基于微震监测技术的岩爆预警研究

目的通过微震监测系统(MMS)对锦屏二级水电站施工排水洞进行微震监测,对比分析"11·28"极强岩爆灾害实际情况与微震监测结果,探讨岩爆发生的前兆特征及预警预报方法.方法首先对监测隧洞复杂条件下进行微震系统构建,然后进行数据采集、信号过滤与分析,总结微震事件多种指标演化规律.结果提出"多指标、多步骤"综合评价强岩爆、极强岩爆微震预警机制:第一步,确定有效数据,事件数10次/d,能量0.1 k J/次、位置距离临空面小于10 m;第二步,事件聚集度;第三步,突增事件,超过50次/d,能量超过10 k J/次、累积能量超过100 k J/次,是极强岩爆前兆.结论发生强、极强岩爆前具有明显微破裂前兆特征,微震事件空间分布规律由无序、随机分散向有序、集中自组织演变;有效微震事件数目、集中程度、单个事件能量大小及其累计能量释放速率等多个指标是强、极强岩爆预警机制的重要依据.     

水泥基复合材料湿度扩散特性细观数值模拟研究

运用Weibull统计分布方法描述材料的非均匀性,并结合质量扩散与统计分布理论建立了水泥基复合材料湿度扩散的细观数值模型.对水泥基复合材料内湿度变化规律的数值模拟研究表明：砂浆的湿度场不仅受温度的影响,还受到湿度本身的影响,湿度和温度的升高对湿度的扩散具有加速作用.砂浆的细观非均匀性对湿度扩散影响显著.试样的均匀程度越低,其内包含的孔隙就越多,这有利于湿度的扩散;反之,如果试样的均匀程度越高,则越不利于湿度的扩散.砂浆试样的宏观有效湿度扩散系数随Weibull分布函数中均质度系数的增加呈负指数衰减趋势.在混凝土中,骨料颗粒占有较高的体积分数,而其湿度扩散性能却较低,这在一定程度上降低了混凝土的宏观湿度扩散性能.研究结果表明,混凝土的湿度扩散系数随其骨料含量增加基本呈线性递减变化关系.     

岩石动态破裂全过程曲线测试的研究

介绍了一种测定岩石动态荷载-位移全过程曲线的实验技术。该方法采用长杆自由下落冲击圆柱形岩石试件。通过对杆端荷载的测量,并基于长杆条件下荷载、位移及落高之间存在的定量关系,进行了位移计算,从而得到荷载-位移全过程曲线。文中给出了三种岩石的动态荷载-位移全过程曲线。     

试验机稳定加载条件的修正及伺服控制的本质

本文通过对试验机-试样系统的分析,认为试验的稳定加载条件不仅仅取决于试验机和试样的刚度(K_m+K_r),而且取决于试验机活塞(端部)的位移速率.具有反馈系统的伺服试验机,正是通过对活塞位移U_q的控制来谐调刚度(K_m+K_r)的变化,从而达到控制应变速率,以保证加载过程的稳定.     

非均匀介质中应力波反射诱发层裂过程的数值模拟

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版RFPA2。数值模拟软件，对不同冲击栽荷作用下非均匀介质中应力波反射谤发层裂过程进行数值模拟。通过对不同应力波延续时间、不同应力波峰值和不同应力波波形下应力波诱发层裂过程的数值分析，对应力波反射诱发层裂的规律和机制进行探讨。研究结果表明：应力波延续时间和应力幅值对岩石的层裂过程影响较大，不同形状的应力波实际上是在相同时段内应力波具有不同的应力幅值和不同的应力加栽速率，不同形状的应力波对介质的作用结果是这些因素同时作用的综合反映;应力波反射谤发层裂过程的发生，是各个时刻不同加载条件下微破裂累积的宏观体现。     

岩石动态剥落破裂的数值模拟

简单介绍了RFPA程序模拟岩石在动态载荷作用下破裂过程的原理和功能,并用该程序研究岩石在动态载荷作用下的剥落过程·数值模拟首先再现了均匀杆在不同的应力波幅值条件下表现出的不同剥落形式,通过与理论比较,证明了RFPA在模拟动态剥落破裂问题时的可行性·以此为基础,RFPA被用于模拟非均匀岩石试样在不同应力波幅值条件下的剥落破裂过程,预测了不同应力波幅值时试样的三个不同的破裂模式·此外,数值模拟还得出试样在动态载荷作用下的强度都高于静态强度的结论,这表明岩石材料力学性质的非均匀性是造成动态强度提高的原因之一·     

岩石水压致裂过程的数值模拟分析

应用岩石破裂失稳的渗流应力耦合分析系统(FRFPA2D),模拟分析了岩石在水力压力作用下破裂失稳过程,对比分析了不同均质度对岩石水压致裂过程的影响·结果表明,岩石的非均匀性对水压致裂的开始压力、失稳压力以及裂纹的扩展路径有很大的影响,对于不均质试样,水压破裂的开始出现要比失稳压力到达早得多,而对于均质试样,破裂初始压力和崩溃压力是不能区分的;同时,岩石的非均匀性也影响着破裂路径的粗糙度和不规则展布,模拟结果和相关实验结果具有较好的一致性·     

RFPA边坡稳定性分析方法及其应用

阐述了RFPA边坡稳定性分析方法的基本原理，该方法以有限元方法作为应力分析工具，以RFPA破坏过程分析方法进行边坡结构随强度劣化而呈现出的失稳过程的处理，以最大的基元破坏数和滑动面连通状态作为边坡失稳的联合判据，进而自动搜索得到边坡的滑动面，并求得相应的安全系数．以两个边坡工程为例，进行了RFPA边坡稳定性分析方法的应用分析，计算分析结果初步证明了RFPA边坡稳定性分析方法的合理性和有效性．     

砂土地层盾构开挖面极限最小支护压力

盾构施工过程中开挖面支护压力控制不当有可能导致周边管线破裂、建筑物倾斜等严重的风险事故.基于Flac3D数值模型及极限平衡模型研究了砂土地层中不同埋深比(C/D)及土层内摩擦角对开挖面失稳模式和极限最小支护压力的影响机制.通过对比分析两种方法,得出现有极限平衡模型由于无法反映开挖面失稳过程中侧压力系数随开挖面位移和埋深动态变化过程,因而与实际极限支护压力存在较大差异.该研究为砂土地层工程实践提供重要的理论依据.     

边坡岩体疏干排水动态过程的数值模拟研究

应用边界元数值方法模拟研究水平钻孔疏干边坡地下水的动态过程。分析表明，岩体的渗透系数（大小与张量）、可疏干孔隙率对排水动态过程及疏干效果的影响十分显著。文中结论为边坡疏干排水设计提供了理论依据。