深部软弱岩体峰后等效力学模型及数值计算研究

软弱岩体给深部开采工程中的巷道支护等带来一系列棘手的问题,深入研究深部软弱岩体峰后非线性破坏行为,对于保证深部巷道围岩的安全稳定性具有十分重要的意义。基于连续介质理论及量化GSI围岩评级系统,依据Hoek-Brown强度准则,通过理论分析并结合前人的研究成果详细论证了等效节理岩体应变软化模型在深部岩体力学理论上的科学性与可行性。采用程序语言在FLAC3D中编写等效节理岩体应变软化模型,分别采用常规弹塑性模型与应变软化模型对比分析深部围岩开挖面空间效应曲线;结合深部竖井支护工程设计及现场应用等进行了算例验证。得出结论如下:等效节理岩体应变软化模型所体现软弱岩体峰后强度参数衰减规律表明:岩体峰后行为受岩体质量等级和围压的影响较大,围岩在峰后卸载过程中软化参数并不是恒定值,而是随着围压的大小而变化;通过对深部软弱围岩开挖面空间约束效应曲线的计算可知,基于Mohr-Coulomb和Hoek-Brown强度准则的理想弹塑性模型计算结果基本一致,弹塑性模型与应变软化模型的计算结果相差较大,主要体现在中等地质指标范围;现场实际应用表明,等效节理岩体应变软化模型能够较为真实的反映深部软弱岩体的峰后力学行为,并在围岩地质强度指标与岩体连续介质理论之间建立联系,便于工程应用,并可为类似工程提供借鉴。

第三系软弱岩体蠕变理论

采用自行研制的重力杠杆式岩石蠕变试验机并配备三轴压力室，从而对泥岩进行了三轴蠕变试验．根据试验结果，提出了软弱岩体的蠕变理论，并用于地下工程应力场、位移场和流变地压的分析与计算．通过算例分析。

频发微震下上覆软弱岩体边坡动力稳定及失稳模式

水库蓄水诱发的高频次微小地震对库岸边坡稳定性存在一定影响。采用振动台物理模型试验,结合UDEC离散元分析方法,以三峡库区杉树槽滑坡为原型,研究了频发微震作用下典型上覆软弱岩体边坡的累计损伤过程、动力响应特征及破坏模式。结果表明:在频发微震作用下,模型边坡自振频率不断降低,阻尼比不断升高,完整性降低;坡体加速度响应在初始阶段和微震阶段体现出"高程效应"和"趋表效应",而在小震加载后,坡体动力响应与上述特征出现偏离;在反复微震下,坡体的破坏演化过程可概括为"次级节理发育→次级节理扩展→上部岩体破碎→后缘裂隙扩张→滑面贯通→边坡失稳破坏"阶段;离散元数值分析结果表明,上覆软弱岩体边坡在频发微震下的变形主要发生于岩层分界面以上,后缘裂隙以下的上部岩体,随着地震次数的增加,其永久位移不断增大,边坡稳定性系数不断降低,边坡破坏特征与振动台试验结果相吻合。

软弱岩带变形特性试验研究

对软弱岩带工程岩体进行了系统研究。介绍了软弱岩带变形特性研究的试验方法及测试成果。为控制岩体的稳定性,在拱坝设计中,合理选择参数及取值,是使工程安全、可靠、经济、合理的重要基础和前提条件。

锦屏一级水电站软弱岩体高水头弱化效应的试验研究

在建的锦屏一级水电站蓄水后坝基(肩)软弱岩体在高水头作用下的弱化效应是工程建设十分关心的问题。为揭示这种弱化效应,提出一套岩体水压弱化效应的试验研究方法:采用岩体形成过程–力学条件模拟,力学参数控制三轴压缩全过程试验的手段制备岩体试件,对岩体试件进行现今天然状态与1~4 MPa静水压力的系列三轴压缩试验(围压为5,10,15,20,25,30 MPa)。试验结果及分析表明,在浅部低应力岩体中弱化效应十分显著,强度参数中的内摩擦因素f的弱化程度在13%以内,c的弱化程度随静水压力的升高而急剧增大,最大可达100%;变形模量的弱化程度在20 MPa围压以下随静水压力的升高而增大,随围压的升高而减小,围压达到20 MPa后则基本无弱化现象。同时,建立了不同静水压力工况下岩体力学参数预测模型。这些成果已在锦屏一级水电站工程建设中得以应用,研究方法为岩体力学性能的试验室研究开辟了新的有效途径。

软弱岩体钻孔变形测试研究

介绍了在软弱岩体中静荷载测试中钻孔弹模计法的原理和方法,并将该法运用到现场,得到了软弱岩体的压力变形的两种特殊形式。现场结果表明,该方法是对软弱岩体测试的一种比较好的方法。

下卧软弱岩带变形模量取值研究

软弱岩带的变形模量对于工程建设意义重大,当前变形试验方法难以表征原位条件下软弱岩带的变形模量,导致取值偏于保守。本文基于弹性力学推导了下卧软弱岩带变形模量的解析解,建立了一种新的软弱岩带变形模量的取值方法。在现场试验成果的基础上,采用有限元反演,数值模拟成果与试验计算成果较为吻合,证明该计算方法合理可行,较常规方法直接在软弱岩带上开展的试验成果大幅提高。

地下工程软弱岩体围岩结构的地震探测技术

控制地下工程软弱岩体特征的一个重要前提是围岩工程地质条件评价以及围岩的地质结构的定量认识,而目前软岩巷道支护难的主要原因是对巷道工程地质条件和围岩结构认识不清、支护对象不明确。基于以上分析,本文以显德汪矿主运输巷道为试验研究对象,采用地震技术对软弱岩体围岩结构进行了全断面探测,实现了岩体结构的空间定位和精确探测,进而为支护形式和支护参数的选择提供了直观可靠的工程地质依据。

软弱岩体Berger模型及井巷流变地压

在室内对硅藻岩进行了主要物理力学指标测定和蠕变试验的基础上，分析了软弱岩体的流变特性。根据Ｂｅｒｇｅｒ模型，建立了软弱岩体的流变状态方程和蠕变方程来分析支护前围岩移动规律和支护后流变地压的增长规律。

某水电站右岸软弱岩带对坝肩稳定影响的FLAC^(3D)分析

某水电站右岸软弱岩带发育,坝基岩体质量较差。采用FLAC3D分析表明,在大坝荷载或大坝+库水荷载作用下,右坝基(肩)变形总量及其与左坝肩变形差异均较小,右坝肩变形随时步衰减较快。结合坝基地质条件分析,右岸软弱岩带不会导致坝肩变形失稳。

高压固结灌浆对软弱岩体性质的影响

对我国西南某水电站花岗岩地区构造软弱岩带进行了高压固结灌浆试验,结果表明:高压固结灌浆提高了软弱岩体强度,使工程地质特性明显改善,岩体透水率降低,岩体变形模量显著提高;使用超细水泥灌浆,能渗入微小裂隙,灌浆效果更为明显。

软弱岩体中圆形隧道挤压变形临界应变研究

预测隧道挤压程度对设计者至关重要,因此对挤压状态临界应变的研究是很必要的。由于软弱岩体中Q或RMR岩体分类使用效果欠佳,引入GSI代替Q或RMR,并在前人的基础上推导了圆形隧道发生挤压变形的临界应变公式。采用工程实例进行了验证,计算结果符合实际观测结果。最后,依据Hoek-Brown强度准则推导了静水压力状态下圆形隧道挤压变形的临界应变解析表达式。对于埋深很深的隧道,侧压系数近似为1,因此可以采用推导的解析解确定隧道挤压状态。

综合检测在建基岩体软弱岩带化学灌浆试验研究中的应用

锦屏一级水电站拱坝为目前世界最高混凝土拱坝。大坝对坝基及两岸岩体质量要求高,坝基岩体的整体性、变形模量、抗剪特性和抗渗性直接关系到大坝的安全。与坝基密切相关的规模较大断层及煌斑岩脉等,对建筑物的稳定性、基础应力传递等极为不利,必须进行稳妥可靠的处理,以提高基岩质量,确保拱坝安全。本次试验有针对性地采用化学灌浆方法对f5断层和煌斑岩脉进行加固处理,经处理后的f5断层和煌斑岩脉基本能满足设计的力学指标要求。在本次现场化学灌浆试验研究过程中,分别对灌前、水泥灌后和化学灌浆灌后均采取系统的综合检测手段进行检测,取得了丰富的试验检测成果资料,为灌浆效果评价发挥了重要作用。

软弱岩体对西龙池上库1#副坝应力变形的影响分析

西龙池抽水蓄能电站上库1#副坝为沥青混凝土面板堆石坝,坝址地质地形复杂,有软弱岩层出露。本文采用E-B模型和Bursers粘弹性模型分别模拟堆石材料和沥青混凝土材料的应力应变关系,对该坝进行二维及三维应力变形有限元分析,计算结果较合理地揭示该坝在施工和蓄水过程中的受力和变形性状。本文对改善面板变形的两种软弱岩体开挖处理措施的效果作出了数值模拟和合理评价,为设计提供了参考。

软弱岩体内快速构筑水闸墙技术应用

峰峰矿区黄沙矿矿井发生突水灾害后，在时间紧迫、周围环境复杂、施工难度大、施工工程量大的条件下，通过科学设计，快速施工构筑水闸墙实例应用，成功实现了矿井分区隔离，控制灾害进一步扩散，降低灾害损失，为今后灾害救援提供经验。

二滩水电站坝基软弱岩带的处理方法

介绍了二滩拱坝坝基软弱岩带及断层破碎带处理的分析方法 ,并对几种分析方法进行了对比研究。此外 ,考虑基础处理工程的特殊性 。

软弱岩土体边坡稳定性极限平衡和有限元综合评价分析

利用极限平衡方法和三维有限元方法对某软弱岩土体高边坡稳定性进行了计算机模拟及计算分析 ,这两种方法各有优缺点 ,联合应用可互为补充 ,最后得出的结果与工程实际情况基本吻合。

薄层软弱岩体流变研究

结合某隧道内裂隙的发育特征,并根据软岩的流变机理,通过有限元分析软件,研究了隧道围岩的整体应力及变形的趋势,为以后软岩隧道的设计和施工提供了参考依据。

软弱岩体大型刚性承压板中心孔变形试验研究

刚性承压板中心孔变形试验是了解坝区深部软弱岩体变形特性的重要手段,详细介绍了大岗山水电站坝区软弱岩体的大型刚性承压板中心孔变形试验方法,深入分析了坝区软弱岩体变形随深度和压力变化的规律。推导出了圆形刚性承压板下深部岩体压缩变形的计算公式,并根据试验资料计算出了坝区软弱岩体的变形模量与视变形模量,为大岗山坝区工程的设计和施工提供了重要的力学参数。

软弱岩脉对某电站隧洞影响的有限元计算分析

某电站尾水隧洞具有埋深大、地质条件复杂、洞室段分布有宽度较大的软弱岩脉等特点,软弱岩脉的影响导致围岩稳定性问题异常突出,需要计算评价其稳定性。基于ANSYS软件,采用有限元数值方法分别对岩脉分布在隧洞顶部、侧墙及底部时对隧洞的影响进行了分析,并采用有限元强度折减法对开挖支护后隧洞安全性进行评价。数值计算结果表明,岩脉位于隧洞顶部及底部时仅对局部变形和应力有较大影响,对围岩整体稳定性影响较小;而当岩脉在隧洞侧墙位置时围岩整体稳定性大大降低,因此需在施工中对侧墙分布有软弱岩脉的洞室段加强支护。