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.     

工程岩体抗剪强度参数的数值分析及应用

借助于地质调查和简便易行的力学实验确定复杂岩体的力学参数是岩石力学积极探索与研究的方向之一 ,根据典型的岩体结构概化模型 ,模拟现场岩体力学实验可以达到简便易行和完成大批量试验的目的 .本文使用数值分析方法 ,模拟了节理—岩桥组合剪切实验过程 ,计算了岩体抗剪切破坏强度参数并应用于工程实践     

卸荷岩体力学参数劣化规律的细观损伤分析

基于细观损伤力学和卸荷岩体力学理论,以铜坑矿92号矿体连续卸荷开挖试验采场岩体力学参数为初始值,运用RFPA软件,建立岩体卸荷计算的等效数值模型,并对分步连续卸荷进行计算,研究岩体卸荷破坏过程和声发射效应,得到卸荷岩体力学参数的变化曲线以及卸荷岩体力学参数的劣化规律.研究结果表明:卸荷第19步即卸荷量为3.8 MPa时,岩体发生破坏失稳;在卸荷过程中,岩体力学参数均呈逐渐弱化的趋势,其中内摩擦角、黏聚力和弹性模量随卸荷的推进逐渐减小,最终值分别相当于初始值的54％,50％和52％;泊松比则逐渐增大,最终值相当于初始值的1.16倍.这表明卸荷效应劣化了岩体力学参数,得到的卸荷岩体力学参数劣化规律拟合曲线和方程为采动卸荷力学响应的动态分析提供了依据.     

基于REV的岩质边坡力学参数模拟试验方法

从岩体宏观连续性假设出发,引入岩体表征单元体(REV)概念.首先根据岩块的三轴与卸载回弹试验以及结构面的室内直剪试验确定其基本力学参数;然后以数值模拟试验方法,依据当岩体区域体积达到并超过岩体REV尺寸时其力学性质趋于稳定的变化规律,对岩质边坡岩体REV的存在以及大小进行确定;最后根据满足REV尺寸的三维模型最终计算出对应边坡岩体的力学参数.     

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。     

大型露天终了边坡稳定性分析与加固方案优化

基于正交试验设计、有限元分析与RBF神经网络理论建立露天边坡岩体力学参数反演模型,形成露天边坡岩体力学参数分析方法;基于MIDAS/GTS大型数值计算平台建立露天边坡三维稳定性分析模型,形成露天边坡稳定性分析方法。选择典型矿山,对露天矿山终了边坡的岩体力学参数和边坡的稳定性进行分析,提出可行的加固方案,并通过数值计算分析与经济效果评价提出合理的加固措施。研究结果表明:该研究方法对类似工程研究有借鉴意义。     

群锚加固机理与效果数值仿真试验研究

在“单锚的力学模型与数值试验分析”的基础上，应用引进的大型岩土工程数值仿真分析软件，对群锚的机理与加固效果以及影响因素进行了系统的数值仿真试验研究；并应用多种岩体力学对数值试验验证的群锚加固机理进行了解释与分析；对岩体变形模量、砂浆强度、岩体Ｃ、Φ值、预应力吨位、群锚间距等重要参数对锚固效果的影响作了有意义分析与探讨。     

煤体细观损伤理论分析与数值模拟研究

裂隙是煤岩体在采掘过程中表现出的一种基本的力学现象。为了探究煤岩体的损伤程度和裂隙在受载情况下的发育情况,本文通过理论与实验室试验结合的方法:首先研究了煤岩的孔隙率和损伤力学的基本理论,建立了损伤演化的基本模型;然后,应用了实验室单轴循环加卸载试验与数值模拟相结合的方法进行研究,通过单轴压缩试验,表述煤岩体应力应变全过程曲线示意图,并且分析得到裂隙发育的三种主要阶段。研究结果表明:微裂隙的发育受轴向应变率与围压的共同影响,宏观裂隙的发育主要集中在与轴向成20°~40°的区域内。     

节理岩体宏观力学参数尺寸效应的数值试验

基于Mont-Carlo法,建立了节理岩体的结构面网络,采用RFPA2D-DIP数值模拟软件把生成的网络图转化为有限元网格,从而建立能反映材料细观结构的数值模型.对其中6个不同尺寸的节理岩体试件进行单轴受压数值模拟试验,分析了不同尺寸节理岩体应力与应变之间的关系,以及抗压强度和变形模量的尺寸效应,并对岩体的破坏过程进行了研究,描述了1500mm×1500mm岩体的破坏过程.结果表明,随着岩体尺寸的增大其抗压强度和变形模量均减小,但变化幅度却越来越小,抗压强度随尺寸增大趋于稳定的速度更快,并得出了指数衰减的拟合关系式,不同尺寸岩体的破坏过程大致相同.该研究方法为节理岩体宏观力学参数的研究提供了一种新方法.     

三峡卸荷岩体宏观力学参数三维数值模拟

通过对岩体“试件”的三维数值模拟，研究了三峡工程永久船闸高边坡岩体在卸荷应力状态下的应力应变关系，并与试验结果进行了比较，获得了满意的结果，最后确定了岩体在卸荷应力状态下的宏观力学参数。     

数值模拟在岩石力学常规试验中的应用

用岩石破坏过程分析系统(RFPA)对岩石材料的抗压、抗拉、抗剪等几个基本岩石力学实验项目进行了数值实验,通过数值实验再现了岩石材料的破坏现象和破坏过程.同时也证明了利用数值实验,可以代替在材料试验机上进行的一些基本材料破坏力学实验教学项目,可使学生通过自己动手实验,得到许多在实验室实验中观察不到的重要信息,对实验过程和结果加深印象和理解.     

MTS数字程控伺服岩石刚性试验机功能开发

介绍了以美国 MTS 815 Teststar型程控伺服单轴岩石刚性试验机为基本设备 ,配套开发的常规三轴、真三轴和直剪试验等功能组成的一个多功能数字程控伺服岩石力学试验系统的结构和性能。     

层状盐岩力学特性与蠕变机理研究

对层状盐岩力学特性进行实验与分析,获取相应的力学特征参数,是盐岩地下溶腔蠕变特性数值模拟的必要步骤,是数值计算中力学模型的组成要素。本文通过单轴压缩、三轴压缩和压缩蠕变等实验,获取层状盐岩短期强度特性和长期蠕变特性的力学特征参数,为盐岩蠕变模拟提供必要的参数支持。在此基础上,本文对层状盐岩蠕变机理进行分析,并将对盐岩蠕变率方程进行解析,为构建盐岩蠕变本构模型作铺垫。     

FLAC在地下巷道离层破坏非线性数值模拟中的应用

岩体力学问题的决策所涉及的因素如地质、岩体结构特征、岩体力学性质、工程特征、生产、施工及其它信息大多数都是不确定的 ,也就是说以上这些信息呈模糊性、随机性、未确定性和不完全性。本文主要探讨岩石力学非线性计算软件—FLAC2D3 .3在地下巷道层破坏数值计算中的应用。     

一种基于数值流形法的模拟岩体结构面新方法

利用数值流形方法可以方便有效地统一处理连续和非连续变形分析的优点,借鉴Goodman单元的相关理论,提出一种基于数值流形方法的模拟节理、裂隙和软弱夹层等岩体结构面的新方法,极大简化了含岩体结构面的复杂岩体工程的前处理及分析过程.算例分析表明了该方法的正确性和有效性.     

深部软岩巷道锚注联合支护技术研究

基于千米埋深的唐口煤矿巷道围岩矿物成分分析、岩石力学性质试验及地应力测试的结果,提出了采用锚注联合支护方案进行深部高应力膨胀性软岩巷道支护设计。通过FLAC 3D数值模拟,验证支护设计的可行性和优化支护参数;通过矿压监测,评价支护设计的合理性和支护效果。工程实践表明,锚注联合支护技术有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

大冶铁矿露天岩体粘聚力模糊综合评价研究

岩体结构性和非均质性决定力学参数c，φ是各个因素作用下一个综合值，同时由于影响因素繁多、机理复杂和工程地质条件的复杂性，c，φ具有很强的模糊性。影响岩体的力学性质的因素很多，对于边坡问题主要因素有岩块力学性质、结构面的自然特征、岩体结构、水文地质条件、风化作用、爆破作用等。这些因素本身就具有很强的模糊性。文中结合黄大冶铁矿采场边坡工程，根据边坡岩体所处工程地质环境，采用多级多因素模糊综合评价法区分不同因素对边坡影响大小综合处理得到合理的力学参数。     

岩石力学实验课的教学改革研究

从岩石力学实验课的实验教学改革、岩石力学实验在实践中应用、教学效果追求高质量、课程建设研究几方面提出了一些看法,对从事该研究的人员具有一定的意义。     

露天矿边坡损伤与可靠性变化规律的数值分析

以鞍钢眼前山露天铁矿南帮节理岩体边坡为工程背景,综合应用FLAC-3D、损伤力学、断裂力学和可靠性分析等多项理论和方法,系统研究了露天矿边坡的节理岩体伴随采矿开挖的概率损伤分析程序,定量揭示了边坡岩体概率损伤分布及演化规律。综合考虑节理、岩石和岩体初始损伤状态的抗剪强度,结合露天矿开挖的FLAC-3D模拟与损伤断裂力学分析,根据Monte-Carlo原理和极限平衡理论建立了露天矿节理岩体边坡的三维稳定性和可靠性动态评价模型,探讨了眼前山铁矿南帮 21 m铁路运输平台的节理岩体边坡在矿山不同开采深度的稳定性和可靠性的动态变化规律。