问题。     

岩爆在不同岩石中的模拟实验

利用双向加压系统，模拟了两维状态下白色大理岩、肉红色花岗岩和灰绿色闪长岩三种岩石试件岩爆的发生，找出了不同岩石岩爆的特性，分析了原因，提出了防治措施。