玄武岩节理系数及其与强度和变形特性的关系研究

节理密度、节理倾角与节理粗糙度情况等是控制玄武岩力学响应的三个关键因素。基于3D打印技术,通过开展单轴压缩与界面剪切试验,针对不同的模拟柱状节理玄武岩试样的破坏模式深入探究了特殊柱状节理的存在对玄武岩强度与变形的弱化作用,分析了节理系数与试样各向异性效应的关系。研究结果表明随节理系数的增大,模拟柱状节理玄武岩试样强度折减系数的线性减小程度及模量折减系数以指数关系式降低幅度受失效模式影响显著;强度各向异性效应与模量各向异性效应数值越大,表明柱状节理对玄武岩的岩块弱化作用越强;不同失效模式工况下,随节理系数的增加,强度各向异性效应线性增大,模量各向异性效应以指数关系式升高。研究成果可为工程岩体各向异性力学响应分析提供一定的技术支撑。

玄武岩脆性类岩石相似模型材料比选与力学特性测试研究

工程开挖区特殊断续柱状节理玄武岩赋存环境往往地质条件复杂、地应力水平较高,玄武岩块体单轴抗压强度高、离散性强,失效破坏脆性张拉劈裂特征显著,原生隐裂隙对强度和变形影响明显。以硬脆性玄武岩为研究对象,通过制备5类质量比模型材料试样,基于单轴压缩试验、巴西劈裂试验与声发射测试等技术手段,在相似比原则的基础上,在应力-应变曲线形式、试样破坏方式、压拉比(脆性指标)与物理力学参数等方面比选了可模拟柱状节理玄武岩岩块力学响应的脆性类岩石相似模型材料。研究成果可为断续柱状节理玄武岩物理模型试验开展各向异性力学响应、损伤演化特征与渗流-应力耦合特性等研究提供技术与材料支撑。

玄武岩脆性相似材料的起裂和损伤强度特征试验研究

岩石起裂强度和损伤强度是评价硬岩高应力破坏的重要指标。利用可表征玄武岩块体物理力学行为的脆性类岩石相似模型材料,基于Hoek三轴压缩试验与声发射测试,开展了模型材料的变形破坏特征、声发射特性、裂纹起裂与损伤应力阈值水平、岩石起裂与损伤强度特征等方面的研究工作。研究成果揭示了模型材料的硬脆性破裂演化特征,给出了模型材料的裂纹起裂应力、损伤应力阈值,定义了模型材料的起裂强度包络线与损伤强度包络线,探究了玄武岩块体脆性相似材料的起裂强度和损伤强度特征。研究成果可为玄武岩地区地下洞室开挖片帮、岩爆或破裂等应力控制型破坏的预警预报提供一定的技术支撑。

非均质非线性各向异性岩石破坏准则研究

本文对非均质非线性各向异性岩石破坏准则,作了理论和试验方面的研究。文中建立的准则考虑了中主应力对破坏的影响,能够反映岩石强度各向异性、岩石内摩擦性、莫尔破坏包线非线性、岩石非均质性,以及非均匀温度场对岩石强度的影响。本文准则是一综合性强度准则,在塑性力学和岩土力学中已经广泛采用的许多经典准则可以归为其特例。准则中共有13个物性参数,可由常规的岩石力学试验确定出来。安康水电站大坝基岩的强度试验分析,给出了本文准则一个较好的应用实例。

复杂岩体边坡工程极限平衡理论

本文建立了非均质非线性各向异性岩体极限平衡理论,并应用这一理论研究了各向异性岩石边坡的工程稳定性问题。通过极限平衡分析计算,定量地研究了缓倾角边坡坡顶极限承载力和陡倾角边坡坡面极限边界线。分析结果表明,在各向异性岩坡中,坡顶极限承载力降低,坡面临界坡度减小。本文理论简化到各向同性岩坡中时,与B·B·索科洛夫斯基、穆欣等人的分析成果完全吻合。

复杂岩土材料平面变形强度理论

本文在提出了非均质非线性各向异性岩土材料三维破坏准则的基础上,导出了与该准则相关联的流动法则,进而建立了平面变形条件下的强度理论。这一准则形式是Mohr-Coulomb准则对各向异性材料的推广,对解决复杂介质变形与稳定问题有一定的实用价值。岩土力学与塑性力学中广泛采用的Mohr准则、Coulomb准则、Hill准则、Tresca准则均被概括为本文准则的特例。

广义极限平衡理论在地基与边坡稳定分析中的应用

本文提出了复杂介质广义极限平衡理论，并应用于分析各种复杂地基的极限承载力、各种复杂边坡的稳定安全条件．同时定量地研究了各向异性等因素对地基、边坡稳定性的影响．

水工建筑各向异性地基极限平衡分析

通过极限平衡分析方法研究了各向异性地基稳定性问题．根据复杂岩土 材料理论与试验研究成果，采用各向异性强度准则，应用特征线理论，建立了 复杂材料极限平衡基本理论．分析塑性滑动区域应力沿滑移线变化规律，导 出了各向异性地基极限承载力公式；通过数值积分与电算，得到了承载力系 数数值解答．有关公式、图表定量地反映了地基极限承载力随各向异性程度 增高而降低．所获成果简化到各向同性材料中与许多经典理论相吻合．

水工混凝土强度和应力应变关系

通过综合归纳国内多卜大量理论与试验成果,分析研究了水工混凝土强度与应力应变关系。混凝土物理力学性质较为复杂,在单轴、双轴、三轴应力状态下,表现出各种强度和变形特性。破坏准则在应力空间中呈复杂的曲面形态;应力应变关系有显著的非线性性质。在水工混凝土有限元分析中,有必要采用弹塑性计算分析方法。

东明凹陷地质构造力学解析

应用复杂地质体极限平衡理论,研究了东明凹陷地质构造力学成因机理.通过地震勘探、钻井资料,分析了东明凹陷所处区域地质背景、区内地层沉积特征、岩浆活动、构造展布规律等.用滑移线场模拟了断陷盆地几条典型剖面.在力学解析中考虑层状地层各向异性等因素,将计算所得滑移线拟合实际断裂构造,拟合效果较好.

各向异性非线性非均质地基的极限平衡法

应用复杂材料强度准则,分析了各向异性、非线性、非均质地基的极限平衡状态.导出了极限承载力公式及有关数值解,定量地研究了各种复杂因素对地基承载力的影响.证明了各向同性地基承载力解答只是本文的一种特例.

复杂介质广义权限平衡理论

经过系统的塑性分析，建立了各向异性非线性广义极限平衡理论。考虑到岩土材料复杂特性，提出了有中主应力影响、拉任强度不等、材料各向异性、破坏曲线非线性、受非均匀温度场影响的综合屈服准则。应用塑性位势理论，导出了关联的流动法则。在平面应变条件下，给出了应力场基本方程。采用特征线方法求解，导出了滑移线斜率公式、应力沿滑移线微分方程。应用电算程序，可计算非正交、不对称的滑移线场解答。作为实际应用，导出了各向异性地基极限承载力公式。本文理论可简化得到许多经典理论解答。

复杂地基极限承载力半解析解

本文研究了复杂地基极限承载力的半解析解答。通过非均质非线性各向异性破坏准则，建立了复杂地基极限平衡理论，导出了滑移线斜率公式、应力沿滑移线微分方程。分析滑动区域应力变化规律，导出了有内摩擦与无内摩擦各向异性地基及非线性地基的极限承载力解析式，计算了各种复杂地基承载力系数解答。研究结果表明：岩土材料各向异性降低了地基承载力；非线性地基承载力可由拉压强度比控制。本文成果简化到线性各向同性地基中，与Ｐｒａｎｄｔｌ解、Ｒｅｉｓｓ－ｎｅｒ解、索科洛夫斯基公式及太沙基结果相吻合。

岩土工程中各向异性强度理论研究

本文综合分析了当代国际岩土工程学科各向异性强度理论的研究进展,归纳了在岩石工程与土工分析中广泛应用的三类基本理论,进而提出了综合性的强度准则,并对各向异性岩土材料做了试验研究。在综合分析的基础上,提出了对今后发展趋势的看法。

滑移线场理论与断层力学研究进展

本文全面分析了国际上断层力学的研究成果。目前大量的地壳断层力学研究,主要采用了受力状态分析法、应力场分析法,最后发展到滑移线场理论的广泛应用。本文在综述各种理论之后,还提出了复杂地质体滑移线场理论及其对断层力学研究的实例。通过综合分析,对断层力学研究发展动态提出了一些综合性见解。

横观各向同性体滑移线场理论

本文系统推演了横观各向同性体滑移线场理论．为解决地球动力学与岩土力学问题，考虑到成层地质体横观各向同性与非均匀温度场作用，本文选择了Ｇｏｌ＇ｄｅｎｂｌａｔ－Ｋｏｐｎｏｖ破坏准则．并使物性参数随温度变化，建立了复杂介质的强度准则．通过关联流动法则，导出了塑性流动基本方程。应用特征线理论，导出了滑移线斜率公式、应力沿滑移线微分公式和速度沿滑移线微分公式。应用本文理论计算了基础承压问题。本文理论将许多著名的经典理论如Ｍｉｓｅｓ理论，Ｈｉｌｌ理论、Ｃｏｕｌｏｍｂ理论概括为特例．这一综合理论可应用于岩土工程、地质构造、石油、采矿等许多领域。

地堑构造形成机制

地堑是地壳上广泛发育的一种地质构造,许多重要的有机矿藏均与地堑有关。文中综合归纳了目前国内外有关地堑构造的研究成果,分析研究了一些重要的成因模式;结合中国东部中、新生代盆地,具体分析了盆地的形式发展演化过程;对盆地内经常出现的一些重要构造现象均作了具体介绍。通过对大规模地堑形成机制的研究,可进一步深化对地壳运动规律的认识了解,为找矿勘探服务。

高围压高水压作用下脆性岩石强度变形特性试验研究

对锦屏二级水电站引水隧洞大理岩、砂岩进行高围压高水压条件下全应力应变过程三轴压缩试验,分析高围压高水压对脆性岩石变形、强度及脆延转化特性的影响,探讨围压变化范围较大时岩石强度与围压及高孔隙水压之间的关系.结果表明:在较大围压范围内,有无施加水压力2种条件下,σ1与σ3之间均呈非线性关系;高孔隙水压力加速了岩石的脆性破裂,降低了岩石的强度.

构建高素质创新人才培养体系的思考与实践

人才培养方案需根据人才培养目标，明确具体的人才基本规格以及为实现这一规格采取的培养措施和途径。它是开展各项教学活动的首要基础，是组织实施教育教学过程的依据。制订人才培养方案的首要问题是要有明确合理的人才培养目标。要通过目标的确立明确为谁培养人才，培养什么样的人才，以及怎样培养人才。

高温周期变化与高围压作用下大理岩力学特性试验研究

为了探讨温度周期变化与高围压对大理岩变形、强度特性及破坏断裂损伤劣化的影响,采用MTS815.03电液伺服刚性岩石试验系统,选取四川凉山雅砻江大河湾锦屏二级水电站引水隧洞围岩大理岩试样分别进行不同温度变化(100～600℃),周期次数为8次。进行高围压(60 MPa)作用下全应力应变过程三轴压缩与单轴压缩对比试验,系统分析比较了温度循环与高围压作用对大理岩应力-应变关系曲线、峰值应力、残余应力,峰值应变、残余应变以及弹性模量等的影响。试验结果表明,大理岩随着温度升高,峰值强度、残余强度、弹性模量下降,峰值应变和残余应变随之增大;在同一温度下,随着循环次数增加,其弹性模量、峰值强度、残余强度降低,温度越高,降低越明显;多次循环后,岩石的脆性变大,应力-应变曲线峰后段不再平滑,残余应变变小,其研究成果为锦屏二级水电站引水隧洞围岩稳定性分析提供理论依据。