岩体力学强度参数选取方法研究

在工程岩体数值模拟中,为了选取合理的岩体力学参数,克服传统经验折减法的不足,文章引入模糊数学法对所用岩石的力学强度参数进行折减。取某矿一条代表性矿脉的4种岩石,通过室内劈裂拉伸试验、抗压和剪切等试验获得了这4种岩石的力学强度参数;采用文中方法进行计算,求得折减系数,由此得到新的岩石力学参数。根据计算所得的岩体力学参数,运用FLAC 3D对该矿700中段运输大巷巷道开挖不支护和实施锚喷支护后的围岩塑性区分布进行数值模拟,其模拟结果与现场观测的情况基本一致,表明该方法是一种有效合理的方法。     

坝基岩体力学参数的PSO-ABAQUS联合反演

为解决常规试验和工程类比法确定坝基岩体力学参数与实际情况不符的问题,提出基于粒子群优化算法(PSO)和ABAQUS的坝基岩体力学参数联合反演算法,给出该联合反演算法的具体实施流程并编制相应的FORTRAN计算程序,构建了坝基岩体力学参数的数学反演模型,实现了基于施工和运行期实测变形资料的坝基岩体力学参数PSO-ABAQUS联合反演。算例分析表明,PSO-ABAQUS联合反演法简便易行、反演效率较高,是一种用于合理确定坝基岩体力学参数的通用方法。     

岩体隧洞损伤破坏过程实验及其颗粒流数值模拟

在以往有关节理模型实验和数值模拟的研究基础上,设计了几组含孔洞节理模型材料的压缩实验,并采用颗粒流软件Partide Flow Code(PFC2D)对模型实验过程进行数值模拟.以模型实验应力-应变曲线与数值模拟的曲线吻合作为PFC细观力学参数选取的准则,并利用获得的力学参数对含孔洞节理岩体破坏过程进行数值再现.分析了...     

确定岩体力学参数先验分布的随机加权Bayes方法

岩体力学参数在进行Bayes法统计时必须利用先验分布,但经常出现先验信息少而不能确定先验分布的情况.为了解决小样本条件下先验分布确定的问题,采用随机加权重采样技术,产生岩体力学参数再生样本来模拟先验信息的总体分布,从而获得岩体力学参数先验信息统计分布的均值与方差,将其与当前样本分布信息代入贝叶斯公式,从而实现了对岩体力学参数后验分布的确定.仿真算例证明,这种方法在进行岩体力学参数估计时比经典参数估计方法有更高的精确性.     

基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟

为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数据的拟合获得模型参数.拟合结果表明,指数超弹性模型能够准确描述牙周膜的非线性力学行为.同时,通过有限元分析所获计算结果分别与4组牙周膜剪切实验结果的对比,验证了所开发的牙周膜指数超弹性模型UMAT子程序的正确性.经临床口腔正畸模拟结果显示,在正畸载荷作用下,牙周膜的应力主要集中在牙颈和根尖处.     

煤巷片帮类型及锚固机理研究

根据软弱岩体的力学行为特征,分析了两帮的主要破坏失稳形式,并提出了形成厚、宽比大于薄板的锚固墙(或锚固块)的锚杆支护观点,从而使破碎岩体较高的抗压和抗剪切能力得以较好发挥;并据此推导出了锚杆长度、间距、排距等几何参数以及锚杆的锚固力、杆体强度等力学参数的确定方法。     

Bandis经验公式修正及其应用

针对三维离散元程序中刚度参数合理选取方法及其应用开展研究.通过理论分析,给出了结构面剪切刚度及法向刚度的理论公式;结合室内剪切试验研究和数值分析,得到了符合工程实际的剪切刚度修正Bandis经验公式及法向刚度参数经验公式,从而明确提出了一种结构面刚度参数的选取方法;通过实际工程边坡稳定性分析,探究了基于上述方法选取的参数对实际工程模拟的适用性.研究表明,岩体结构面刚度参数是应力的函数,修正Bandis经验公式能够较为完善地表征剪切破坏前结构面的剪切刚度变化规律;利用编制FISH程序使刚度参数随应力变化而改变的方法,使3DEC软件对工程岩体变形特征的模拟更加符合实际,从而验证了该方法的合理性.     

样本单元法及层状含裂隙岩体力学参数的确定

基于大量野外调查和室内研究,对层状岩体的岩性组合特征,软弱夹层、裂隙的分布规律以及岩体结构特征进行分析、研究、分区分类并建立相应的样本单元。提出了用数值分析方法模拟现场大型试验的“样本单元法”,根据岩块力学参数来获得含裂隙岩体的力学参数。     

基于声波信息预测岩体力学参数的研究

基于Hoek-Brown强度准则中运用地质强度指标GSI求取岩体力学参数的方法。通过改进构建起钻孔声波测试所得岩体纵波波速vmp,岩石单轴饱和抗压强度σc与GSI值之间的函数关系,并应用于Hoek-Brown强度准则预测了沙坨水电站大坝坝基岩体力学参数,结果显示预测值与实验测试值之间基本吻合。该方法为资料不足情况下探知岩体力学参数提供了一种参考方式。     

节理岩体强度参数的数值模拟及工程应用

采用数值模拟方法模拟含不同倾角层理面的岩体在抗拉、抗压试验下的破坏过程,从受力、变形和破坏的角度出发,解释节理岩体的破坏机理。在此基础上选取一种层理结构分布明显的岩样,完成常规力学参数下的实验测试与分析,并对数值模拟结果和实验结果进行比较和相关分析。研究结果表明:随层理面倾角的增大,单轴抗压强度先减小后增大,呈U型变化趋势;随层理面倾角的增大,单轴抗拉强度呈递减趋势;数值模拟结果得出单轴抗压强度和抗拉强度的各向异性系数分别为0.72和0.24;数值模拟结果与试验测试数据较吻合,为实际工程中复杂节理岩体强度参数的合理确定提供了一条新的途径。     

三向应力下长石石英砂岩凯塞尔效应试验研究

用单轴压缩试验测试岩石凯塞尔效应特征 ,进而确定岩体地应力状态的方法 ,在岩体工程实践中得到广泛的应用。然而实际岩体几乎都处于三向地应力状态 ,岩石在三向压缩下的凯塞尔效应特征如何 ,直接关系到利用该方法测定的岩体地应力的可靠性。作者根据长石石英砂岩在三向压缩下的凯塞尔效应测试资料 ,对长石石英砂岩的三轴凯塞尔效应进行了分析 ,得到了长石石英砂岩凯塞尔效应与围压的关系 ,三轴压应力状态和单轴压缩应力状态下该类岩石凯塞尔效应的区别     

单向荷载下确定岩体损伤参数的可行性研究

从工程地质的观点出发 ,运用分析损伤的基本思想 ,系统分析了单向荷载下确定岩体损伤参数的可行性 ,认为在单向荷载下不能确定岩体的初始损伤参数 ,但可以得到试件的损伤演化方程。提出了将此方程用于建立岩体损伤演化方程的技术路线和前提条件     

水压致裂作用下岩体参数对裂纹扩展影响的数值模拟

应用真实破裂过程分析系统RFPA2D20-Flow,以赋予材料非均匀性为特点,采用有限元计算方法,创建渗流-应力-损伤耦合模型.模拟分析了不同层理角度及不同岩石强度的非均质层理岩体在孔隙水压力作用下的水压致裂过程,描述了这两种岩体参数对拉伸裂缝萌生及扩展的影响趋势.模拟分析结果表明,层理角度和岩石强度对水压致裂作用下层理岩体裂纹扩展模式及岩体稳定性的影响是不可忽略的;随着层理角度的增加,最大主应力及层理弱面分别对压裂裂纹的萌生和扩展起主要控制作用;在同一层理角度条件下,随着岩石强度的减小,层理岩体的稳定性降低,其破裂模式亦产生较大的变化.     

节理岩体力学参数确定的数值试验方法

为解决现场或室内试验条件下难以测试大尺度岩体并确定其参数的问题,总结提出了应用数值试验方法确定节理岩体宏观力学参数的方法流程.即将节理岩体单元离散为岩块和节理两种类型,通过室内试验分别研究其力学特性,再把岩块和节理进行组合形成岩体,通过数值计算得出节理岩体的力学特性.将这套方法应用到贵州省某高速公路岩质边坡的岩体参数优化分析中,研究了试件尺寸、各向异性、岩块及节理力学参数等对岩体宏观力学参数的影响.数值试验方法为工程节理岩体参数的确定和优化提供了一种新的思路.     

Intelligent interpretation of digital images of rock joints based on pattern recognition

As a composition of rockmass,structural planes are one of the chief factors that can largely control the mechanical response of rockmass and its models of deformation and failure under the action of engineering load.Rock joints are a typical sort of structural planes,which are numerous,random and universal in the rockmass.So the measurement and statistics of rock joints are the basics for classifying rockmass grades,evaluating rockmass quality,and selecting physico-mechanical parameters of rockmass.However,the traditional in situ investigation using manual measuring tools is inefficient and costly.In order to improve the above-mentioned status,new methods to measure joints should be developed,which should be efficient,simple and convenient.The rapid developments of modern digital photography and digital image processing make it possible that digital photograph devices such as digital cameras or digital videos can be used to measure joints.So based on theories and methods of pattern recognition and image processing,the intelligent interpretation of digital images of rock joints is studied,and the corresponding computational method is also put forward for the first time.The procedure and results of intelligent interpretation of a joint image have been discussed in detail.     

切眼围岩破坏规律研究

针对目前切眼围岩破坏的问题,对切眼围岩类型进行总结,得出切眼围岩的基本模型。为求解切眼围岩的破坏原因,运用自行开发研究的岩石破裂过程分析(RFPA^2D)系统,对切眼围岩破坏过程进行了数值模拟研究,通过对切眼围岩的初始裂缝形成、发展及最终破坏模式进行分析,得出不同条件下切眼围岩的破坏规律。结果表明,切眼由于其断面形状和围岩组成结构的不同关系,其破裂结果与其他巷道破坏模式明显不同。     

破碎围岩中单拱隧道荷载计算的理论解

按岩体结构观点对隧道围岩进行分类,将其分为连续介质围岩、碎裂介质围岩、块裂介质围岩和板裂介质围岩等类型,其中碎裂介质围岩、块裂介质围岩和板裂介质围岩合称为破碎围岩,进而确定不同类型破碎围岩中隧道荷载计算的力学模型,求出了破碎围岩中隧道荷载计算的理论解,并将板裂介质围岩中隧道荷载理论运用于实际工程的计算.结果表明,计算值与实测值较吻合.     

刻槽法拾取岩样横波波速的试验方法

在小尺寸试件拾取横波难度高的情况下,根据波的传播规律,通过试件底部界面刻槽的方法,对反射纵波形成绕射,消除了反射纵波对横波初至的干扰,成功地实现了利用纵波探头拾取小尺寸岩样横波速度的测试.通过试验,利用纵波探头获得了岩样的横波速度参数,计算了横波速度各向异性系数.研究表明,层状结构岩石横波速度变化规律与纵波速度变化规律相似,即遵循椭圆方程的规律.通过顺层方向纵、横波速度的比值分析,证明试件底部界面刻槽测试横波的测试方法是合理的.     

高边坡岩体结构面各向异性检测与稳定性分析

针对风化边坡岩体内存在对岩体强度有重要影响的定向排列裂隙结构软弱面及剪切带，从而导致边坡岩体的剪切波速度各向异性，分析了各向异性介质中弹性波的传播特征，论证了应用弹性波技术探测岩体结构面及其各向异性的可行性，提出了基于纵波震源、地震转换波技术的岩体结构面检测技术及动力学特性各向异性的测试方法，以西南某高速公路岩体边坡工程为例进行检测研究。研究结果表明：边坡结构面的反射波场具有各向异性特征，转换横波分量能量、频谱特征、测线交点处的闲合差是反映地层各向异性的重要指标参数；采用瞬态面波法可以反映岩体动力特性的各向异性特征。采用所提出的方法可以有效地反映边坡结构面度其各向异性，以确保边坡岩体的动力稳定。     

确定煤矿巷道围岩完整性的一种新方法

在分析地质构造形态与构造结构面关系的基础上,提出了确定煤矿巷道围岩完整性的新方法.通过对现场实测资料回归分析,依据煤层底板等高线的曲率半径或断层法向落差及距断层面的距离得出相应的岩体完整性指数.