“中国西南高边坡稳定性评价及灾害防治”简介

中国西南地处青藏高原东侧，受青藏高原第四纪以来持续隆升的影响，金沙江及其主要支流（雅砻江、大渡河、岷江）以及澜沧江、怒江等深切成谷，形成高山峡谷的地貌景观。特殊的地域地质环境，不仅导致西南地区高边坡“景观”发育，构成这一地区人类活动的主要地质环境；而且导致由于高边坡失稳造成的崩滑地质灾害极为频繁，并且具有规模大、机理复杂、危害大、防治难度高的特点，在全世界范围内也具有典型性和独特性，构成影响和制约这一地区社会经济发展和我国西部大开发战略实施的一个重要环境地学问题，亟待研究解决。     

排桩支护明挖隧道基坑桩侧极限抗力系数研究

为了研究单排桩支护明挖隧道基坑桩侧土抗力系数特性,首先,建立了考虑桩侧土体受力状态的基坑桩侧土压力力学模型和位移模式;其次,根据虚功原理和位移场模式,建立排桩支护明挖隧道基坑桩侧土体功和速度场计算公式,引入极限上限方法,提出了考虑桩-土界面粗糙度系数的排桩支护明挖隧道基坑排桩的水平承载力系数计算方法,将该方法应用于计算实例,通过与已有理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;最后,利用本文建立的方法,分析了桩间距、桩-土接触面系数以及埋置深度对基坑排桩水平抗力系数的规律.结果表明:排桩的水平承载力随着桩距的减小而减小,直到达到一个最小值.排桩的水平承载力系数Np随着桩-土界面粗糙度系数α的增大而增大;当桩-土界面粗糙度系数α一定时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加而增加,当埋置深度率Z/D7时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加趋于定值.     

基于Hoek-Brown准则的非常规态型近场动力学弹塑性模型

岩石介质在不同荷载环境下具有显著的弹塑性变形特征和断裂力学行为。为了同时描述岩石的弹塑性变形连续场以及断裂力学行为的非连续场,提出了一种基于Hoek-Brown强度准则的非常规态型近场动力学（non-ordinary state-based peridynamics, NOSBPD）弹塑性模型。首先,基于非局部变形框架下的材料对应性关系,建立了以Hoek-Brown强度准则为屈服准则的NOSBPD弹塑性本构方程,通过主应力空间的返回映射算法得到给定应变增量对应的应力增量,并给出了相应的增量模型积分算法;其次,提出了基于等效塑性应变的断裂准则,实现了岩石弹塑性断裂全过程力学行为的表征;最后,通过引入非均匀变形状态消除了NOSBPD模拟存在的零能模式问题。基于数值模拟结果与有限元结果以及试验数据进行对比分析,验证了所建立模型的正确性,可为岩石的弹塑性断裂力学行为研究提供有效分析手段。     

基于模糊层次综合评判的大变形预测方法

为探讨大变形较准确的预测方法,在综合分析大变形形成条件的基础上,归纳出岩性条件、应力条件和围岩条件3个方面、8个指标作为影响大变形发生的主要因素。在此基础上,采用模糊综合评判和层次分析相结合的方法,提出了一类新的大变形综合分级预测方法。该方法较全面地考虑了大变形发生的多种影响因素,对各因素的重要性进行了层次分析评价,避免单一判据所带来的局限性。     

耐高地温衬砌混凝土力学性能试验研究

从隔热、增强、耐热角度出发设计研制出一种隧道耐高地温衬砌混凝土。通过不同养护温度混凝土抗压试验,分析混凝土抗压强度与养护温度关系。通过实时高温下混凝土单轴压缩试验获得混凝土不同温度条件下应力-应变全曲线,分析其变形破坏特征、力学性能及温度效应机理。结果表明:对照混凝土在前期采用高温(60℃)养护的条件下,相对常规养护其抗压强度明显降低,而耐高地温混凝土强度降幅较小;实时高温下单轴压缩试验表明,常规养护的混凝土具有明显温度效应,峰值强度和弹性模量随温度升高呈下降趋势,耐高地温混凝土具有减轻温度效应特点,同时还具有良好韧性,呈现出延性破坏特征且残余强度较高,具有较理想吸能能力。     

岩爆隧道岩体质量评价的BQ法优化

探讨优化工程岩体分级标准BQ方法,使其更好地应用于岩爆隧道中。(1)综合RSR法、RMR法和HC法对结构面产状、洞轴线方向和掘进方向对围岩稳定性影响的考虑,对主要软弱结构面产状影响修正系数(K_2)进行了优化。当结构面走向与洞轴线垂直并且结构面陡倾,倾向与掘进方向同向时,围岩稳定性最好,K_2取小值;当结构面走向与洞轴线平行时,围岩稳定性最差,K_2取大值。(2)结合岩爆烈度分级体系,针对硬岩高地应力隧道,对初始应力状态影响修正系数(K_3)进行了优化。轻微岩爆对围岩基本质量指标BQ值较高的围岩影响较小,K_3取小值;岩爆级别越高,对围岩的稳定越不利,K_3取大值。对四川泥巴山隧道的部分掌子面围岩应用优化后的BQ方法重新计算[BQ]值并确定级别,分级结果与实际情况更吻合,能更好地用于确定围岩支护措施。     

三峡黄腊石滑坡深部变形、破裂带的模拟研究

在详细的地质调研和微观测试的基础上，建立了长江三峡黄腊石滑坡深部变形和深部破裂带形成机制的“概念模型”，采用相似材料地质力学模型试验对“概念模型”进行了模拟验证。模拟结果为该滑坡的治理提供了科学依据     

地应力测量的应力恢复法试验和数值模拟研究

在传统应力恢复法基本原理的基础上,提出了改进的应力恢复法。通过室内试验求出了改进应力恢复法的关键系数——应力等效系数,并运用数值模拟进行检验,同时分析了其影响因素及影响程度。通过现场实践,证明了改进应力恢复法的可行性和正确性,具有重要的理论意义和实用价值。     

ART1神经网络在隧道围岩分类中的应用

将自适应共振理论(ART)神经网络模型用于隧道围岩分类,改进了ART1神经网络的工作过程,通过自适应的学习记忆过程,建立了分类模型,有效地避免了人为主观因素的干扰.利用川藏公路二郎山隧道围岩分类样本对模型进行检验,结果表明,ART1神经网络模型性能良好,对隧道围岩分类的精度较高,是一种值得推广和应用的围岩智能分类方法.     

鹧鸪山隧道地应力反演模型与三维地应力

结合四川汶川-马尔康高速公路鹧鸪山隧道地应力现场测量资料,分析与之紧邻的317国道鹧鸪山隧道实测地应力资料,采用Surfer软件为过渡平台,生成更为快速精细的三维地质模型。通过ANSYS对地层划分和浅表层生成处理后导入FLAC3D,同时考虑了河谷下切时空演变过程对山体地应力的影响,对汶马高速公路鹧鸪山隧道地应力反演与研究获得了初始应力场资料。通过分析区域构造特征、实测数据和以往研究成果,经多次试算后得出,在重力场模型上,在两个水平方向的竖向边界上同时施加对称梯度应力,所取得的拟合效果最好。数值模拟也验证该隧道最大主应力方向主要在N50°W~N70°W,隧道埋深0.8~1.35 km范围内存在高地应力场。