爆炸冲击作用导致岩体损伤的模型试验研究

岩土体开挖与围岩保护是岩土工程中两项重要内容,但在具体工程中普遍存在开挖和保护岩体的相互矛盾。本文针对以上矛盾来研究爆炸冲击作用导致岩体损伤及其力学特性的演化。文中采用实验室控制条件下的模型实验方法,在爆前及爆后对试件分别进行取芯检测,通过对芯样的各项力学性能指标的测量,研究爆破冲击载荷在预留岩体不同位置所造成损伤程度大小,同时还对现场采集的岩样进行了同样的试验研究。文中最后给出了利用试验所得出的各项结果来计算损伤变量值的方法,并且利用该方法计算得到了岩体在经过爆炸冲击载荷作用后的损伤值。该研究对于高陡边坡的爆破以及支护设计具有一定的意义。     

损伤导致的节理岩体渗流模型

岩体内部含有大量节理裂隙,当岩体受到扰动后,这些节理裂隙将张开、扩展并贯通,形成渗流通道,这使得岩体渗透性发生急剧变化。为了描述这种由节理裂隙扩展导致的岩体渗流场发生的变化,将这些节理裂隙看作岩体内部损伤,假设渗透张量与损伤张量主轴重合。在渗透张量主空间内,认为岩体在一个主方向上的渗透系数决定于其它两个主方向上的损伤,建立了相应的损伤与渗透系数之间的关系。在外部荷载作用下,损伤将发生演化,从而导致渗透系数也发生演化。为了描述这种渗透系数演化过程,采用已有的损伤演化方程,通过渗透系数与损伤之间的定量关系,来刻划岩体扰动过程中渗透系数的变化规律。通过与已有数据对比分析,本文所发展的损伤导致的岩体渗流模型是合理的,能有效地反映节理裂隙发育对岩体渗透性的影响。     

岩体中爆炸与冲击下的破坏研究

阐明了揭示岩体中爆炸与冲击真实的变形与破坏过程必须继续研究基于微观物理原理和细观物理力学的理论。建立简单工程实用的介质在爆炸和 冲击作用下的统一的分阶段连贯的不同时空尺寸的动力构模型，必须研究材料爆炸和冲击下的在不同的特征能量尺度及其传输速度下统一的分阶段连贯的动力破坏过程和动力破坏准则。     

岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤软科学分析方法

将损伤力学与断裂理论相结合，通过对近裂尖瞬态应力场近似表达的推导，提出了岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤力学分析理论，建立了岩体蠕变裂纹扩展的损伤累积模型，这一分析理论和模型可用于蠕变主裂纹起裂时间的预测以及裂纹时效扩展特征的分析。     

光面爆破岩体损伤和开裂面形态分析

利用断裂与损伤力学理论，讨论了炮孔围岩中的应力场、损伤场和主裂纹开裂长度与炮孔内爆生气体膨胀压力的关系，从而可根据对围岩稳定性的要求和尽可能增大炮孔间距，提高施工速度，降低生产成本的原则来设计、优化爆破参数、装药结构和选择合适的炸药，指导生产实践。     

岩体力学参数的损伤—反分析优化性研究

岩体力学参数一直是困扰岩石力学和数值计算深入研究的难题,它在很大程度上决定了数值计算结果的准确性,客观性和实用性。本文在岩体损伤力学描述的基础上,提出了弹性波波速,损伤力学和反分析相结合的优化方法。     

基于岩体损伤的Hoek-Brown强度准则修正应用

对2002版Hoek-Brown强度准则中扰动系数D和地质力学指标GSI的估值进行统计了分析,发现D的估值较GSI的估值离散性大。指出了有关改进公式对岩体扰动性量化的缺点,建立了以岩石强度损伤指标Ds、岩体完整性损伤指标Dv和岩石平均泊松比珔μ为参量来量化扰动系数D值的非线性公式。提出的量化公式考虑了三种指标间的耦合作用,减少了单一指标量化的不确定性风险。以利比里亚邦矿岩体力学参数研究为例,分别用提出的改进公式和其他方法对工程岩体参数的进行估算,计算结果表明所提出的公式更能反映岩体受到的不同扰动程度。对比计算结果,进一步论证公式的合理性,以期为同类工程提供借鉴。     

岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤力学分析方法

将损伤力学与断裂理论相结合，通过对近裂尖瞬态应力场近似表达的推导，提出了岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤力学分析理论，建立了岩体蠕变裂纹扩展的损伤累积模型．这一分析理论和模型可用于蠕变主裂纹起裂时间的预测以及裂纹时效扩展特征的分析．     

岩体爆破损伤计算公式的改进

岩体爆破损伤具有时变累积特性,且爆破损伤增量大小是以本次爆破作用前岩体宏观力学参数水平为前提,据此对经典爆破损伤计算公式进行改进。工程应用情况表明:岩体爆破损伤经典算法的计算结果偏于保守,在一定程度上会阻碍爆破开挖效益最大化;爆破损伤改进算法可反映岩体内部孔洞、裂隙等缺陷在爆破动荷载作用下的闭合、密实现象,且更能体现岩体中声波速度的变化幅度,其工程应用效果良好。     

层状岩体各向异性损伤模型及验证

为推导层状岩体各向异性损伤模型,研究损伤对层状岩体力学参数的劣化程度,通过层面局部坐标系下的两组损伤变量对横观各向同性弹性本构方程进行修正,经坐标转换形成整体坐标系下的损伤本构方程,采用室内单轴压缩试验和三轴压缩试验结果验证该损伤模型的合理性。研究结果表明:(1)通过层状岩体损伤模型计算所得的强度和变形参数均可较好地反映试验结果,并具有各向异性,计算出的应力-应变曲线与试验结果吻合较好;(2)通过该损伤模型,仅需层面倾角为0°和90°时的两组变形参数即可求解各倾角下的应力-应变关系;(3)通过对摩尔-库伦屈服准则中的参数进行损伤劣化修正,可对试件破坏后的力学行为进行预测。研究结果对于层状岩体的试验研究、理论计算和工程建设具有一定的指导意义。     

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．     

脆弹粘性岩体高边坡稳定的损伤断裂力学机制研究

边坡工程岩体的力学性态与其所处的应力环境、物理环境以及开挖施工卸荷坡邦岩体变形的时空效应等许多因素密切相关．因而，似本文研讨的闪云斜长花岗岩这类脆弹粘性岩体高边坡工程坡邦卸荷带岩体的稳定问题，从损伤、断裂力学的观点言，本质上反映了三方面的力学机制，即：（１）边坡分部开挖引起坡邦岩体的卸荷损伤、断裂效应；（２）二次应力场作用下坡邦岩体产生的损伤、断裂时效变形与蠕变扩容；以及（３）在高地应力区，脆弹粘性岩体因开挖导致与其应变能骤然急剧释放有关的地动力作用．本文结合长江三峡高边坡船闸工程的岩体稳定问题，拟就上述的前两个方面的研究工作进展作一简要论述．     

考虑地应力修正的岩体损伤评价

传统的岩体质量评价体系不考虑或仅从破坏角度考虑地应力的影响.为了反映岩体损伤演化过程,针对深部岩体在自重应力场和构造应力场的作用情况,提出地应力的修正计算方法;根据Mohr-Coulomb准则,引入破坏接近度的概念,提出修正地应力造成的岩体损伤评价方法,并与岩体损伤破坏评价5个等级对应,建立了Q值与岩体损伤等级对应关系.     

卸荷岩体损伤断裂力学分析及其参数研究

研究了岩体在拉剪应力作用下裂缝尖端的亚损伤区大小,以及亚损伤缝的长度－ 通过损伤分析,给出了损伤岩体的变形模量,以及损伤扩展的变形模量,并且将岩体的连通率与变形模量联系起来,这是对岩体力学损伤分析的有效补充－     

爆炸荷载作用下装配式钢筋混凝土板抗爆性能试验研究

随着装配式结构的提出与发展,装配式钢筋混凝土(PC)叠合板的应用也愈加广泛.为研究PC板的抗爆特性,开展了不同比例距离爆距作用下(1.0 m/kg1/3、0.8 m/kg1/3和0.6 m/kg1/3)PC板的现场爆炸试验,并与相同比例爆距下普通钢筋混凝土(RC)板的抗爆试验结果进行对比,从而比较分析两者的抗爆性能.具...     

岩石的非线性流变损伤模型及其应用研究

文章从损伤角度研究岩石在拉压作用下变形破坏的非线性特性,基于割线模量法定义损伤变量,建立岩石非线性流变损伤本构方程,并通过拉伸模拟计算及边坡损伤计算分析验证损伤模型。     

高边坡节理岩体地质力学模型试验研究

按弹塑性体相似判据和破坏阶段相似判据确立相似常数,模拟山体形态、结构面和岩石物理力学性质、地应力、边界条件和埋设测点,建立三维模型,模拟开挖卸荷过程,监测边坡形态、地应力释放和山体应变,认识到边坡变形的主要因素、变形延时和变形量、变形与就算力释放的关系及山体应力应变明显变化的范围     

节理岩体损伤与分形几何的关系

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟了岩体内的损伤节理分布，并从分形几何角度出发给予定量描述，由分形维数和节理方位定义损伤张量。     

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.     

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