高陡岩体边坡工程反馈设计理论与方法研究

论述了岩石工程设计理论与方法基本问题，分析了岩体高陡边坡工程设计特点，并详细介绍了作者所开发的“高陡边坡岩体工程动态反馈设计系统”软件设计情况。     

边坡工程反馈设计研究的人工神经网络方法

提出并建立了高陡岩体边坡工程反馈设计人工神经网络方法，开发了rsfdANNet软件系统，给出了该理论的背景及基础，讨论了rsfdANNet特点及对有关问题的处理技巧，最后给出了它用于边坡稳定性分析评价的研究案例。     

饱和孔隙介质各向异性损伤细观模型

为研究孔隙介质的细观损伤力学及其流-固耦合特性,基于细观力学提出了一个脆性孔隙介质材料各向异性损伤细观模型。同时应用比奥(Biot)弹性孔隙介质理论框架下利用太沙基理论的有效应力概念,将孔隙介质材料各向异性损伤细观模型推广到了饱和条件,建立了一个饱和孔隙介质各向异性损伤细观模型。以法国的一种砂岩为例,分别模拟了三轴排水压缩实验、三轴不排水压缩、不同偏应力水平下增加孔隙水压的三轴压缩实验,数值模拟与实验结果吻合好,说明模型能正确地描述饱和孔隙介质的力学特性和流固耦合特性。     

基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析

通过对初始地应力场的计算方法的回顾，结合有限变形理论和人工神经网络理论，提出基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析方法。该方法综合了目前初始地应力场计算方法的优点，并考虑了我种因素对地应力场分布的影响。实例表明，按本文提出方法模拟的初始地应力场较为合理，且其精度也较高。此外，由于考虑了断层对初始地应力场的影响，可较好地解释实测地应力值分散的原因。     

准脆性岩石水力耦合不排水多尺度本构模型

以水-力耦合条件下准脆性岩石的损伤行为为研究对象,充分考虑材料的细观特征及其演化规律,结合Mori-Tanaka线性均匀化方法和不可逆热动力学理论建立了在不排水条件下水-力耦合损伤多尺度本构模型。基于小扰动假定,通过水-力耦合分析,推导了不排水常规三轴试验条件下多尺度模型的强度的解析表达式。通过模拟不同围压下砂岩的三轴压缩不排水试验,验证了模型的有效性,并分析了岩石在损伤演化过程中应力应变曲线和孔隙水压力的演化规律。     

古水水电站争岗堆积体滑坡复活条件分析

针对古水水电站争岗堆积体目前处于稳定状态,在降雨、地震等不利条件下可能发生滑坡以至于威胁下游洞室群出口安全的问题,在地质勘查的基础上,选取典型剖面进行地质特性分析,并建立合理的颗粒离散元模型,进行不同工况量变条件下的滑坡复活数值模拟。结果表明:滑面倾角急剧增大和断层发育处容易产生裂隙,且影响着滑坡启滑位置;滑面平均作用3 m水头时堆积体出现蠕滑,5 m水头时三期滑坡复活;当地震强度达到0.3g时,一级平台堆积体开始滑动,形成三期滑坡。     

雾雨作用下的非饱和边坡稳定性研究

提出了一种雾雨作用下非饱和边坡的稳定性分析方法，采用模糊综合评判理论预测挑流泄洪雾化降雨量，将有限元法应用于模拟降雨入渗引起的边坡饱和非饱和暂态渗流场；采用有限差分法分析滑坡在渗流荷载作用下的稳定性，研究中综合运用了泄洪雾化降雨量的预测结果及渗流场的模拟结果，并在力学分析中直接使用了渗流分析的有限元网格，使得渗流力学的考虑更加精确，以水布垭水电站坝区台子上滑坡为工程实例，分析了台子上滑坡在雾雨征的非饱和边坡稳定性问题，所得结论符合实际。     

渗流-应力-流变耦合作用下破碎带砂岩渗透演化规律试验研究

膝状挠曲破碎带是一些水电站坝基的主要工程地质问题。破碎带岩性为完整性较差的软弱砂岩,直接关系到坝基的变形和稳定。基于破碎带砂岩组织结构疏松、含水率较高、物理力学性能较差等特点,对渗流-应力耦合作用下流变过程中的岩石渗透特性进行测试。分析应力-应变过程中的渗透规律,研究流变过程中渗透系数演化规律,探讨渗透性演化破坏机制。得到轴向、环向和体积变形对渗透系数的影响及围压和孔隙压力对渗透特性的影响规律。结果表明:初始加载导致渗透系数快速减小,并随着非线性变形增加降低程度逐步趋缓;且环向变形比轴向变形更能灵敏地反映渗透系数演化规律;岩样非均质性引起孔隙度略有不同,加载作用导致渗透系数随时间变化存在部分波动,但整体呈线性降低;稳态流变阶段渗透系数恢复至平缓下降,说明波动对渗透系数的整体演化无显著影响,且围压增加导致渗透系数降低。