非均质岩桥对裂纹扩展贯通机制影响的数值分析

通过考虑岩石试样中预置三裂纹之间岩桥力学性质和非均匀程度，运用东北大学开发的ＲＦＰＡ（２Ｄ）系统，研究了不同性质岩 桥中裂纹扩展相互作用模式及其贯通机制。模拟结果与相关的实验研究表现较好的一致性。

非均质岩体压缩破坏的数字图像相关研究

通过实验研究了某大型水利工程现场花岗岩,在其岩体局部存在显著非均质情况下,非均质性对岩体的抗压强度和变形场分布的影响。变形场的测量采用数字图像相关(Dig-ital Image Correlation,DIC)方法。花岗岩表面细观形貌存在较好的灰度差异,可以作为DIC方法的自然散斑图。对比非均质岩体与均质岩体两个试样的测试结果发现:花岗岩中夹杂的弱质岩体大大降低了岩石的整体抗压强度,弱质岩体的破坏诱发了岩石的整体失稳破坏。两种不同特性岩体的分布情况会引起整体位移场分布的变化。在两类岩体的边界存在较明显的剪切作用。因为非均质岩体边界混合层的强度并不低,所以这种剪切作用不一定产生剪切破坏。但如果在边界层出有明显缺陷,该剪切作用就可能会引发致命破坏。

爆破作用线对非均质岩体破碎效果影响分析

在非均质岩体的露天矿进行大区深孔爆破中,通过设计优化的爆破网路,确定爆破作用方向,可使有大量结构面存在的非均质岩体有较好的爆破效果。爆破作用线就是根据非均质岩体节理、裂隙发育的变化趋势,采用逐孔毫秒微差多侧向自由面起爆增加径向拉应力使爆破作用增强。通过对黑山露天煤矿3#采区岩性和结构面分析,提出爆破作用线理论:对存在结构面的复杂岩体,增加爆破自由面,设计对称"V"型斜线间隔爆破作用线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差,可减少岩石大块;对局部存在的非均质岩体,确定爆破作用线方向加强爆破作用,设计间隔爆破作用线斜线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差起爆,可使岩体破碎均匀。这些研究成果对于解决干旱区非均质岩体的露天煤矿爆破技术问题有借鉴作用。

基于数字图像的真实细观非均质岩土力学分析数值方法

本文介绍基于真实非均质岩土材料的数值方法与研究进展.这些方法运用新发展的数字图像技术,获取真实岩土和混凝土材料的细观非均质分布,再进行定量细观结构研究,采用数值计算程序,定量分析它们的物理力学响应,为解决限制岩土和混凝土力学进一步发展的非均质材料假设问题提供了有效途径.本文介绍该方法的研究背景和三项主要内容.包括真实细观非均质岩土材料力学数值分析方法,非均质岩土材料数值网格计算方法,和非均质岩土材料力学响应重要规律.

高段陡帮山坡露天矿非均质岩体爆破方法研究

通过对宏顺山坡石灰石露天矿现场存在问题的调查和分析,对非均质矿体的爆破方法进行了应用技术研究,研究认为,根据不同山体高度和倾斜坡度,采用穿凿垂直深孔和倾斜浅孔,自上而下逐孔毫秒微差分层或同时起爆技术,使每个台阶起爆单元逐孔间隔25~50 ms分段起爆。这些研究成果对于解决山坡石灰石露天矿非均质岩体爆破技术问题有借鉴作用。

非均质岩体的爆破效果分析

新疆和田布雅露天煤矿岩性大部分是由硬砂岩、中砂岩组成 ,由于该地区长期干旱、少雨 ,裂隙发育、节理明显 ,均质性很差 ,属非均质岩体 ,直接影响爆破效果。通过多次反复不同的实验 ,解决了多年存在的爆破问题 。

非均质岩体隧洞的分层折减法分析

采用强度折减法分析了非均质岩体隧洞的稳定性,对比了不同岩层的强度折减对隧洞安全系数的影响。比较结果表明,仅对下层岩体进行强度折减所得的隧洞安全系数最小,仅对上层岩体进行强度折减所得的隧洞安全系数最大,而同时对两层折减(整体折减)所得的隧洞安全系数居中。整体折减所得的隧洞安全系数较符合实际,部分岩体折减方法所得的安全系数不合理。

基于损伤过程的非均质岩体声发射及破坏规律数值模拟研究

声发射事件数大小及源分布特征是岩体损伤演化过程的直接表征。在前人研究的基础上,以数值模拟的方法,考虑细观非均匀特性,采用基于应变软化的弹-脆-塑性模型描述基元的损伤与破坏过程。借助FLAC3D软件中的FISH函数实现了以Weibull分布随机赋予基元材料属性及对声发射事件数的记录,从时间序列上探讨非均匀性对岩体声发射现象的影响,结果表明,均质度对于岩体的声发射规律及破坏模式影响显著。

某露天煤矿非均质岩体爆破技术优化研究

爆破工程中,非均质岩体会对爆生气体、应力波产生重大影响,造成爆破大块率偏高和根底残留等问题。大块率偏高降低了挖运效率,同时处理大块、根底等质量问题既增加了爆破成本,又存在一定的安全隐患,因此研究如何提高非均质岩体爆破质量具有十分重要的意义。通过爆破试验,采取调整孔网参数、优化装药结构、改善爆破延期时间、提高起爆能量等方式提高了爆破质量,降低了爆破成本。同时可为其他类似爆破施工提供一些经验参考。

不同水力加载条件下非均质储层缝网扩展规律研究

水力压裂可显著提高页岩气等致密储层岩体的渗透性以增加油气产量,然而受多因素影响,水力压裂形成缝网结构的机理和压裂优化设计一直是研究的焦点和难点。本研究基于渗流-应力-破坏耦合计算模拟方法,对不同水力加载条件下的非均质储层水力压裂过程进行了模拟和对比研究。研究结果表明:水力压裂过程中起始注水压力和增量大小对水力压裂缝网扩展和改造区域形态有着显著的影响。当起始注水压力小于等于模型材料体抗拉强度,并缓慢增压致裂时,压裂过程可近似视为稳态应力-破坏-渗流耦合作用过程的不同阶段,这种情况下仅在压裂井孔周围形成两组对称式的伞状水力裂缝带。当对模型体施加高于模型材料体破裂压力的注水压力时,相当于对压裂孔快速施加高动水压力,水力裂缝沿压裂孔全方位迅速萌生并快速扩展,当注水压力值高于破裂压力一定幅值时,压裂改造可形成围绕压裂井全方位的放射状裂缝网络,使压裂储层得以最大范围改造。在拟静力和拟动力两种加载条件下,不同水岩相互作用机理是造成不同水力加载条件出现不同缝网结构的力学机制,而对于实际的页岩气储层改造,压裂产生围绕压裂井全方位放射状的缝网结构则是一种最优的体积压裂改造。

非均质性对岩体应力场反分析结果的影响

从弹性介质的假定出发,利用“等效”节理岩体等效模型和节理岩体统计等效模型,分析了有限单元法位移反分析反算岩体弹性模量和原岩应力场的问题,通过参数研究,讨论了岩体节理和非均质性对位移反分析结果的影响.结果表明,在节理岩体“等效”连续介质力学模型假定下,采用不同力学模型对反算的弹性模量值有较明显影响,而节理岩体力学参数非均质性对反算原岩应力场的影响很小,均质、各向同性假定在原岩应力场实测和位移反分析中是适用的.

层状非均质结构包气带入渗过程单相流与两相流数值模拟对比研究

包气带水分入渗过程受多种因素的影响。定量研究层状非均质岩性结构和入渗速率对其影响,有助于解决根据不同条件选择单相流模型或水气二相流模型模拟包气带水分入渗过程的问题。结合填埋场等场地地层条件及污废水入渗特征,分别建立了“上细下粗”和“上粗下细”包气带层状非均质岩性结构水分入渗单相流和水气二相流模型,探讨不同层状非均质岩性结构条件下模型的适用性。在“上粗下细”岩性结构模型基础上,进一步探究入渗速率对水气两相运移结果的影响。基于论文模型研究表明:(1)在包气带岩性结构为“上细下粗”的条件下,气相的影响基本可以忽略,可直接采用单相流模型对包气带水分运移进行模拟;在“上粗下细”岩性结构和本次模型设定的底部压力保持不变及污废水泄漏前场地未接受降水入渗补给等条件下,当包气带上下层介质渗透率比值大于16倍时,气相会对水相运移产生明显影响,且下层介质渗透率越小、上下层介质渗透率比值越大,单相流与两相流的运移结果差别越大,需要采用水气二相流模型模拟包气带水分运移。(2)在包气带“上粗下细”岩性结构条件下,入渗速率越大,气相对水流入渗的阻滞作用越明显,此时包气带水分运移模拟应采用水气二相流模型。

风化岩体中压力型锚索锚固段的剪应力分析

岩体在风化过程中,其物理力学性质会随着风化程度的不同有所差异。结合均质岩体中压力型锚索受力特点,以及内部对称荷载作用下横观各向同性弹性体内的剪应力分布特点,推导出了压力型锚索在横观各向同性弹性岩体内的剪应力分布方程。假定风化岩体为横观各向同性弹性体,其弹性模量及剪切模量均按指数函数变化,分析结果表明:①由于风化岩体的弹性模量随着深度的变化,锚索锚固段的剪应力也随着岩体的弹性模量的增加(减小)而增加(减小);②在承压板附近,锚索锚固段的剪应力随锚索孔半径的增加而减小,由于风化岩体剪切模量的变化,因而导致剪应力的变化量很大;③在承压板附近,锚索锚固段接触面上的剪应力随着垂直于岩体横向等向面的剪切模量的改变而相应的改变。研究成果可为实际工程中压力型锚索设计提供参考。

团块缺陷结构对岩石静动力学特性影响的数值模拟分析

基于颗粒流离散元法和PFC^(2D)程序构建含团块缺陷结构的岩石数值模型试样,指定试样中部1 cm半径范围为团块缺陷,通过0.1倍、1倍和10倍关系改变团块细观力学参数,构建A、B和C三种数值试样类别,分别进行三轴压缩和三轴疲劳试验。通过试样破坏特征、强度特征、团块及周边应力、应变率特征分析缺陷岩石静、动力学特性。试验结果表明,压缩和疲劳荷载下A类试样在团块左右方向应力集中,而上下方向(包括团块内部)为低应力区;C类试样与之相反,B类试样无明显应力集中现象。无论压缩或疲劳荷载,A类试样团块应变率高于四周,C类试样与之相反,B类试样无明显应变率差异化。研究成果揭示:1)岩石内部团块状缺陷结构无论其材料强度高低均劣化岩石抗压强度;2)静动荷载加载过程中含团块缺陷岩石内部表现出应力场不均匀性和应变差异性。

基于数字图像的非均匀岩土材料渗透系数研究（英文）

目的:建立一种较为快速和快速确定非均匀岩土材料渗透系数的方法。创新点:建立了一种可以从图像到数值模型的数字图像方法:通过拍照、CT等手段获取岩土材料的图像,进而通过数值分析确定等效参数。方法:1.将采集到彩色图像从RGB空间转化到HSI空间,选取识别度较高的空间进行二值化处理;2.获取二值化图像后采用邻域标记算法标记,结合本文提出的算法提取边界(图9和10);3.结合边界修正算法对锯齿状边界进行修正(图11);4.确定表征细观几何模型(图12和表1);5.绘制网格开展数值分析,确定宏观参数。结论:1.基于数值图像的非均匀岩土材料渗透系数确定方法可以较为准确地估算渗透系数,可以为工程设计提供初步依据。2.非均匀岩土材料具有明显的尺寸效应,随着尺寸增加,渗透率的变化逐渐趋于稳定;当材料视为岩石和土体的二元介质时,两种性质差异在10倍以内对宏观特性的影响较大,大于10倍之后影响减弱。3.岩土材料渗透率随着内部块石含量的增加而减小,但是内部块石的形态对渗透率也有一定的影响。

露天矿边坡减振降速爆破网路优化设计

为了解决新疆北山露天煤矿南部边坡受爆破振动影响安全稳定问题,通过对非均质岩体的岩体结构、岩性特点、破裂面构成、形态和节理、裂隙发育变化趋势的分析,研究提出:(1)在固定边邦到界台阶,为确保边坡安全稳定,设计采用导爆索+非电导爆管的毫秒微差爆破网路,通过预裂孔导爆索爆破网路连接,不耦合分段装药孔内多点瞬发起爆形成的破裂面,减弱爆轰波对台阶坡面的爆破作用影响;(2)通过主爆孔和缓冲孔非电导爆管+“四通”的爆破网路连接,耦合连续集中装药单位药量分段毫秒微差间隔起爆,减小在近距离条件下爆破振动对固定边邦台阶坡面的破坏影响。研究结果表明,设计优化的减振降速爆破网路,可以较好解决干旱区深凹露天矿固定边坡受爆破振动影响的失稳致灾问题。

贵阳市某高层建筑物地基承载力的确定

贵阳市某高层建筑物由主楼 (商住楼 ) 31层、写字楼 16层及 2～ 8层的裙楼组成。场地地基持力层为中风化的三叠系中统松子坎组 2、 3段地层组成。据钻孔岩心编录与物探综合分析 ,地基岩层单元划分为中厚层至薄层白云质灰岩、泥质灰岩 ,中厚层灰质白云岩 ,薄层、中厚层泥质白云岩 ,泥页岩等 4个岩体质量单元。在确定地基承载力时 ,采用了物探资料、岩石物理力学性试验、现场载荷试验及类比法的综合评价方法 ,较可靠地提供了岩石质量单元体的承载力 ,使该工程基础设计达到了经济、合理的目的。

重庆地区嵌岩桩嵌岩段承载力计算探讨

本文通过分析嵌岩桩的传力机理和现行规划的计算公式，讨论了计算非均质岩嵌岩桩的一些方法和建议，并根据自己的工程实践提出了一些构造措施。

风化岩体中压力型锚索锚固长度设计方法

针对压力型锚索设计的理论方法是建立在均质岩体的这一假设,考虑到实际工程中风化岩体是非均质且连续的这一特性,结合横观各向同性体在点荷载作用时的应力特征,推导了压力型锚索在风化岩体内的剪应力表达式,并在此基础上建立了压力型锚索锚固长度的设计方法,使修正后的设计方法更加符合实际工程。通过数学回归方法获得了实际工程的物理参数,采用修正后的设计方法进行了算例分析,结果表明修正后的设计方法非常符合实际工程情况。