岩体结构面网格渗透张量分析方法

工程岩体的渗透特性研究是其渗流分析和稳定性设计的技术关键·作者以现场岩体渗透结构面概率模型统计资料为依据,采用离散介质方法建立典型裂隙网络模型,提出计算岩体结构面网络的等效渗透系数张量方法·应用等效连续介质模型分析方法研究区域岩体的渗流问题·针对现场的矿山边坡水文地质实体,运用该技术建立了反映岩体渗透各向异性的等效连续介质模型·实例分析表明,该技术途径不但适合工程岩体宏观渗流分析的特点,而且能够较为深刻地认识裂隙渗流的本质·     

名山组泥岩顺层边坡原位直剪试验及开挖模拟

为研究川西名山组泥岩顺层边坡在坡脚开挖后的卸荷特征,通过原位直剪试验获取了名山组泥岩的岩体破坏及强度特征,并进一步采用有限元模拟分析了坡脚开挖后顺层边坡的卸荷松动特征。结果表明:名山组泥岩的剪切破坏可分为弹性受荷阶段、裂缝发展阶段和剪切面贯通后阶段;岩体结构面强度显著低于岩石,且强度曲线特征受上覆荷载影响较大;岩石的应变软化特征较结构面更为显著,剪切面贯通后强度急剧衰减,且降幅远高于结构面;坡脚开挖卸荷后,顺层边坡的卸荷松动区主要分布于基覆界面、风化界面和临空面附近的岩层层面处,卸荷深度与切层厚度线性正相关;设计采用的边坡防护方案能有效控制位移及应力,桩前土体开挖时需注意信息化施工。     

各向异性结构面模型研究的探讨

本文从工程地质中结构面的原型出发，着重考虑了结构面的表面形态、结构面变形（法向位移及剪切位移）的约束效应及地应力作用情况等因素的相互关系，提出了在不同剪切方向的剪切过程中剪切滑移问题，建立了各向异性结构面模型，引入了伪披坡角概念，并给出了一些重要结论和计算公式，以求真实地反映岩体工程中结构面的力学性质。     

地震作用下岩体结构及岩性对高陡岩质边坡动力响应特征的影响

为研究岩体结构及岩性对高陡岩质边坡地震响应特征的影响,该文建立了均质软/硬岩边坡、层状软/硬岩边坡4个数值模型,采用有限元方法进行动力分析。通过分析边坡的动力加速度放大系数(M_(PGA)),研究岩体结构及岩性对坡内波传播特征及其动力放大效应的影响。研究结果表明:岩体结构及岩性对坡内的波传播特征具有影响,软弱夹层使波在地震坡内出现了局部放大效应;相同条件下软岩边坡的动力放大效应大于硬岩边坡,与岩体结构相比岩性对边坡动力响应影响更显著,与均质边坡相比岩性对层状边坡的地震放大效应影响更大,均质软岩与均质硬岩边坡的M_(PGA)比值小于层状软岩与层状硬岩边坡的M_(PGA)比值;软硬岩边坡均表现出一定的高程及趋表放大效应,与均质边坡相比层状边坡的高程放大效应具有明显的非线性变化特征;软弱夹层对边坡的动力放大效应具有影响,层状边坡的动力放大效应大于均质边坡。     

基于Goodman单元的顺层边坡爆破动力响应数值模拟

为了研究爆炸荷载作用下顺层边坡岩体的动力响应,采用数值模拟的方法对边坡坡面及岩体内部质点振速、应力场的分布规律进行分析,采用Goodman单元模拟岩体内部软弱结构面.结果表明：边坡台阶处坡形的变化会导致质点振速和应力值波动明显,台阶突出部位"鞭梢效应"显著,但质点振速与应力并非在边坡坡面的同一位置达到峰值,因此将质点峰值振速或应力值作为评价边坡稳定性的单一指标并不合理;岩体内部质点的动力响应规律主要与介质阻尼、结构面以及边坡形状等因素有关,结构面的存在会造成爆炸应力波的反射叠加,质点振速和应力值在结构面之前也有一定程度的放大;边坡自由面对应力波的反射叠加效应不应忽视.     

基于分数阶微积分的岩石硬性结构面蠕变本构模型

结构面普遍存在于工程岩体中,影响工程安全。对含结构面岩体的蠕变特性及本构模型的研究对揭示岩质边坡蠕变机制及边坡失稳预测具有较大的意义。利用水泥砂浆制作非贯通硬性结构面试样,进行剪切蠕变试验,并对蠕变特性进行分析。将整数阶黏壶元件改进为分数阶微积分软体元件,并替换Kelvin模型中整数阶黏壶元件,同时引入能够模拟结构面加速蠕变过程的非线性黏性元件并将其非定常化,采用元件组合方式,构建基于分数阶微积分的岩石硬性结构面蠕变本构模型。以非贯通硬性结构面和贯通型硬性结构面试样剪切蠕变试验数据为基础,分别对本构模型进行验证并对待定参数进行辨识。结果证明,试验值和预测值之间相关性程度R~2均较高,非贯通硬性结构面和贯通型硬性结构面相关性R~2分别达0.94和0.97,表明该模型能较好地模拟非贯通硬性结构面和贯通型硬性结构面岩体蠕变特性,对揭示岩质边坡蠕变机制和时效演化有重要意义。     

基于三维点云的岩体结构面自动分类与参数计算

结构面间距是岩体稳定性和力学特性分析中的一个重要参数，在岩石力学、采矿工程、边坡监测等领域的数值计算中广泛应用.本文以岩体边坡露头为研究对象，基于非接触测量获得的三维点云数据，提出一种基于密度聚类的结构面细化分类方法；在结构面粗略分组提取的基础上，通过投影变换、散乱点拟合等算法，求得结构面间距和岩体体积节理数.设计开发了结构面细化分类及间距等参数计算与分析原型系统，实际案例分析表明，本文方法可有效实现结构面的自动细化分类，并能够计算出间距等相关参数，可为岩体质量分级和岩体稳定性分析等提供方法支撑.     

损伤力学理论在岩石边坡工程中的应用研究

作者应用损伤力学理论对某铜铁矿陡边坡进行了解析;并引入损伤张量模拟岩体的不连续性,采用损伤模型的有限单元法和常规的有限单元法,对该边坡的力学特性和变形特征进行对比分析,合理地评价了由不连续面分布形成的岩体强度各向异性。     

岩土质混合高边坡稳定性分析与处治建议

岩土质混合边坡是一类常见的切方边坡,因其强烈的非均质性和各向异性,很难用单一的土体或岩体边坡稳定性分析方法来判断其整体稳定性,以湖南某高速公路一典型泥灰岩岩土质混合高边坡为背景,采用离散单元法对边坡开挖后速度场、水平位移和剪切位移的变化规律进行了研究,并分析了其稳定性,研究结果表明,边坡整体稳定,原设计的第Ⅲ-V级边坡采用锚杆框架梁对边坡加固的意义不大,建议采用SNS主动防护设计,这样既可以防止边坡的坡面和浅层破坏,又可以节约工程造价25．84％。     

应用瞬态面波预测基桩承载力

建立了桩周土的极限侧阻力标准值及极限端阻力标准与剪切波速度的相关模型。应用瞬态面波测试技术可以快速检测周土剪切波速，从而可实现单桩承载力的无损检测，简述了瞬态面波检测周土剪切波速数据采集与处理的方法技术，针对目前数据采集时必须限制道间中间距在一个波长范围内存在问题，提出了瞬态面波采集时道间距不受限制的数据处理技术。     

复杂岩体边坡关键块体搜索及开挖支护

采用非接触摄影测量技术采集某高速公路工程边坡岩体的结构面信息,导入自行开发的GeoSMA-3D系统,建立该边坡三维数值模型,从几何学角度搜索出其关键块体.用三维离散元数值计算软件3DEC模拟该边坡工程的开挖过程以及锚索支护后的开挖过程.结果表明,本岩质边坡工程开挖后,引起岩体内部应力重分布,坡体有大范围的剪切塑性区,位移矢量、速度矢量大量集中在开挖面附近的节理上,矢量的方向偏向于临空面,并呈现逐渐增加趋势,整体稳定性较差,若不对边坡采取适当支护措施,必将发生边坡整体失稳破坏;在锚索支护后,边坡的潜在滑移面被控制,边坡整体处于稳定状态.     

冻融循环作用下白云岩边坡的稳定性分析

为了探究季冻区白云岩边坡在冻融循环作用下的失稳机理,通过白云岩完整岩样的室内快速冻融循环试验、声速测试试验和单轴压缩试验,获得了不同循环次数后岩块的物理力学性质参数,结合广义Hoek-Brown岩体强度准则,利用冻融岩样的纵波波速量化冻融裂隙岩体的地质强度指标GSI和冻融扰动因子Dn,实现了将岩块的冻融力学参数向边坡裂隙岩体冻融力学参数的转化,并分析比较了岩体各参数的冻融劣化效应,最后以河北省北部山区某白云岩高边坡为背景,利用FLAC3D分析了边坡在冻融效应下的循序破坏机理。结果表明：边坡岩体的各项力学性质参数在冻融作用下均呈指数型下降趋势,其中岩体破碎度的冻融劣化效应最强;剪切塑性区主要在边坡的冻融层中产生和扩展,坡脚处的受损和变形最严重,边坡冻融破坏模式主要为表层碎裂岩块的崩落和沿冻融交界面的浅层滑塌。可见,冻融白云岩边坡的防护方案宜优先考虑从提升岩体完整性的角度入手并选用施工扰动较小的支护体系,以避免因施工扰动而造成浅层风化堆积体的滑塌。     

赣南花岗岩风化带岩土体强度特征及边坡破坏模式分析

为研究赣南地区花岗岩风化带岩土体强度特性及边坡破坏模式,采用室内岩矿鉴定、X粉晶衍射试验和电镜扫描等方法对原岩和全风化花岗岩进行矿物成分和微观结构分析,同时通过全风化花岗岩三轴固结不排水剪切试验,中风化花岗岩单轴和三轴试验对风化带岩土体的强度特征和破坏模式进行了研究。结果表明:随着围压增大,全风化花岗岩应力-应变关系发生了转型,破坏模式为先鼓胀再剪切破坏;中风化花岗岩在单轴压缩条件下经历了四个破坏阶段,三轴试验得到岩块的抗剪强度参数,经虎克布朗准则反演得到了岩体的强度参数。结合野外特征,赣南花岗岩风化带岩土体边坡失稳破坏模式主要有5种,其中坡面冲刷破坏占比较大。     

Effects of anisotropy on time-depth relation in transversely isotropic medium with a vertical axis of symmetry

It is known that rock anisotropy can significantly influence the phase and energy velocities of an elastic wave, as well as its re-flection/transmission (R/T) coefficients. As a result, it can distort the velocity analysis of seismic-reflection data. In this work we present a velocity analysis for seismic-reflection data based on the available anisotropic rock parameters. We analyzed the created errors on time-depth relation of the seismic-reflection data in neglecting rock anisotropy and/or neglecting the difference between energy velocity and phase velocity, including the case of wide-angle reflection. The calculated results show that the effect of rock anisotropy on time-depth relation of seismic-reflection data is dependent not only on the values of anisotropic parameters, but also on the space arrangement of both source and receiver-array. For all studied cases (weak, moderate or strong anisotropy), we found that the effect of rock anisotropy on time-depth relation could not be neglected. Nevertheless, for the case of weak anisotropy, the energy velocity may be replaceable by the phase velocity to obtain a very good approximation on time-depth relation. Consequently, the seismic-reflection data processing algorithm for numerical computations can be simplified.     

洛阳龙门石窟围岩风化层结构特性研究

以石窟围岩风化层弹性波速资料为基础，对其风化层结构状态进行定量化描述，得出了龙门石窟围岩风化层结构北部白云岩优于南部灰岩，围岩骨架(岩石)部分受风化破坏作用较小，风化层岩体结构性状变异主要由结构面性状变异所致的结论．及时对风化层结构面进行治理，特别是发育于雕刻品中的结构面的治理，对石窟区文物保护有着重要意义．     

水库泄洪洞岩体力学参数研究

通过室内岩石力学性质试验，现场原位岩体抗剪、变形试验和波速测试等研究，分析了水库泄洪洞洞室岩体的力学特性和变形特性．结合洞区岩体结构、构造特征及其风化程度，提出洞室区岩体力学性质基本参数，为洞室稳定性分析和工程设计施工提供了可靠依据．经施工开挖验证，所采用的工程岩体参数客观合理．     

大柴旦剪切波速与岩土体埋深关系分析

岩土体剪切波速是了解场地土动力学参数和评价场地土动力性能的重要依据。根据大柴旦地震小区划的钻孔实测剪切波速数据,研究了常规类土剪切波波速与研究区域内埋深间的关系。通过对大量剪切波速数据进行二次函数、线性函数以及幂函数三种关系的统计回归分析,最终确定二次函数作为研究区域内剪切波速与埋深间的最优统计公式。该公式可以本研究区域内一般建筑物的建设提供借鉴作用,可以在一定程度上降低将来进行建设的经济成本,可供该地区浅部地层无波速场地借鉴使用。     

光面爆破对边坡保留岩体损伤规律分析

边坡开挖爆破必然造成边坡保留岩体的损伤。通过对边坡岩体取样岩芯的数量、位置以及岩芯声波速度的测试分析,认为光面爆破线装药密度对这种损伤作用有较大影响,同时岩体本身的缺陷(层理、片理、断层、节理等)也会增大这种影响作用,在选择边坡位置时应尽量选择岩体强度大,本身缺陷小的岩层。所得结果可为爆破设计和边坡稳定分析和维护提供参考。     

强风化云母石英片岩力学参数确定方法

为合理、有效地确定强风化云母石英片岩的岩体力学参数,在工程经验类比法的前提下,以现场原位试验为手段,研究以霍克-布朗强度准则为基础的经验公式法获取参数的可行性。结果表明：一般边坡工程采用经验公式法确定参数是可行的,对于重要边坡工程则应以现场原位试验为主确定参数,从而为获得软弱岩体力学强度参数提供一条可靠途径。