预置节理岩体锚注加固机理研究

通过应用室内力学实验,建立实验模型,模型主要对节理岩体、锚固节理岩体以及锚注节理岩体的抗剪强度和本构关系进行对比分析。试验结果显示:锚杆加固、注浆加固、以及锚注加固能够很好的提高节理试件的刚度和抗剪强度;从粘聚力和内摩擦角的增幅变化中,发现粘聚力的增幅大于内摩擦角的增幅。通过室内锚注试件的剪切实验和锚注节理边坡的控制效应,发现锚注加固可以有效控制节理岩体的变形和位移,同时对矿山节理岩体的控制和利用有理论指导意义。     

节理岩体数值模拟及力学参数确定

采用FLAC3D程序和离散裂隙网络技术构建的遍布节理岩体模型能同时考虑节理岩体中节理和岩体的作用,具有概念清晰、建模快捷、计算效率高等特点. 首先对现场结构面测绘数据进行统计分析,获得其概率分布特征参数,在此基础上分两尺度考虑节理并确定其离散裂隙网络模型;其次基于离散裂隙网络模型构建相应的节理岩体模型,研究其强度特征并获取工程岩体单轴抗压强度;结合Hoek-Brown、Mohr-Coulomb准则及最大围压拟合综合确定节理岩体力学参数;最后将拟合所得参数用于边坡稳定性分析,分别运用强度折减法和极限平衡法计算两种模型的安全系数,对比发现计算结果基本一致,表明所提出的研究思路用于确定节理岩体参数是可行的.     

基于GSI的裂隙化岩体力学参数的确定

裂隙化矿岩体的力学强度特征和参数,主要受到岩块力学参数和岩体的节理裂隙参数的影响。为确定井下开采裂隙化矿岩体的力学强度参数,引入节理间距和节理面粗糙度系数(JRC)对地质强度指标(GSI)系统进行定量化的分级和参数取值,建立了定量化的GSI评价体系,综合采矿活动的影响因子,实现了裂隙化岩体力学强度参数的计算。以锌铜矿体的裂隙化矿岩体结构为研究对象,在进行的岩体工程地质调查基础上,取得了上下盘围岩的节理裂隙间距和节理结构面粗糙度系数,定量确定了上下盘围岩的裂隙化岩体强度力学参数。研究结果表明,运用定量化的GSI方法,可以实现裂隙矿岩体结构强度参数的确定,得到了锌铜矿体的上盘和下盘围岩的强度特征参数,其弹性模量分别为5.749 GPa和4.483 GPa,内聚力分别为3.126 MPa和2.772 MPa,内摩擦角分别为24.56°和23.08°。这些力学强度参数指标为裂隙矿岩体的采矿工程设计提供了基础参数。     

温、湿度对粉砂质泥岩边坡岩体抗剪强度的影响

为研究粉砂质泥岩边坡受温、湿度影响后的岩体抗剪强度参数变化规律,总结了基于Hoek-Brown准则的岩体抗剪强度参数的计算方法,并开展一系列单轴力学试验,得到粉砂质泥岩试样在不同温、湿度条件下的单轴抗压强度σ_c、劈裂强度σ_t及纵波波速V_(pi),根据试验结果及Hoek-Brown准则计算粉砂质泥边坡岩体抗剪强度参数并分析其变化规律。结果表明:温、湿度变化后σ_c、σ_t、V_(pi)均降低,且降幅与变温温差ΔT、变温循环次数n及含水率w相关;温度单独变化时,岩体抗剪强度参数黏聚力c、内摩擦角φ均衰减,且其衰减幅度均随温差幅度|ΔT|、变温过程平均温度、变温循环次数n增大而增大;岩体在恒温浸水时仅湿度变化,其含水率增速在前期较快而在后期趋缓,岩体抗剪强度参数c、φ与含水率w呈指数函数的递减关系;当温、湿度同时变化时,岩体抗剪强度参数c、φ均比天然状态时大幅衰减,且因温度变化影响了湿度变化,使得c、φ在降温循环时随温差幅度|ΔT|增大而增大,在升温循环时随温差幅度|ΔT|增大而减小;在相同变化时间下,湿度变化对岩体抗剪强度参数的影响大于温度变化,温、湿度同时变化对岩体抗剪强度参数的影响大于温度、湿度单独变化时的影响之和,表明温度与湿度之间存在协同增效作用;岩体抗剪强度参数中黏聚力c的衰减幅度大于内摩擦角φ。     

干湿循环下红砂岩强度衰减规律及工程应用

干湿循环作用下红砂岩岩体强度衰减是导致红砂岩边坡失稳的重要原因.针对这一现象,选取湖南省某在建高速公路具有代表性的红砂岩,采用烘干-浸泡的方式模拟岩石及结构面干湿循环过程,对干湿循环作用下红砂岩岩体抗劈裂强度及抗剪强度进行试验.试验结果表明,随着干湿循环作用次数的增加,岩石抗劈裂强度降低了55.7%,内摩擦角及粘聚力分...     

粉质粘土含水量与抗剪强度参数关系的试验研究

本文采用常规直剪仪研究了粉质粘土的抗剪强度指标,据此分析了含水量对粉质黏土粘聚力、内摩擦角的影响,得出了土体抗剪强度参数随含水量变化而变化的规律,拟合出了相关的近似公式,结果表明:在含水量小于11.37％时,粉质粘土的粘聚力随着含水量的增加呈幂指数增加;含水量大于11.37％时,粘聚力随着含水量的增加呈线性降低.而粉质...     

基于ANN-RBF方法对边坡岩体抗剪强度的预测

抗剪强度参数的选择对于边坡稳定性分析至关重要.为了保证数值分析的可靠性,建立了RBF神经网络模型预测边坡岩体的抗剪强度参数,并且收集了大量的工程数据修正和验证了这个模型.该模型可以预测任意一个边坡岩体的抗剪强度参数,并且计算结果非常接近于实测剪切实验结果,这证明了该模型的有效性和合理性.     

基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数确定

地质强度指标(geology stresgth index,GSI)系统和Hoek-Brown破坏准则能反映岩体所处的地质环境,估算出节理化岩体的强度参数。然而,对于具有卸荷特征的岩质边坡,以往GSI的取值缺少对卸荷裂隙与坡面间空间关系的考虑。借鉴边坡岩体质量评价系数(CSMR)系统中对边坡破坏方式和结构面产状的修正方法,以西南某水电站坝肩边坡为例,提出基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数。     

黄河二级阶地洪积碎石土原位直剪试验

给出了黄河二级阶地洪积碎石土的抗剪强度指标c,φ值,并结合残余剪试验给出了黄河二级阶地洪积碎石土的残余抗剪强度指标．结果表明：该洪积碎石土的抗剪强度主要由内摩擦角提供,粘聚力很小,峰值破坏后粘聚力完全消失且内磨擦角减小．对竖向位移记录的分析表明：该洪积碎石土具有明显的剪胀现象,并且剪胀形变随着进一步的剪滑变形而消失．所得抗剪强度指标对黄河两岸建筑工程边坡支护及基础设计具有重要的参考价值．     

基于PEM-JFEM方法的节理岩质边坡稳定性评价

以赞比亚一露天铜矿南帮边坡(矿体下盘)为研究对象,将Rosenbluth点估计方法与节理有限元方法相结合应用于该节理发育的岩质边坡稳定性评价中.建立以边坡岩体材料强度参数(内摩擦角和黏聚力)为输入变量,安全系数为输出变量的概率模型,点估计状态函数的求解过程引入节理有限元方法.通过现场节理及结构面调查,建立边坡节理有限元模型求解边坡安全系数,得到基于安全系数的边坡变形破坏概率统计指标,对边坡稳定性进行了概率分析,分析结果与现场失稳情况一致.该方法既考虑了岩体材料参数在赋值过程中实际存在的不确定性,同时也考虑了节理岩质边坡的节理属性,充分体现了岩层接触作用的非线性关系,使得对节理岩质边坡的稳定性评价更加合理.     

关于边坡岩体抗剪强度计算参数取值方法的探讨

边坡岩体抗剪强度参数是影响边坡稳定性的主要地质因素之一.本文总结了确定岩体抗剪强度参数的常用方法和影响参数选取的主要因素,指出岩体的抗剪强度参数的确定应采用多种方法,以获得合理可行的结果.     

改进的节理岩体强度参数经验确定方法及工程应用

在节理岩体工程的数值计算及稳定性评价中,强度参数的确定至关重要.在原位试验受到各种限制无法进行时,经验确定方法不失为一种好的选择.在大量收集国内外节理岩体强度参数经验确定方法的基础之上,提出了改进的节理岩体强度参数经验的确定方法,即对完整岩石进行"尺寸效应折减"与"节理化折减"的二次折减法,并应用于某坝址区工程实例中,所得的计算值与现场实测抗压强度值接近,较以往的经验确定方法更加准确,证明了节理岩体强度的降低是尺寸效应与节理化综合作用的结果,为节理岩体强度参数的研究提供了一条新的思路.     

基于结构面粗糙度随机场表征的抗剪强度变异性

岩体结构面抗剪强度参数具有变异性是客观事实,而受限于室内外直剪试验成本而导致抗剪强度变异性指标获取困难是目前制约岩质边坡可靠度评价发展的主要原因之一。鉴于此,本文提出了一种利用少量实测结构面粗糙度曲线样本和岩块物理力学参数,结合JRC-JCS剪切强度模型、随机场理论和非侵入式离散元数值试验,获取结构面抗剪强度参数变异性指标的方法。将此方法应用于某隧道进口段岩质边坡可靠度评价中,研究发现：（1）该岩质边坡主控结构面粗糙度纵坐标方差为0.012 5 cm2,相关距离为0.75 cm,生成的随机粗糙度曲线与实测样本相似;（2）结构面粘聚力和内摩擦角均值分别为0.427 MPa和54.9°,标准差分别为0.229 MPa和4.47°,变异系数分别为53.63%和8.14%;（3）此边坡稳定性系数服从正态分布,失稳概率为2.8%,可靠度为1.52。     

地震作用下岩石边坡稳定性有限元模拟

为研究地震作用下岩石边坡的稳定性问题,根据实验室直剪实验结果确定了完整的岩石样本的抗剪指标参数,并根据岩体裂隙间距对其进行了弱化折减.采用有限元强度折减方法评估了含节理岩石边坡的稳定性,计算了临界滑移面的安全系数.通过Drucker-Prager破坏准则判断岩石边坡有限元模型中每个单元的滑移状态.采用准静态方法模拟岩石边坡地震作用荷载,讨论地震动力放大系数对边坡抗滑稳定性安全系数的影响.基于有限元分析结果,确定不同地震作用组合下岩石边坡在极限状态下的塑性区分布和滑移面的安全系数.     

压实红粘土抗剪强度特性研究

红粘土的强度特性直接关系到路基的稳定和边坡坡度的选取,是红粘土地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。直剪试验与三轴试验是室内测定土的抗剪强度指标最常用的两种试验方法。试验所用的土样取自贵州大学西校区某基坑,采用直剪试验与三轴试验测定红粘土抗剪强度,并进行了比较。结果表明,粘聚力随含水率的增大而减小,最佳含水率前,减小幅度较小,超过最佳含水率后,减小幅度较大;粘聚力随压实度的增大而增大,同一压实度下,最佳含水率前的粘聚力远远大于最佳含水率后的粘聚力。内摩擦角随含水率的增大而减小,随压实度的增大而增大;粘聚力随含水率、压实度的变化幅度远远大于内摩擦角的变化幅度。同一含水率同一压实度下,不固结不排水三轴试验得到的粘聚力和内摩擦角比直剪(快剪)试验的结果要大。     

某水电站枢纽区边坡天然稳定性及岩体力学参数反演

以某水电站枢纽区边坡为研究对象,结合该区域地形地质条件,运用刚体极限平衡法和有限元法分析评价天然边坡的稳定性,并对岩体力学参数进行反演分析,论证岩体强度参数的可靠性.计算成果表明:边坡强风化Ⅴ类岩体的抗剪强度参数C提高至0.25 MPa,φ值提高至28.8°,全风化岩体C值由0.1 MPa提高至0.175 MPa时,全强风化岩体中的破坏区基本消失,与天然边坡整体处于稳定的客观情况吻合,为边坡后续分级开挖过程的稳定性分析提供参数.     

某水电站工程岩体裂隙面抗剪强度研究

水电站工程技术研究中,岩体裂隙抗剪强度参数是岩体稳定性非常重要的参数之一.以某水电站工程为例,为了提供工程边坡和地下洞室围岩岩体稳定性研究所需的裂隙抗剪强度参数,采取钻孔微新状岩体裂隙面芯样,进行室内直剪试验,并据Barton经验公式估算,对此两种方法结果对比分析.试验结果表明,Barton经验公式对平直稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果基本一致,但对稍起伏稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果偏差较大,分析认为该经验公式不适用于对高法向应力状态下JRC值偏大的硬性裂隙面抗剪强度的估算.     

共面断续节理岩体直剪强度特性模型

采用理论分析和模型试验相结合方法,对共面闭合断续节理岩体直剪强度特性进行分析和研究.引入法向变形协调条件,基于Mohr-Coulomb理论,推导共面断续节理岩体模型的直剪强度公式.模型试验表明:全应力-应变曲线主要经历了线弹性增长、节理面错动、次生裂纹起裂稳态扩展、节理面贯通破坏和残余强度5个阶段;剪切应力峰值和残余强度都随正应力的增大而增大,而变形特性随正应力的变化规律性不强;抗剪峰值强度随节理连通率的增大而减小,低连通率时强度下降速度慢;节理分布形态对强度也有影响,节理在两边分布的试样强度普遍高于节理在中间的;理论计算结果与试验值吻合较好,能较好描述共面断续节理岩体的直剪强度特征.     

公路路堑岩质高陡边坡稳定性评价

某省道高等级公路K93 946～K94 082段路堑高陡边坡工程地质条件十分复杂,边坡稳定性较差.以工程地质调查成果为基础,深入分析了影响边坡稳定性的主要因素,采用极限平衡法计算了边坡的安全系数.结果表明:该边坡节理裂隙发育,岩体较破碎,边坡开挖后其稳定性较差,须加强支护.对滑面强度参数、滑体密度等参数的敏感性分析发现,抗剪强度参数对边坡的稳定性影响较为敏感.研究结果为下一步的加固设计和施工奠定了基础.     

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。