剪切带-弹性岩体系统的稳定及失稳滑动理论研究

首次应用应变梯度塑性理论对剪切带 -弹性岩体的稳定及失稳滑动进行了理论分析 ,得到了剪应力与剪切带上、下盘相对错动位移的理论关系 ,提出了采用软化段剪应力 -相对错动位移的斜率来评价系统稳定性的方法。研究结果表明 :剪切带上、下盘弹性岩石宽度越大 ,岩石材料剪切带宽度 (或内部长度 )越小 ,剪切弹性模量越小及降模量越大系统越不稳定 ;试验机剪切模量越小 ,岩样

粘弹性岩体力学模型识别与参数反演解析方法研究

本文基于圆形和非圆形隧道围岩粘弹性位移反演分析解析方法的最新进展，根据隧道围岩力学参数解析解的反演规律，提出了五个粘弹性力学模型识别与参数定理，并通过算例和工程实例对所给出的定理作了必要的验证。

岩体粘弹性力学模型的判定定理与应用

依据位移反分析的解析方法，提出了隧道围岩粘弹性力学模型识别的几个判定定理，并举例说明了定理的应用。

不同风化程度岩体弹性模量的确定方法研究

岩体弹性模量的确定是国内外岩石力学界研究的热点课题。采用损伤力学、声波测试方法与Monte-Carlo模拟技术,从理论上推导出估算不同风化程度岩体弹性模量的方法,并将该方法应用于贵州省鱼简河水库拱坝地基弹性模量估算中。通过与原位试验结果对比分析,说明利用该方法所确定的弹性模量比较接近岩体的实际弹性模量。结果表明,对于一些大型工程的初步研究阶段,当需要对岩体弹性模量作出初步判断时,可以利用Monte-Carlo模拟技术与室内岩块试验的方法估算不同风化程度岩体的弹性模量。

灌浆前后岩体弹性模量的检测

采用钻孔弹性模量计对三峡F2 15断层带灌浆试验不同时期的岩体弹性模量进行了测试 ,测试值反映了灌浆前后断层带岩体弹性模量值的变化 。

基于应变耦合渗流模型的裂隙岩体弹性模量研究

原地直接测定裂隙岩体的弹性模量Em,由于各种原因,在工程实践中往往有一定的困难。作为一种替代方法,通常人们利用实验室测得的岩石弹性模量E来确定裂隙岩体弹性模量Em。提出的耦合应变渗流模型,建立了裂隙岩体中裂隙与岩块在应力作用下的变形协调和应力平衡关系,通过考虑裂隙岩体中地下开挖体涌水量大小可直接反映裂隙的贯通情况和密度大小这一事实,用地下开挖体涌水量大小和岩体弹性模量折减系数Rm来计算岩体弹性模量。为计算岩体弹性模量提出了一个可能的新途经。该模型的结果与实际数据吻合良好。

基于统计本构关系的岩体弹性模量特征及影响因素分析

结构面是影响岩体弹性模量的主要因素。基于岩体结构面参数统计,结合岩体应变能推导出的节理岩体本构关系,能够真实地反映岩体弹性模量的弱化和各向异性。在此基础上,以吉图珲铁路隧道围岩为例,研究了岩体弹性模量特征及影响因素。结果表明,该岩体弹性模量的弱化和各向异性程度随应力轴线与结构面法线的夹角而变化,并在夹角值为54.5°时达到最大;同时,岩体弹性模量的弱化与结构面内摩擦角和黏聚力成反相关,与结构面平均半径和密度呈正相关。当结构面半径超过3 m时,岩体弹性模量弱化趋于稳定。应力环境对弹性模量同样有影响,围压的增大,可使岩体弹性模量增大,同时减小了其各向异性和弱化的程度。当围压达到2.32 MPa时,各向异性及弱化现象消失。

基于π定理的裂隙岩体弹性模量研究

岩体弹性模量E_m是工程实践中关注的因素,但直接测定E_m有一定的困难。岩体中的裂隙发育情况对E_m有很大的影响,往往裂隙间距和隙宽决定了E_m的大小。岩体环境中充满地下水,岩体中的裂隙主导了地下水的流动,其渗流特性决定了自由面渗流量的大小。通过π定理建立了自由面渗流量与E_m之间的联系,推导了渗流量和E_m的函数关系式,利用有限元法计算了采空区自由面渗流量,通过改变π参数绘制了反映渗流量和E_m关系的曲线图,在已知渗流量的情况下查阅该图可以快速计算E_m。给出了一个矿山实例,计算了该矿山岩体的弹性模量,计算结果与实际数据吻合,验证了此方法的准确性。

地下洞室围岩变形监测及岩体弹性模量反推法初探

从工程实例出发，介绍了围岩变形监测断面的布设方式、位移监测结果及其对设计与施工的指导作用。然后，利用实测岩体位移，采用有限元法，反算出岩体的平均弹性模量，并初步探讨该计算结果的可靠性。

白鹤滩坝址区岩体弹性参数测试方法对比研究

弹性参数是工程岩体的重要力学指标,可以用于计算岩体质量分级、围岩弹性抗力系数、岩体强度参数等。实际工程中,主要采用刚性承压板试验、声波试验等测试岩体的弹性模量(弹模)、变形模量(变模)、波速等参数。由于测试的原理不同,且在不同岩性、不同方向上测试所得的结果可能离散型较大。本文整理了世界在建规模最大水电工程白鹤滩坝址区玄武岩的部分岩体弹性参数测试成果,包括156点刚性承压板试验;665点钻孔变形测试(200点刚性钻孔和465点柔性钻孔);58个平硐岩体地震波试验;143个岩体声波测试(58个平硐、85个钻孔)。通过分析所测弹模、变模、波速的相关性,给出了建议测试方案及岩体模量-波速的推荐经验换算公式。其中刚性承压板试验和地震波测试相关性较差,不推荐地震波波速换算岩体弹性参数;刚性承压板试验、钻孔模量均与声波波速指数相关,推荐刚性承压板试验作为岩体静模量测试依据,声波测试为动模量测试依据。相关研究可丰富我国大型水电工程建设的基础资料,为后续类似工程勘测设计提供参考。

用套筒致裂法测试岩体应力反弹性模量与讨论

在改进套筒致裂装置性能的基础上，使压力-体积曲线的记录与处理得到改善，对潘三矿东采区的测试实践表明，得出的压力-体积曲线较好地反映了钻孔围岩随内压增加所表现出的力学性质。还探讨了如何通过改进套筒致裂技术来实现由围岩应力测试发展到原岩应力测试以及围岩损伤区的测定。

关于层状岩体变形试验的建议方法

传统的岩体承压板法变形试验以假定岩体为半无限均质弹性介质为前提,只能得出一个综合(等效)的弹性(或变形)模量。对于水电工程中经常遇到的薄的软弱层带的模量不能测定。为此,需要在传统的岩体变形承压板法试验的基础上发展淅的层状岩体承压板法变形试验,它可以利用分层弹模计算的方法测定出软弱层带及其他各个岩层的模量,是岩石力学试验方法上的一次突破。笔者将首次系统地介绍这种新的试验原理、实施、分层弹模计算方法和工程应用。

基于Kelvin模型的圆形巷道位移反分析的唯一性

讨论了黏弹性岩体中圆形巷道位移反分析的唯一性问题。以Kelvin模型为研究对象,在圆形巷道位移解析解的基础上,利用参数可辨识条件,对岩体参数进行了位移反分析唯一性的研究。结果表明:无论测量出多少个测点的位移,都不能唯一地反分析出所有岩体参数,至少要已知2个参数,才有可能唯一地反分析出其余参数;随着已知参数的增多,各参数的可辨识性逐渐增强;竖向地应力与水平地应力是否相等,且二者作为已知条件时其大小是否为0对反分析结果有较为明显的影响;适当减少待反演参数的数量对提升反分析结果的唯一性有显著影响;所有参数中地应力具有最好的可辨识性,其次是弹性模量,泊松比及黏滞系数最差。

青岛地铁岩质围岩基本分级细化体系研究

文章以青岛地铁工程为依托,开展了青岛地铁岩质围岩基本分级细化体系研究,得到了各级围岩所对应的岩体弹性纵波波速及岩芯采取率、岩芯形态。依据研究成果建立了包括定性鉴别、围岩弹性纵波速度、岩芯状况在内的围岩分级细化体系,并通过分级体系适用性分析表明:该分级体系具有较高的符合率且围岩级别偏差没有超过一个亚级;新分级体系有利于减小围岩不同等级间的设计参数的跨度,既保证设计安全,又避免设计浪费;降低了围岩分级过程中的不确定性,同时也丰富了我国岩质围岩分级体系。

煤田露头火区引起的地表塌陷形式及基岩破坏分析

为了得到煤田露头火区地表塌陷和上覆岩层破坏机理,通过火区实地考察结合理论分析的方法,揭示了地表塌陷的实质是火区上覆岩层的移动,且分为连续变形破坏和非连续变形破坏,将火区上覆岩层的破坏形式归纳为弯曲变形、移动垮落、岩体滑动、滑落充填、基岩滑移,并划分了煤田露头火区的"三带",其高度的确定可依据采空区"三带"的计算方法进行判定。运用弹性力学方法分析得出了火区上下盘岩体的应力分量表达式,以及最大剪应力作用面的方位变化规律。

浅谈超声波法求隧道洞身围岩Kv值的几个主要问题

本文简述了钻孔波速测试及岩石波速测试的原理及方法技术,并提出影响隧道围岩的分级的关键因素为岩体波速Vpm与岩石波速Vpr的准确求取,然后对进行岩体及岩石波速测试时碰到的几个问题进行分析,找出了主要影响因素,并提出了解决这几个问题的处理方法,且经过了现场检验取得了很好的效果。

浅谈超声波法求隧道洞身围岩Kv值的几个主要问题

简述了钻孔波鹈速测试及岩石石波速测试的原理及方法技术，并提出影响隧道围岩的分级的关键因素为岩体波速Vpm与岩石波速Vpr的准确求取，然后对进行岩体及岩石波速测试时碰到的几个问题进行分析，找出了主要影响因素，并提出了解决这几个问题的处理方法，且经过了现场检验取得了很好的效果。

奥灰顶部含水层注浆改造浆液扩散主要影响因素试验研究

为探究浆液黏度、溶蚀裂隙及岩溶孔洞对注浆改造过程中浆液在奥陶系顶部灰岩裂隙含水层中扩散、充填影响规律,自行研制一套可考虑裂隙分布、动承压水和注浆工艺因素的裂隙岩体动水注浆改造模型实验台。利用该装置模拟了3种黏度浆液在4类含岩溶裂隙、孔洞分布条件下的承压含水层中的扩散过程,总结了浆液扩散及充填规律;结合数值计算得到了11组注浆实验充填过程中应力分布及变化规律;最后通过超声波探测,分析了不同条件下浆液改造后岩体弹模变化规律。结果表明:①均布裂隙中浆液扩散形态接近“∩”形,考虑不同条件作用后的浆液扩散形态呈现出非标准圆弧形;含有岩溶优势裂隙的浆液扩散形态呈现“Λ”形,裂隙开度越大,“Λ”形顶角越小;含岩溶孔洞的裂隙区浆液扩散形态出现“M”形,存在“︹”形的过渡形态。②注浆改造后的裂隙岩体具有分区特性,可将其分为完全充填(FF)、部分充填(PF)、裂隙二次发育(DeF)和原岩裂隙(OF)4个区域;极差结果显示裂隙开度对S_(FF)影响最大,浆液黏度对S PF影响最大;③溶蚀裂隙和岩溶孔洞经注浆改造后弹性模量明显增强,裂隙中的浆液压力分布呈现非线性递减,且裂隙岩体基质受到的应力大小和作用时间影响与改造后岩体动弹模成正比。