基于无人机遥感快速建模的危岩体三维离散元计算方法

针对高位危岩体人工勘测效率低以及无人机遥感所采集的点云数据无法直接用于离散元计算建模的问题,本文提出一种基于无人机遥感快速建模的危岩体三维离散元计算方法。该方法采用无人机遥感技术生成危岩体的三维点云数据,通过下采样、平滑处理与所提出的双重空间距离判别法点云进行数据降噪,生成适用于三维离散元计算的网格模型,进而可对危岩体进行崩塌过程模拟。研究结果表明,本文方法是可行的,能够实现危岩体的快速勘测、快速建模与快速分析。

不同降雨模式下膨胀岩边坡模型试验研究

采用原状膨胀岩进行室内边坡模型试验,研究膨胀岩边坡在连续降雨和湿-干循环模式下的变形和水分入渗特性,揭示两种模式下膨胀岩边坡的变形破坏模式。试验发现,连续降雨模式下初期数次降雨对膨胀岩边坡变形影响最大,有明显的水平方向位移,后期变形很小且趋向稳定。湿-干循环模式下边坡膨胀变形及深部岩体含水率降雨完成后一段时间才达到峰值,随循环次数及降雨量增大,边坡变形速率及变形量都明显增大,岩体裂隙不断发育,水分入渗深度增大,但限于表面一定深度,对深部岩体影响较小。试验结果对工程应用有一定的指导意义:连续降雨模式初期膨胀较大,须加强和完善初期的排水措施,做好边坡的支挡防护措施;湿-干循环模式下,随循环次数增加,做好坡面的防护措施,以起到保湿防渗作用;两种降雨模式均说明纯膨胀性泥岩边坡不发生典型的圆弧滑动等破坏模式,而工程边坡的滑动多发生在软弱夹层上,因此,要做好该类边坡的软弱夹层特性勘察,对于不含软弱夹层的纯泥岩边坡要重点监测其浅层变形特性。

泥质软岩蠕变机制研究

在分析已有岩石蠕变机制研究成果的基础上,以南宁盆地泥岩为研究对象,进行一系列单轴压缩无侧限蠕变试验和有侧限蠕变试验来分析泥岩的蠕变特性,配合扫描电镜,着重分析泥岩蠕变过程中细观和微观结构的变化并提出岩石的蠕变机制,即岩石的蠕变是岩石损伤效应与硬化效应共同作用的结果。通过构建蠕变、损伤及硬化综合曲线说明蠕变3个阶段的形成机制:第一阶段硬化效应强于损伤效应,蠕变规律主要服从于硬化效应的衰减变化规律;第二阶段损伤效应强于硬化效应,蠕变规律主要服从于损伤效应的等速变化规律;第三加速蠕变阶段的硬化效应已不显现,蠕变规律服从损伤效应的加速变化规律。泥质软岩的蠕变机制与金属材料蠕变机制在蠕变参与对象及机制方面不同。

广西第三系泥岩桩端承载力确定方法

通过收集广西区内 19个深层平板载荷试验资料 ,对刚塑性太沙基理论计算承载力的公式进行了修正 。

考虑施工过程的基坑锚杆支护模型试验研究

通过大型室内模型试验,研究了土质基坑在开挖和预应力锚杆施工过程中土中应力、锚固段应力及基坑壁侧向位移的变化规律。结果表明,在基坑开挖过程中,基坑壁附近的土体应力状态变化显著;锚杆锚固段应力呈非线性递减分布;基坑壁侧向位移随施工过程的进行而呈增大的趋势。在模型试验基础上,对土层锚杆的锚固和变形机理进行了探讨,结果表明:必须建立一个包括基坑周围土体以及锚杆等在内的完整力学模型,且考虑施工过程,才能较精确地求解基坑周围应力场和位移场。

软岩最优支护计算方法

根据岩石和围岩的蠕变机理以及软岩流变控制原则，建立了一个软岩最优支护计算方法，它能求出软岩支护的两个重要参数，即最优（小）支护力和围岩最大允许变形量。最优支护可以达到新奥法提出的既安全又经济的最佳支护状态。

一类双排桩支护结构内力计算

由于支护空间受到限制等原因,一类双排桩支护型式设计为前后排桩之间没有土体,形成只有后排桩挡土的空间门架式结构,国内外目前尚无此类双排桩支护结构内力计算方法。针对这类双排桩,把前后排桩看作是竖放的弹性地基梁,用土弹簧模拟基坑开挖面以下的土抗力,根据弹性地基梁的挠曲微分方程对双排桩进行分段,建立各自的内力方程。利用幂级数法结合桩端边界条件求出开挖面以下桩身的内力及变形,然后由连系梁中间截面的变形协调条件,建立力法方程,求解出连系梁中间截面的内力,进而求出前后排桩各截面的内力。结合工程实例对这一类型式的双排桩支护结构进行计算并与实测值作对比分析,提出对这一类双排桩支护结构设计有参考价值的建议。

第三系泥岩桩端承载力计算机模拟研究

用三维有限元法对第三系泥岩桩端承载力进行模拟计算,并采用多元线性回归的方法求得桩端承载力与桩长、桩径、地基强度指标及变形模量之间的关系式,然后用工程实例验证了分析模型的可靠性。

基坑锚杆受力及变形机理的现场试验

为进一步弄清锚杆的受力及变形机理,对广西柳州星河大厦基坑锚杆的轴力和基坑的侧向位移进行了现场试验,试验分析表明:①只有基坑发生位移时锚杆才会受力,并随动态的施工过程而持续变化;②锚杆的轴力呈中间大、两端小的不均匀分布,并且随基坑的不断开挖锚杆的轴力值逐渐增大;③基坑侧向位移随施工过程的进行呈逐渐增大的趋势,最大位移出现在基坑顶部。这为建立合理的力学模型计算基坑周围锚固体的变形提供科学依据。

一类双排桩支护结构参数优化与工程应用

由于支护空间受到限制等原因,一类双排桩支护型式设计为前后排桩之间没有土体,形成只有后排桩挡土的空间门架式结构。比较分析了一类双排桩三种计算模型之间的差异,在已给出此类双排桩支护结构内力及变形计算方法基础上,结合基本算例,进一步分析竖向弹簧刚度、连梁高度、排距及桩的入土深度对双排桩内力及变形的影响。通过对结果的分析,给出了一类双排桩支护结构设计的参考值。由于弯矩最大值发生在前排桩顶,提出了加强桩顶结点刚度措施的建议。最后结合工程实例对内力变形计算值与实测值作了比较分析,验证了理论分析的合理性,所得结论对一类双排桩支护结构设计具有一定的参考价值。

泥质软岩地基水平抗力系数研究

通过室内水平静载试验和数值模拟对泥质软岩地基水平抗力系数的比例系数m进行研究,给出m值参考值,并讨论了影响地基岩土m值的因素,研究结果表明:试验所用的南宁盆地第三系泥岩m值取值范围为17～35 MN/m4,桩径大时取小值,埋深大时取大值;用ANSYS模拟水平静载试验,计算出的m值与室内试验值十分接近,可为今后数值计算m值提供参考。经分析m值的影响因素后认为适当增加桩的埋深、控制岩土含水率及提高混凝土的浇灌质量等可以提高m值。

覆盖岩溶临空面的稳定性分析

用三维有限元法对覆盖溶岩临空面在桩端嵌固力作用下的稳定性进行模拟计算,并采用多元线性回归方法求得桩端嵌固力与上覆土层厚度、结构面的摩擦系数、结构面倾角、临空面倾角以及结构面高度之间的关系式,然后用工程实例验证了所求得关系式的可靠性.

广西膨胀岩土滑坡治理工程实录

我国工程建设大规模的开展和极端气候影响导致膨胀岩土滑坡问题越来越多,而现有相关规范尚不能满足膨胀岩土滑坡治理工程的要求。收集广西44个膨胀岩土滑坡治理工程资料,先对3个典型的滑坡治理工程进行剖析并分析成败原因,指出滑动面和抗剪强度的合理确定是膨胀岩土滑坡治理成败的关键;然后统计分析广西膨胀岩土抗剪强度指标、地基水平抗力系数和岩层与砂浆的黏结强度;最后提出常规方法治理膨胀岩土滑坡应注重的技术要点:必须设置截排水系统且应满足相关膨胀土规范要求;削方减载在永久治理工程中应慎用;挡土墙设计应满足相关膨胀土规范要求且高度不宜超过3 m;抗滑桩锚固段需超过大气影响深度,成孔时应减少水对桩周岩土的软化;锚杆(索)支护应慎用,锚固段应超过大气影响深度,成孔必须干作业。

危岩研究新进展

危岩是指被岩体结构面切割且稳定性差的结构体,危岩失稳崩塌是我国常见的地质灾害,严重威胁山区建设,目前的研究中,危岩的量化依然是难以解决的问题,国内外学者对此也不断在努力,在搜集国内外大量危岩研究资料的基础上,对危岩的研究最新进展进行综述,并对危岩研究的发展趋势进行展望。

危岩两种新模型稳定性分析

危岩是山区常见的地质灾害之一。由于危岩形成是地形地貌条件、水动力特征、地震力等因素的耦合异变的结果,所以形成的危岩形态各异。根据对传统的滑塌式危岩、倾倒式危岩、坠落式危岩的研究分析,结合实际工程将原有的3种模型进行优化。分别在滑塌式危岩中增加了双滑面滑塌模型和坠落式危岩中增加了受上缘结构面和后缘结构面共同控制危岩稳定性的拉裂坠落模型。参照三峡库区危岩破坏的主要荷载形式,运用极限平衡理论和摩尔库伦强度准则对两种新模型进行稳定性计算,同时建立危岩稳定性分析方法。

非饱和土剑桥模型的基本框架

分析了用有效应力原理和用两个应力变量建立非饱和土力学理论的区别与联系，借助于有效应力原理将饱和土的剑桥模型推广到非饱和土，并与现有的几种弹塑性模型作了对比分析。

选择巷道合理开挖方向的力学分析

本文运用全平面应变问题的力学模型及复变函数方法,求得线弹性介质中任意断面形状的地下巷道围岩应力场的解析解。以半圆拱形巷道为例,依据应变能准则,分析了各种地应力场下不同的巷道开挖方向对围岩稳定性的影响。结论为:影响围岩稳定性的诸因素中,地应力场水平主应力的影响最为显著。当地应力场一定时,应尽可能选择地应力场中的两个水平主应力数值较大的方向作为巷道的开挖方向,这样有利于巷道围岩的稳定。定量分析的结论与过去的某些实践经验相符。

论软岩支护中的让压技术——兼谈新奥法的让压理论

本文对软岩支护中的让压技术从让压的理论基础到让压产生的实际效果进行了较为系统的分析,指出了在理解让压理论和应用让压技术方面存在的一系列问题则对让压过程中围岩与支护的相互作用用蠕变损伤原理重新进行了分析。最后提出了一些新的软岩支护原则。

框架结构-十字交叉条形基础-地基共同作用分析

通过建立框架结构-十字交叉条形基础-地基共同作用的三维力学模型,用大型有限元程序ANSYS模拟分析了土层结构和基础断面型式等因素的变化对共同作用的影响。

试论软岩支护的理论基础

本文从软岩支护工程中存在的问题出发．阐述了支护基础理论研究的重要性．同时指出了现有的支护理论存在的不足，最后论述了软岩支护基础理论研究中应注意的几个问题。