节理岩体爆破破坏过程数值模拟

 针对目前常用的有限元和离散元等数值方法难以客观反映岩体中存在的大量断续节理和在外力作用下岩体破碎及块体运动的不足,提出采用最近新出现的数值方法——数值流形方法以解决目前岩体爆破中存在的上述问题.数值流形方法采用数学网格与物理网格以形成求解流形单元,很容易反映岩体中存在的众多初始节理,本文采用断裂力学准则模拟岩石节理和裂纹扩展,采用DDA中的块体运动学理论模拟块体运动,并通过算例对比分析了完整岩体和节理岩体爆破破坏模式的差异.模拟结果表明,节理存在对岩体爆破破坏模式有着重要影响,且其影响程度与节理的几何分布和物理力学性质有着密切关系.     

含层理灰岩巴西劈裂强度及拉裂损伤各向异性

为了研究不同角度层理对灰岩抗拉力学特性的影响,对7组不同角度层理灰岩进行巴西劈裂试验,根据岩石声发射累计振铃次数定义拉裂损伤变量,推导抗拉强度、劈裂模量及损伤变量随层理角度的变化规律。研究结果表明,(1)不同层理角度的灰岩,其受力变形过程基本一致,即经历压密、弹性和破坏3个阶段。(2)抗拉强度、拉伸模量随层理角度变化表现出明显的各向异性,在0°时最大,90°时最小。(3)基于岩体微元强符合Weibull分布及Lemaitre应变等效原理,通过拟合计算得到的损伤参数可以较好地反映7个角度灰岩样的损伤特性,损伤变量也具有各向异性特点,说明不同倾角的岩石参数在加载过程中有不同的劣化程度,同一应变水平下的损伤变量随着层理角度的增加出现下降的趋势。研究结果对于层状灰岩的试验研究、理论计算和工程建设具有一定的指导意义。     

加固底板控制软岩巷道底鼓数值模拟和现场试验

 随着开采深度的进一步增加,贵州开磷集团马路坪矿区深部主要开拓及采准巷道支护困难,原有的支护技术与措施失效,巷道返修率高,永久性巷道支护后存在经常性冒顶、片帮、底鼓等现象。针对开磷集团马路坪矿区深部红页岩巷道围岩严重破坏问题,通过现场调查和理论分析,提出加固底板控制巷道底鼓的措施,在原支护方案的基础上设计了3种改进方案。使用离散元软件3DEC对上述原方案及其改进方案分别进行了数值模拟计算,同时选取了100m试验巷道进行现场试验。模拟结果表明,底角锚杆可以切断底板基角部位塑性滑移线从而控制巷道底鼓,浇灌混凝土地坪并铺设钢筋网,能增强底板的韧性,保证底板围岩的整体性,可以大大提高底板围岩抵抗岩块碎胀压力的能力,防止底板围岩开裂挤出。现场测试数据显示联合支护方案减小底鼓量83%,较好控制了巷道底鼓灾害,解决了长期困扰开磷矿山红页岩巷道的支护难题。     

顺倾软岩边坡稳定性分析与防治

 为了对露天矿顺倾软岩边坡稳定性进行科学的评价,以大唐胜利东二号露天矿为工程背景,基于岩体结构控制论、极限平衡理论,研究边坡煤岩体内赋存的顺倾弱层和大断层对软岩边坡的稳定性影响。通过对监测数据的整理分析,并应用自行研发的极限平衡软件定量分析了采场南帮边坡的滑坡模式、滑坡机制。结果表明,现状边坡由西向东稳定性下降,并且存在顺倾弱层,揭露的弱层若受到断层切割作用时,易发生平面楔形滑动;若未受到断层的切割作用时,易发生以弱层为底界面的切层-顺层滑动。采场南帮边坡潜在滑坡模式是以6煤层底板附近的顺倾弱层为底部界面的平面楔形滑动;F68断层是滑移体的侧边界,断层下盘相对稳定。     

层状岩质边坡地下水分布特征及其控稳作用

在阐述层状岩质边坡岩性组合分类和地下水分布特征的基础上 ,介绍了考虑残坡积层孔隙水、包气带裂隙水和裂隙潜水控稳作用的边坡稳定性计算方法 .根据小浪底水利枢纽工程若干边坡的有限元计算 ,结果表明 :考虑包气带裂隙水作用时 ,边坡安全系数可降低 5%～ 15% ;当库水位骤降时 ,裂隙潜水对边坡稳定性也有重要影响 .     

岩体节理到脆性断层的形成过程

根据室内的断裂力学实验结果,对含结构面（节理,裂隙）的岩体,分别分析了其含一组节理,雁行节理,共轭节理等3种情况在受力作用下的变形破坏发展过程过程,结果表明：外力作用下的岩体,其所含的结构面将最终沿接近主应力轴的方向扩展,延伸,破坏,最后结合广东某些地区的地震断层实际资料的分析,认为地壳浅层内某些大规模的脆性断层的形成与上述焦点结构面的岩体扩展,破坏过程基本吻合。     

三峡工程高边坡岩体长期变形与稳定研究

扼要介绍了一些年来对三峡工程永久船闸高边坡岩体的长期变形与稳定性进行研究的主要成果,阐明了这项研究的重要性及要求解决的问题,分别就实验、监测和理论分析等方面探讨了已取得的研究工作进展,提出了研究的主要结论和对设计、施工的建议意见以及尚待深化评价的若干问题。     

层状坝基岩体的深层抗滑稳定分析

通过对层状坝基岩体渗流机理及其数学模型的分析,结合作者以前提出的坝基岩体应力分析的块体单元法,建立了对层状坝基岩体的深层抗滑稳定进行渗流场与应力场耦合分析的数学模型及数值方法.结果表明,所建立的模型和方法,具有对层状坝基岩体渗流问题的考虑更为合理,分析计算的结果更为准确等特点,对类似工程实际问题的解决具有较好的应用和参考价值.     

高边坡节埋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、变形与应力释放的关系及山体应力应变明显变化的范围。     

裂隙岩体核素迁移的稳态时间模型

将裂隙岩体渗流视为裂隙网络流 ,核素仅在岩体裂隙网络流中迁移 ;核素在迁移过程中同时存在吸附和解吸作用 .基于图论和单一裂隙渗流的立方定律 ,建立了裂隙岩体裂隙网络渗流模型 ;在此基础上 ,考虑核素在裂隙网络流中迁移时既被裂隙表面吸附同时又发生解吸 ,建立了裂隙岩体核素迁移的二维稳态平衡和非平衡时间模型