带软弱结构面岩体的弹塑性有限元分析

通过分析指出,用近似于矩形或长方体的常规实体单元描述平面或空间岩体问题中的软弱结构面, 其精度比简化的节理单元或夹层单元要高．在计算效率上,由于简化的节理单元或夹层单元的劲度矩阵元素与常规实体单元相同,因而简化的节理单元或夹层单元并无优越性,对岩体中软弱结构面的描述可采用常规的实体单元而无需进行特殊处理．由于结构面的屈服、破坏一般是沿着结构面的走向发生的,且抗拉强度较低,因而提出了适用于软弱结构面的广义摩尔库仑（ 简称ＭＣ） 屈服准则．用两个简单算例来验证本文提出的常规实体单元结合结构面广义ＭＣ 屈服准则对带软弱结构面岩体进行弹塑性分析的合理性、正确性．     

岩体软弱夹层单元刚度矩阵分析

本文针对岩体中存在的软弱夹层,通过建立软弱夹层单元的本构方程与几何方程,利用虚功原理,提出了软弱夹层单元的刚度矩阵的计算公式。     

岩体中无限区域软弱夹层的模拟

提出平面四结点映射夹层无限元模型及相应算式，在半无限区域的岩土工程中，用此单元与夹层有限单元耦合系统模拟无限区域的软弱夹层，节省了大量的数据准备工作量和机时，了计算精度。     

带软弱结构面岩体的弹塑性有限元分折

通过分析指出,用近似于矩形或长方体的常规实体单元描述平面或空间岩体问题中的软弱结构面, 其精度比简化的节理单元或夹层单元要高.在计算效率上,由于简化的节理单元或夹层单元的劲度矩阵元素与常规实体单元相同,因而简化的节理单元或夹层单元并无优越性,对岩体中软弱结构面的描述可采用常规的实体单元而无需进行特殊处理.由于结构面的屈服、破坏一般是沿着结构面的走向发生的,且抗拉强度较低,因而提出了适用于软弱结构面的广义摩尔库仑(简称MC)屈服准则.用两个简单算例来验证本文提出的常规实体单元结合结构面广义MC屈服准则对带软弱结构面岩体进行弹塑性分析的合理性、正确性.     

层状岩体抗弯刚度及其软弱夹层效应

本文应用梁的弯曲理论,在对层状岩体特性较全面认识的基础上,给出了层状岩体抗弯刚度的一般计算公式.通过实例计算发现,层状岩体抗弯刚度不仅与各层岩石的力学参数有关,而且与各层的组合方式有关.此外,顺层软弱夹层对层状岩体抗弯刚度的降低尤为显著,应予充分考虑.本文的分析计算为层状岩体顺倾边坡弯曲剪切机制及陡倾边坡倾倒机制研究,以及它们的稳定性评价建立了基础.     

含软弱夹层的层状岩体流变力学特性试验

依据工程地质结构制作含软弱夹层的层状岩体试样,采用全自动三轴流变伺服系统进行三轴流变力学试验,研究含软弱夹层的层状岩体的流变变形规律及加速流变特性,依据岩体各级应力水平下的稳态流变速率确定岩体的长期强度,为工程岩体流变数值试验参数辨识提供参考。根据流变试验结果,提出反映不同岩层流变力学性质的层状岩体流变模型,在模型中引入损伤变量,使流变模型可以准确反映多层状岩体在不同应力水平下的损伤流变特性。对提出的非线性损伤流变模型进行参数辨识,拟合曲线与流变试验结果较吻合,验证了非线性损伤流变模型对层状岩体的适用性。     

含软弱夹层岩体的剪切变形及破坏机理研究

软弱夹层作为一种力学性质比较特殊的结构面,会显著影响岩体的稳定性.采用数值模拟方法研究了不同粗糙度和不同法向应力对含软弱夹层岩体试样的强度和变形的影响,并从微观角度分析了试样的起裂特征、裂纹扩展途径.结果表明：(1)试样的峰值强度和残余强度均随着结构面粗糙度和法向应力的增加而增加.(2)当试样发生剪切破坏时,产生的裂纹以张裂纹为主,且裂纹起裂位置主要集中在软弱夹层和结构面相交处.(3)粗糙度越大,试样的破坏程度就越大;法向应力越大,对试样的破坏作用就越明显.     

地下洞室顶部软弱夹层和层状岩体的稳定性分析及参数反演

针对地下工程顶部层状砂岩中存在顺层发育软弱夹层的情况,分别对开挖后可能出现的层间滑动破坏范围、岩板的沉降、折断和临界长度进行计算,并分析其稳定性,提出了根据砂岩沉降位移评价岩体强度参数的思路和方法     

壁面强度及粗糙度对含软弱夹层岩体影响研究

软弱夹层作为一种特殊的结构面是影响岩体稳定性的重要因素之一.软弱岩层与围岩接触壁面的物理力学性质很大程度上影响着整个岩体的强度特征和破坏特征.为研究其中规律自行设计并制作了不同粗糙度和强度壁面的试样,通过室内直剪试验结果分析了壁面强度和壁面粗糙度对岩体强度特征和破坏特征的影响.发现岩体峰值抗剪强度与壁面强度和粗糙度成正相关关系,法向应力较小时,随着壁面强度增加,试样主破坏裂纹与水平面夹角越来越小,随着壁面粗糙度增加,岩体从无裂纹变成夹层上部岩体出现裂纹,法向应力较大时,随着壁面强度增加,试样主破坏裂纹与水平面夹角越来越大,随着壁面粗糙度增大,主裂纹与水平面夹角逐渐减小,并且裂纹数有所增加.     

带有夹层岩基的三维弹塑性分析

一、引言在许多大型工程中,往往遇到复杂的地质条件,例如在地基内存在各种形式的断层和软弱夹层。至於地基本身,也具有明显的不均匀性、裂隙性与弹塑性等性质。因此,考虑地基本身的各种性质以及地基內存在软弱夹层对于上部结构应力状态的影响有着重要的意义。特     

含水率及夹层厚度对软弱夹层强度影响分析

软弱夹层对斜坡及围岩稳定性影响较大,对其剪切力学特性的研究具有实际工程意义。巴东组第三段(T₂b³)特殊岩体特性使风化后的软弱夹层和地下水中含有较多CaCO₃,使软弱夹层力学性质发生改变。基于此,以三峡库区巴东组第三段泥灰岩和层间软弱夹层为研究对象,对土-岩剪切试样进行室内直剪试验及微计算机断层扫描试验、电镜扫描试验,从宏微观角度重点研究含水率、夹层厚度及CaCO₃含量对软弱夹层抗剪强度的影响规律及动态特性。研究表明:CaCO₃通过降低土体孔隙率和改变土颗粒形态提升内摩擦角,通过增强土体胶结能力提升内聚力,从而增大其抗剪强度。低CaCO₃含量下,试样抗剪强度随含水率的增大而减小;高CaCO₃含量下,18%含水率以下时,抗剪强度随含水率的增大而增大,而到22%时抗剪强度突降。低法向应力下,试样抗剪强度受夹层厚度影响较小且随CaCO₃含量的增大而增大;高法向应力下,从高夹层厚度低CaCO₃含量到...     

软弱夹层力学参数取值规范分析

软弱夹层的工程地质性质既与地应力、地下水等环境条件有关,也与其成因性质、粒度成分和矿物成分等有关。试验研究了成因性质、颗粒组成及物质组成相同条件下,软弱夹层抗剪强度参数随含水量、性状指标(W/Wp)和干密度变化的关系,并建立了相关方程。结果表明：夹层强度随含水量和性状指标减小而增大,随干密度增大而增大。因此,在对具体工程的软弱夹层进行强度参数取值时要综合考虑夹层在原位条件下的含水量、颗粒组成、粘土矿物成分及所处的地应力环境等因素。并探讨了重力坝规范中仅用粒度成分定量指标选取软弱结构面抗剪强度参数存在的不足之处。     

含有软弱夹层的巷道系统随机分析

从随机观点出发，详细地分析了穿过含有软弱夹层岩体的巷道系统可靠性。巷道系统的破坏概率受巷道断面破坏概率、巷道长度、破坏区长度、弱层发生率、弱层长度的分布函数等多因素影响，不能简单地用巷道断面破坏概率反映整个巷道系统的质量状态。     

第三系软弱岩体蠕变理论

采用自行研制的重力杠杆式岩石蠕变试验机并配 三轴压力室，从而对泥岩进行了三轴为试验，根据试验结果，提出了软弱岩体的蠕变理论，并用于地下工程应力场，位移场和流变地压的分析与计算。通过算例分析，井巷围岩周边位移的流变地压的发展规律符合现场实际情况。     

爆破对软弱夹层的影响

软弱夹层是控制岩体稳定性的主要弱面。通过含软弱夹层水泥砂浆模型的爆破实验,分别对45°、90°和135°3方向爆破前后的声波速度与爆源距离进行回归分析,并将声波分析结果与爆后模型宏观观测结果进行对比,与实际情况一致。软弱夹层的爆后空间展布形态分为3个区域：爆腔区、压密区和非扰动区,其中爆腔区和压密区构成了软弱夹层的层裂区。     

炭质页岩软弱夹层路堑边坡稳定性分析

炭质页岩遇水软化易崩解,且强度低,作为夹层其软化特性对边坡稳定性有重要影响。通过室内试验研究了炭质页岩物理力学性质,运用Ansys建模,并将模型导入有限差分软件FLAC 3D,对炭质页岩夹层水软化下的边坡稳定性进行了数值模拟。重点分析了炭质页岩水软化下边坡塑性区分布、边坡最大位移及安全系数变化规律。结果表明:随着炭质页岩剪切面含水量的增大,路堑边坡稳定性随之降低;对于坡比为1∶1的炭质页岩路堑边坡,当炭质页岩剪切面含水量达到10%时,边坡失稳。     

软弱夹层对隧道施工稳定性的影响分析

哈尔滨绕城公路天恒山隧道为严寒地区的浅埋土质隧道，隧道地质条件较差，隧道洞身含有软弱夹层，本文分析了软弱夹层位于隧道不同位置时对隧道施工期间稳定性的影响，得出了隧道开挖峙，软弱夹层位于拱脚附近时为最不利情况的结论，此时易引起地基承载力不足而发生失稳。论文研究成果对指导天恒山隧道的施工有积极的实用价值。     

软弱夹层对隧道施工稳定性的影响分析

天恒山隧道为浅埋土质隧道.其地质条件较差,地层中含有软弱夹层.当隧道在合有软弱夹层的地基上施工时.软弱夹层将对隧道的稳定产生影响.利用有限元方法模拟分析了软弱夹层位于隧道不同位置时对隧道施工期间稳定性的影响.得出了软弱夹层位于拱脚附近时为最不利情况的结论.