预制平行双节理类岩石材料板动态破坏试验研究

大型土木工程选址通常会遇到较复杂的地质结构.在工程建设或运营期间,往往受到地震、爆破等动态荷载作用,动载下其基础坐落的岩体内蕴含的节理裂隙会被激活发展,严重威胁着大型岩体工程的安全,因此,研究含节理岩体在动荷载作用下裂纹的起裂及扩展机理十分必要.试验基于断裂力学理论,取含平行双节理的类岩体材料作为研究对象,以节理角度作为变量,制作水泥砂浆试块,利用分离式霍普金森杆(SHPB)加载系统和数字图像相关(DIC)技术,动态捕捉节理的起始扩展及动态传播过程,分析其破坏形态、位移场和应力场,结果表明:①随着节理角度从0°至90°逐渐变化,样品强度呈现出先增大再减小,最后再增大的变化规律;②不同角度双裂纹试样均呈现X型主裂纹分布破坏,试样中心部位出现应变集中,岩桥连通破坏.岩桥破坏类型主要有两种,一种为两条节理尖端斜对角线相连的Z型破坏,另一种为口字形破坏.此外,高加载率会改变Z型岩桥破坏的连通位置;③同等加载条件下,0°节理试样裂纹尖端应力较小;15°～45°节理试样裂纹尖端应力略高,呈现出随加载率先增大后减小的形态;60°节理试样组受压明显导致节理面摩擦增大,使得Ⅱ型应力强度因子KⅡ持续增大;75°～90°试样组应力场由于相对加载方向垂直度较高,导致KⅡ相对较小,变化幅度也较小,破坏形态基本对称,不同裂纹尖端的KⅡ差值也较小.试验结果反映了节理岩体在动态荷载下的扩展机理,为工程建设及地质灾害防治等领域提供了一定的理论支撑.     

基于上限定理的含裂缝边坡稳定性图表分析方法

大量地灾现场勘测发现,滑坡外表面广泛分布着裂缝,在地震、静水压力、边坡超载等条件下均会加剧裂缝边坡失稳.为详细分析含裂缝边坡在不同条件下的安全性能,文章通过强度折减法结合极限分析上限定理,建立了综合性分析任意深度、位置的临界裂缝边坡稳定性的评估方法,推导得到安全系数求解方程,并优化了算法:将随机搜索法与非线性序列二次规划法相结合,解决计算中的大量迭代问题和易陷入局部最优解等问题;还原了裂缝边坡的形态并与经典结构、有限元计算结果对比验证.结果表明:与经典解相比,优化后算法显著提高计算稳定性与准确性;不同的工况条件会对边坡稳定性产生较大的影响;相同参数设计下,不利的工况易产生更深的裂缝.最后利用研究结论绘制了一系列的安全性图表,可作为工程师进行边坡安全性初步快速评估的依据.     

双江口水电站深埋地下隧洞微震活动的特征分析

双江口水电站尾调交通洞埋深大,围岩主要由花岗岩组成,地应力高,地应力与岩体强度比值大,开挖卸荷作用下围岩极易发生岩爆现象。结合地质资料、开挖形式,对岩爆分布及破坏特征进行了分析。并利用微震监测,采集微震事件频次并分析微震事件特征,揭露了岩爆与微震事件的内在联系。研究结果发现:双江口尾调交通洞微震事件主要聚集于靠山侧,在岩爆发生前24 h突然聚集;高应力围岩在开挖作用下的应力调整是岩爆发生的根本原因。该研究结果可为类似工程中岩爆的监测与预报提供一定的借鉴作用。     

降雨条件下高家峪滑坡滑动距离预测及灾害评估

为充分研究苍岩山镇南高家峪村滑坡的分布范围、规模及诱发滑坡的影响因素,通过有限元、有限差分的仿真计算方法研究了降雨工况下高家峪村滑坡安全系数及滑坡滑动距离、范围及覆盖厚度.结果 表明:当前高家峪潜在滑坡处于临界失稳状态,通过计算预估滑坡面积约为14000 m2,滑坡方量约为116000 m3.基于参数正交设计计算得出的结果显示:降雨导致的滑床孔隙水压力系数上升会大幅提高滑动距离,滑坡冲击距离的范围为96～ 155 m,极端条件下滑坡可能覆盖民房70余间,公路断交约178 m,雷雨季节应加强监测防护措施,避免地质灾害带来的人员、财产损失.     

动静组合加载数值模拟砂岩损伤演化规律

为了定量分析砂岩在应力波作用下的损伤演化规律，利用LS-DYNA软件，对砂岩进行SHPB动静加载数值模拟，并基于裂纹密度法所建立的损伤模型，计算岩石的损伤变量，对不同冲击速度(8 m/s、10 m/s、12 m/s、14 m/s、16 m/s），不同轴压（6 MPa、10 MPa、14 MPa、16 MPa），不同轴压和围压组合（6 MPa、3 MPa；6 MPa、6 MPa；6 MPa、9MPa；12 MPa、3 MPa；12 MPa、6 MPa；12 MPa、9 MPa）下进行砂岩损伤规律模拟研究。研究结果表明：三种状态下砂岩的损伤随应变率的增大而增大；有轴压无围压作用时，砂岩的初始损伤速率较缓；两者共同作用下，当轴压和应变率固定时，损伤随围压增加而降低（围压值大于等于轴压值），当围压和应变率固定时，损伤随轴压增加而降低。可见施加围压和轴压对砂岩的内部裂纹扩展具有一定的抑制作用。