基于离散裂隙网络与离散元耦合方法的礼让隧道岩体力学参数确定

为了准确地确定礼让隧道节理岩体力学参数,采用3DEC程序中离散裂隙网络(discrete fracture network, DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型。在此基础上,结合室内岩石、节理力学试验,运用等效岩体技术及3DEC程序,建立基于离散裂隙网络-离散元(discrete fracture network-discrete element method,DFN-DEM)耦合方法的等效岩体模型,并构建反映工程岩体节理分布特征的多尺度等效节理岩体计算模型;通过对多尺度等效节理岩体计算模型进行单轴压缩试验,获取岩体峰前及峰后的力学性质,分析节理岩体的尺寸效应、各向异性、表征单元体及等效岩体力学参数。结果表明:DFN-DEM耦合技术解决了非贯通节理的建模问题;随着等效岩体尺度增大,节理岩体峰值强度、弹性模量逐渐减小,各向异性特性逐渐减弱,且尺度达到5 m×5 m×10 m趋于稳定得到表征单元体;表征单元体尺度下等效岩体力学参数为弹性模量9 GPa、单轴抗压强度0.7 MPa、内摩擦角25°、黏聚力0.3 MPa、抗拉强度0.12 MPa,与Hoek-Brown强度准则所得力学参数对比,两者较为接近。该法为研究工程岩体的稳定性提供了数据基础。     

岩体动静力稳定分析的三维离散元数值模型

离散单元法是一种适用于不连续岩体稳定分析的数值方法，可用于模拟岩体的大变形及系统的失稳破坏过程。提出了一种可用于岩体动静力稳定分析的三维离散元模型的凸多面体角边修圆模式及接触关系检测算法，此法将接触区域分为角区域、边区域和面区域，采用分级检索。对于接触刚度、阻尼系数、时步等参数作了讨论，同时建立了相应的动力学模型，并验证了振动台上的两刚块振动实验结果。结果表明：计算所得的加速度、位移过程曲线与试验结果吻合较好。该模型可分析在静力与动力作用下岩体的大变形失稳过程。     

裂隙岩体边坡开挖卸荷稳定性离散元数值模拟研究

工程岩体边坡中伴生着大量随机裂隙,开挖卸荷很容易导致裂隙扩展,最终导致边坡失稳.但卸荷边坡稳定性涉及断裂力学、岩体力学、地质工程、水力学等多个学科,很难精确分析.针对裂隙岩体边坡,借助离散元方法定义裂隙密度,分析应力水平、台阶高度、裂隙密度等不同因素对边坡卸荷程度的影响.研究结果表明：开挖过程中,当应力水平由0.5 MPa增至2 MPa时,开挖面处最小主应力由0.01 MPa增加到0.2 MPa,最大位移由1.4 cm增加到6.5 cm;随着台阶高度减小,卸荷产生的拉应力区范围减小,变形主要位于中下部岩体;当裂隙密度增大时,边坡最大位移由1.4 cm增至5.5 cm,裂隙沿着优势面贯通趋势越明显.研究成果可为裂隙岩体边坡开挖卸荷变形控制提供参考.     

岩体离散裂隙网络渗流应力耦合分析

裂隙渗流具有沿裂隙网络做定向移动的特点,用非连续介质方法分析裂隙岩体渗流应力耦合更符合工程实际.本文以人工模拟的随机裂隙网络为对象,应用离散裂隙网络模型和节理单元模型,以裂隙开度变化为纽带,同时考虑渗透静水压力和动水压力的影响,研究水位变化条件下裂隙岩体渗流应力耦合特性.算例表明,考虑耦合作用时,岩体内部结点水头、结点应力和岩体渗流量会发生相应改变.岩体中水头大的裂隙段,耦合作用更加明显.在高坝工程岩体渗流分析和岩体稳定评价计算中,应当考虑渗流应力的耦合作用.     

加锚节理岩体的复合界面元模型

利用界面元法来研究岩体中的不连续问题是非常有效的。文章研究了节理岩体作为复合块体的等效模型,建立了包含层状节理的复合界面元分析模型,并研究了包含锚杆界面的加锚岩体复合界面元非线性分析模型;针对锚杆所穿越节理面有可能相接触和张开2种情形,分析了锚杆在节理面的抗剪作用机理,导出了相应的弹塑性矩阵。给出的算例表明该法是适用有效的。     

节理边坡渗流离散元模拟及边坡可靠性分析

采用定性研究和定量分析相结合的方法，对地下水对节理边坡稳定性的影响进行了较为全面的研究。首先采用离散元方法进行了节理边坡地下水流动的数值模拟；其次用不确定性方法——模糊点估计方法对有水和无水作用两种情况下的边坡稳定性进行了模糊随机可靠性对比分析。研究表明，地下水的存在使边坡的破坏面积增大，破坏概率剧增，边坡可靠性指标极大地降低，因此地下水对节理边坡稳定性具有不可忽视的作用。     

裂隙岩体几何和力学表征单元体尺寸的颗粒流分析

确定裂隙岩体的表征单元体尺寸对于准确分析工程尺度裂隙岩体的结构特性和力学特性非常重要.根据加拿大Brockville铁路隧道内裂隙分布的地质参数,采用Monte-Carlo法构建大尺寸的裂隙网络模型,计算不同尺寸裂隙网络模型的单位体积内的裂隙面积(P32)和单位体积内的裂隙数量(P31),确定裂隙岩体的几何表征单元体尺...     

基于离散元方法的层理发育地层水力裂缝扩展规律

层理发育是页岩储层的典型特征,水力裂缝能否穿过层理面继续扩展决定了裂缝形态的复杂程度,其中层理强度是影响水力裂缝穿层行为的关键因素。为了探究层理强度对水力裂缝穿层行为的影响,采用块体离散元方法,分别计算了层理面的抗剪强度(黏聚力)和抗拉强度对水力裂缝在层状地层内扩展行为的影响。结果表明,水力裂缝遇到水平层理后的形态可分为转向层理面扩展和继续竖向扩展两种类型。层理面强度对水力裂缝的穿层能力具有显著影响,当层理面的抗拉强度和抗剪强度均较低时,水力裂缝的穿层能力差,水力裂缝不能穿过层理;当层理面的抗拉强度和抗剪强度均较高时,水力裂缝的穿层能力增强,水力裂缝穿过层理面扩展;当层理面的某一个强度较低时(抗拉或抗剪),则低强度因素成为主控因素,另一强度参数的增加不会改变水力裂缝的穿层能力。厘清了层理强度对水力裂缝穿层行为的影响,对层理发育地层的水力压裂施工具有重要的理论指导意义。     

节理岩体剪切强度的计算方法及其应用

根据36组直剪试验结果,对基于起伏度和粗糙度等剪切强度公式进行对比,给出其建议适用性范围.研究结果表明:在只考虑起伏度时,Ladanyi-Archambault公式的计算结果更接近实际值;而只考虑粗糙度时,采用JRC-JMC模型和Grasselli改进公式进行预测更加合理;节理岩体的峰值剪切强度与法向应力有关,当法向应力较小时,节理面起伏度是节理岩体峰值强度的主要影响因素,而随着法向应力的增大,采用粗糙度计算结果与实际值相吻合.     

不连续岩体数值分析的超级有限元法

本文论述了利用超级元法对不连续岩体进行数值分析的方法。超级元法把要进行分析的工程岩体划分成为数不多的若干个超级单元，每个超级单元中可以包括各种不同类型的结构单元，而总体刚度矩阵的规模大大减少，从而使得在大型岩体工程的分析中考虑各种类型的节理、裂隙的影响成为可能．     

独立亲同调子图

设Ｋ是一个复形，Ｌ是Ｋ的一个子复形．如果所有从Ｌ的同调群到Ｋ的同调群的包含同态ｉ＊：Ｈｑ（Ｌ，Ｊ）→Ｈｑ（Ｋ，Ｊ）（ｑ≥０，Ｊ是整数群）都是同构，则称复形Ｋ同它的子复形Ｌ亲同调．对一个图Ｇ及其去边子图Ｆ，如果Ｆ的独立集复形Ｉ（Ｆ）与Ｇ的独立集复形Ｉ（Ｇ）亲同调，则称图Ｇ与其子图Ｆ独立亲同调．证明了一个非联图简单图Ｇ与其去边子图Ｆ独立亲同调的充分必要条件是Ｈｑ（Ｉ（Ｆ），Ｉ（Ｇ）；Ｊ）＝０（ｑ≥０），还讨论了图Ｇ与其去边主子图独立亲同调的条件．     

岩体稳定性评价的耦合神经计算方法

给出了一个基于单元ＢＰ神经网络拓扑而成的耦合神经计算模型,对其在地下工程岩体稳定性评价系统中的应用进行了研究。结果表明,耦合神经计算地下工程岩体稳定性评价系统有着较好的实用性和先进性。     

非稳态四阶椭圆方程的质量集中有限元法

本文研究了非稳态四阶椭圆方程的质量集中有限元法，利用椭圆投影，获得了一定模意义下的一些误差估计．     

川西南玄武岩的岩体结构特征

玄武岩体是川西南地区水电工程的主要建基岩体 ,其岩体结构受玄武岩体的建造特征及构造改造和浅表生改造的控制。不同地区的玄武岩 ,因岩相及其所处地质地貌环境条件的差异 ,而具有不同的岩体结构特征。该文结合川西南地区大型水电工程 ,根据玄武岩岩相、构造改造和浅表生改造特征及其时空变化规律 ,研究了该区玄武岩体的岩体结构特征     

复合层状岩体初始应力场的探讨

本文从复合层状岩体自重应力场、构造应力场、温度应力场出发,在理论上探讨了岩体初始应力场。文中所得结论有利于进一步认识复合层状岩体由于各层物理力学特性不同,而相互影响所造成的岩体初始应力场。     

岩体工程质量区域化评价软件系统

岩体工程质量区域化评价软件系统（ＲＭＱＣ）是一套在微机上运行的三维块段法大型岩体工程质量分级与评价综合软件系统．作者从ＲＭＱＣ的逻辑结构入手，重点计论了岩体现场特性数据库、评判指标的概念化描述、工程环境数学模型、评判指标结构分析、单元块估值、岩体工程质量评价及图形等各子系统的设计原理与主要功能，并介绍了该软件系统的实用情况，为科学地进行工程区域内岩体质量评价开辟了一条新的途径。     

应用最小二乘法原理计算平面滑坡岩石C、■值

根据河北省石人沟铁矿滑坡实例，应用最小二乘法原理，计算了该滑体岩石的粘结力（Ｃ）及内摩擦角值，继而为评价与治理采场边坡稳定性提供了有力的依据。     

深切河谷岩体结构的表生改造

岩体结构的表生改造是指河谷下切过程中 ,由于应力释放 ,岸坡岩体将向临空面方向发生卸荷回弹变形 ,谷坡应力场产生新的调整 ,伴随这一过程岩体结构所产生的一系列新的变异或变化。岩体结构的表生改造一般具有两类形式 ,即原有构造或原生结构面的进一步改造 ,或新的表生破裂体系的形成。其结果是在河谷岸坡一定深度范围内 ,形成类似于地下硐室围岩“松动圈”的岸坡卸荷带 ,从而恶化岩体的工程性状 ,降低结构面强度 ,对工程具有明显的影响和作用。该文采用有限元法模拟了某水电站坝区岩体结构的表生改造 ,探讨了地应力在表生改造中的作用 ,分析了表生改造对岩体结构的控制作用 ,为深入研究坝区岩体结构奠定了基础