基于人工蜂群算法的船闸高边坡岩体力学参数反分析

人工蜂群算法(ABCA)是一种模仿自然界中蜜蜂群采集蜂蜜的自组织过程,达到寻找复杂映射极值的智能算法.采用人工蜂群算法,对长江上游某船闸施工过程中,岩体开挖产生的高边坡进行岩体力学参数反分析.旨在通过反分析的手段得到的一组更加符合工程实际的岩体力学参数.将反分析得到的这些参数用于该船闸高边坡的开挖正算,并通过实际测点位移监测值和位移计算值的比较,评价反分析得到的这组参数的优劣性.     

利用振动法定量评价工程岩体的完整性

岩体的完整性是工程岩体质量分级的重要指标之一,在现行规范中主要通过岩体的完整性系数 、体积节理数 、结构面发育程度进行判断。工程岩体的结构面复杂,定性判断较困难,且 值需转换为 值后才可进行定量评价。目前主要采用超声波法测量 值,由于该方法激振源为超声波,工作频段窄、测量低频振动时误差较大,测试距离短,使破碎或较破碎岩体的测量结果存在较大误差。本文通过振动法测量岩体的纵波波速：在浅层钻孔中激振,利用布设在岩体表面上的多个低频传感器接受振动信号,从而实现分段测量岩体纵波波速,求得各段岩体的完整性系数,准确地评价岩体完整性。采用本文方法,对工程岩体实例的结果表明与定性评价结果一致。     

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.     

基于GSI的水库高边坡岩体抗剪强度参数计算

为研究某水库高边坡的节理岩体抗剪强度参数,选取37个调查点进行统计计算,引入GSI地质强度指标,考虑岩体结构、结构面特征、岩块的抗压强度值,岩性的情况四个方面对其评分.采用了普遍适用的Hoek-Brown经验准则对边坡的白云质灰岩和灰岩材料参数进行计算,通过回归分析方法计算出了两种节理岩体的抗剪强度参数.结果表明GSI指标对强度参数值影响较大,尤其是粘聚力,白云质灰岩及灰岩的风化程度越强,粘聚力和内摩擦角及抗压强度值越小,并且得出了两种岩体强度参数的分布规律,其结果可为边坡的稳定性分析及防治提供可靠的依据.     

考虑岩体完整程度影响的爆破破裂范围

根据岩石爆破损伤理论,在现场开展单孔爆破试验和钻孔超声波波速试验。通过钻孔超声波波速试验测量爆破前后岩体中纵波波速的变化,并根据与岩体完整程度相关的爆破破裂判据得到不同完整程度的岩体爆破破裂范围。由于该判据与爆破前岩体完整性系数、爆破前后岩体纵波波速等参数相关,因此,根据试验结果可以定量分析岩体爆破破裂范围随岩体完整性系数的变化规律,从而定量分析考虑岩体完整程度对爆破破裂范围的影响。研究结果表明:岩体爆破破裂范围与岩体完整性系数之间的相关性良好;当爆破参数相同时,随着岩体完整性系数减小,最大爆破破裂半径和孔底最大破裂深度这2个爆破破裂范围参数均显著增大;所给出的爆破破裂判据和岩体爆破破裂评价方法简单、实用,可用于考虑岩体完整程度影响的围岩爆破安全稳定性评价。     

岩体结构面产状随机分布空间表征

基于不同的结构面产状概率分布函数对工程岩体的结构面进行模拟.通过运用内聚理论对结构面进行组别划分,并分别采用双平均密度分布、双正态密度分布、Fisher分布三种不同的分布形式,结合分布参数的反演,进行随机性结构面模拟.引入辽宁省某边坡工程的计算,运用自主研发的Geo SMA-3D(geotechnical structure and model analysis-3D)系统进行关键块体搜索,提出离散性评价参数,分析基于不同结构面产状概率分布计算得到关键块体体积的差异.研究发现当离散性评价参数大于临界值时,生成的关键块体体积随离散性评价参数的减小而增大.     

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。     

岩体声波特性分析及其受损评价分析

岩体声波探测接收到的信号中含有大量岩体物理力学性质和结构特征的信息.该文通过对裂隙发育程度不同的岩体进行声波探测试验,采用小波分析及频谱分析处理声波数据,分析声波特性,获得声波探测的各种影响因素,建立声波与岩体的参数关系,并对岩样受损位置及受损程度做出定性分析.     

根据工程岩体分级选择岩体力学参数的探讨

对比与分析工程地质力学分级（RMR）法和《工程岩体分级标准》中所推荐的岩体力学参数之间的关系。结果表明，两种岩体分级方法所推荐的岩体力学参数值基本一致。在武汉钢铁（集团）公司程潮铁矿矿岩工程质量分级的基础上，对该矿－330m分段矿岩的 力学参数进行了选择。     

RMi岩体指标评价法优化及其应用

为了克服传统岩体质量评价方法(RMR法、Q法等)中评价参数难以确定、对质量较差岩体评价结果精度不够等缺陷,介绍RMi法中岩块单轴抗压强度σc与节理裂隙参数Jp的确定思路,对其进行优化,并将其与Hoek-Brown失效准则进行有效结合.结合工程实例对得到的围岩类别及岩体力学参数予以验证.研究结果表明:该方法参数确定简单,应用范围广,可精确地实现对不同岩体质量评价及力学参数的估算,其研究成果可为工程设计施工提供重要依据.     

裂隙岩体施工监测反馈分析中的参数辨识

对包含中等尺寸的成组分布裂隙的岩体，采用岩体几何损伤本构模型，用监测位移反馈分析法同时辨识岩体弹性模量、地应力及损伤参数。讨论了含一组裂隙和两组裂隙情况下弹性模量与损伤参数共同辨识、地应力与损伤参数共同辨识以及三者同时辨识时的可靠性问题。由识别结果给出了可靠辨识的参数组合。     

基于块体体积和岩体波速的岩体力学参数估算方法

岩体力学参数的准确取值是岩土力学与工程领域关键科学问题之一.首先引入可考虑节理间距与数量的块体体积（Vb）参数,提出了基于Vb的地质强度指标（GSI）的计算公式,并将基于岩体波速（Vp）的岩体扰动参数（D）代入Hoek-Brown强度准则,提出了基于Vb和Vp的岩体力学参数估算方法.然后通过与已有GSI计算方法对比,验证了基于Vb计算GSI的正确性,并将基于Vb和Vp的岩体力学参数估算方法应用于田西高速的参数取值,同时将数值计算结果与现场调查、监测结果进行对比分析,验证了所提方法的可行性和准确性.该方法推广了Hoek-Brown强度准则的适用范围,并为工程建设初期试验资料不足情况下的参数取值提供了一种新的思路.     

锚固岩体强度强化的实验研究

将锚杆锚固范围岩体作为一个整体,即锚固体,运用相似材料模拟试验,结合理论分析,研究锚固体的变形特性和强度特性,从而分析锚杆的支护机理。结果表明：安设锚杆可以有效提高锚固岩体的峰值强度和残余强度,且锚杆对岩体残余强度的强化程度大子对峰值强度的强化程度。并且,随着锚杆盎密度的增加,锚固体峰值前的Ｅ、Ｃ、Х值与峰值后的Ｍ、Ｃ、Х值均有不同程度的提高。     

兰右山边坡岩体力学参数研究

通过单轴压缩试验、三轴压缩试验、岩体现场声波测试和软层现场PANDA测试得出了兰右山边坡岩体基本质量值和地质力学权值,按Hoek-Brown强度准则估算了岩体力学参数,并以此参数作为兰右山边坡工程设计和施工的参考依据．     

基于GSI的岩体变形模量和扰动系数估计

地质强度指数GSI是近些年广泛采用的岩体特征描述系统,其主要应用是结合霍克-布朗强度准则获取裂隙岩体的强度及变形参数.本文概括了GSI的几种量测、估算方法,探讨了应用中存在的问题,根据Hoek-Diederichs公式建立了直观的岩体变形模量估算表.以搜集的50组现场原位试验成果为基础,分析了不同扰动系数下估算结果和试验值的关系.结果表明,当采用在勘探平硐内获得的GSI估算岩体变形模量时,岩体扰动系数D取0.25能够获得与试验结果高度吻合的预测值.表明此条件下岩体受扰动程度可用D=0.25来反映,这一结论是对如何选取扰动系数D的重要补充.     

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。     

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.     

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.     

对岩体分类及岩体工程技术特性的探讨

本文对岩体力学特性进行了分析和分类,并对水利工程岩石斜坡稳定性、岩石隧洞稳定性,岩基抗滑和变形稳定性提出评价的依据和评价指标的应用范围值,可在工程勘测、设计、施工中,迅速判断工程建筑地区的地质条仵。     

不同岩体质量隧道TBM施工性能评价方法

为了预测、评价、提升不同围岩质量隧道TBM施工能力,通过对国内外多个隧道工程TBM施工数据回归分析,建立了设备利用率、掘进速率等TBM施工性能指标随岩体质量的变化规律。统计结果表明TBM设备利用率与岩体质量指标RMR呈线性函数或二次函数关系、TBM掘进速率与岩体质量指标RMR呈二次函数关系;TBM设备利用率随岩体质量参数的增大而递增;TBM掘进速率随岩体质量参数的增大先升高再降低,在III级围岩时达到峰值;TBM施工速度随岩体质量参数的增大先升高再降低,在II级围岩时达到峰值。基于此,提出了不同岩体质量隧道TBM施工性能评价方法,并利用滇中引水工程香炉山隧洞TBM施工数据对该方法进行了验证。研究成果可用于预测拟建隧道TBM施工工期和评价在建隧道TBM施工性能。