完整岩体对测井频率应力波的滤波特性

不同频率范围内的应力波在岩体的传播过程中,衰减系数对频率的依赖性具有显著差异。通过现场试验研究完整岩体对测井频率范围内应力波的滤波特性,针对常用黏弹性模型在描述衰减系数与频率关系存在不足,在频域上对黏性系数进行非定常处理,建立黏性系数非定常Maxwell模型,采用波形相关系数评价改进模型的滤波效果。研究结果表明,完整岩体总体上表现为低通滤波,在低通滤波范围内具有非等间距带通滤波特性,随传播距离增加,带通数逐渐减小;在吸收频率过渡带,应力波衰减系数随频率变化非常快,黏性系数非定常Maxwell模型能够有效描述应力波在完整岩体中的衰减系数变化规律;吸收频率过渡带的边界频率与传播距离成负指数关系,吸收频率过渡带的陡度参数可以近似认为是常数;随传播距离增加,黏性系数非定常Maxwell模型描述完整岩体的滤波效果明显提高,当传播距离为4.75m时,波形相关系数达到0.89,表明采用改进模型描述完整岩体是有效的。

细观损伤理论确定岩体参数的方法研究

分析目前确定岩体参数方法中存在的一些困难,通过把岩体的完整性系数同岩体微裂纹密度参数结合起来,运用细观损伤理论,得到确定岩体参数的计算方法,并分别运用Taylor方法和广义自洽法结合工程实例和部分统计资料进行计算对比分析,根据计算结果,结合BQ法针对完整性系数小于0.5的情况进行修正。研究结果表明,该方法合理可行,避免传统方法的经验差异或人为因素的影响。

完整岩体卸荷破坏的模型试验研究

本文在真三轴应力状态下，采用三种与工程开挖对应的卸荷方式，对完整岩体模型试样进行了卸荷破坏试验．通过对试样在整个试验过程中的应力、应变及声发射等进行的量测。

田湾核电工程场地风化囊体工程特性研究

针对田湾核电工程场地调查时发现的不良风化囊体,在原有勘探方案基础上通过加密钻孔与取样,结合浅层地震勘探、声波测井、点载荷试验及室内测试等手段,查明了场地风化囊体的分布范围,对其形成原因进行了探讨,并对风化囊体内岩体的完整性和岩石风化等级进行了评价,得到了反映风化囊体工程特性的力学指标及动态参数,分析了风化囊体对核电建设的影响,为核电工程基础设计提供了科学依据。

岩体微裂纹密度确定方法及应用

运用细观损伤理论的方法,建立了岩体参数与室内岩块间的关系,认为只有合理确定了裂纹密度参数,才能使细观损伤理论确定岩体参数的方法成为可能。提出了采用完整性系数法、弹性波方程法和地质调查统计法确定岩体裂纹密度的方法,分析了3种方法确定岩体裂纹密度的差异;结合统计数据,分析比较了Taylor法、广义自洽法、Taylor介质法对裂纹相互作用的考虑及确定岩体力学参数的适应性。结果表明,采用完整性系数法确定岩体裂纹密度,Taylor介质法确定岩体参数可以得到比较合理的结果。

一种改进的岩体质量分级方法RMR_(Kv)

RMR(Rock Mass Rating)是国际上广泛应用的岩体质量分级系统,它包含5项基本指标,即岩石单轴抗压强度(Rc)、岩石质量指标RQD、节理间距(D)、节理条件(Jcond)及地下水条件(GW)。其中岩石质量指标和节理间距均用来反映岩体的节理化程度,两者之间存在一定的相关关系,故在岩体分级系统中存在重复使用的问题,并且在实际应用中,岩石质量指标和节理间距的获取往往存在一定的困难,且具有一定的方向性和不确定性。采用岩体完整性指数代替原分级方案中的岩石质量指标及节理间距,建立了一种改进的RMR分级体系,从而省去了对这两项指标的野外测量和计算,提高了工作效率。该方法在玛尔挡工程中进行实例验证,与原RMR方法及国标BQ的分级对比结果表明:利用这一改进的分级方法获得的结果介于RMR与BQ之间,是一种切实可行的分级方案,可在更多的工程中应用。

岩石三维强度准则的研究

结合非线性统一强度理论与Hoek-Brown强度准则,以Hoek-Brown强度准则构建子午面上的强度曲线,以非线性统一强度理论构建偏平面上的强度曲线,通过应力空间变化方法将子午面上强度曲线与偏平面上强度曲线进行结合,从而建立一种新的岩石三维强度准则。建立的强度准则在子午面上为非线性,考虑岩石材料的静水压力效应;在偏平面上强度线涵盖了从上限Drucker-Prager圆到下限Matsuoka-Nakai曲线之间的所有区域,可较好模拟岩石材料的中间主应力效应。强度面光滑、外凸,可用于建立岩石的屈服函数。强度准则共有3个材料参数mt、?c、mi,各参数可通过岩石试验数据确定且具有明确的物理意义。另外,该文提出一种mt的近似求解公式,总的参数可退化为?c和mi,与Hoek-Brown准则基本参数一致,可由岩石常规三轴压缩试验按Hoek-Brown提出的回归公式确定。与国内外学者已开展的岩石材料三轴试验结果进行对比,建立的强度准则与试验数据吻合良好,可合理描述岩石材料的非线性强度特性。其次,通过引入地质强度指标GSI,建立的强度准则可应用于较为完整的岩体(GSI>25),对于较为破碎岩体(GSI<25)需做进一步的研究。

Hoek-Brown强度准则在深部岩体力学参数估算中的应用研究

以H-B强度准则为基础的岩体力学参数估算方法综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响,可更好地反映岩体的非线性破坏特征。以锦屏二级深埋大理岩为例,引入深部岩体完整性系数KV改进深部岩体GSI值确定方法,在此基础上详细分析了这一估算方法对深部工程岩体的适用性。结果表明:H-B强度准则中4个参数互相独立,且与围压应力状态无关,应用于深部岩体力学参数的估算是可行的;深部岩体完整性系数KV可反映岩体内部各种结构面的发育程度和岩体开挖受扰动程度,岩体完整性系数KV的引入,使深部岩体GSI值的确定更加客观;采用室内常规三轴试验结果参数σci和mi的值是比较合适的。采用上述方法估算获得锦屏深埋大理岩的强度包络线表现出明显的非线性,在中高围压阶段(15 MPa<σ3<40 MPa),其内摩擦角降低了32%,但黏聚力则是低围压阶段的近3倍。

煤矿岩体分级定量指标的相关关系研究

文章对淮北临涣煤矿收集的矿井巷道岩石样本进行点荷载、超声声速和抗压强度试验,通过对试验结果的相关分析,说明岩石标准抗压强度与超声声速、点荷载的相关性,得到抗压强度、超声声速和点荷载之间的函数关系式;由测量数据计算岩体完整性系数、岩体体积节理数和岩石质量指标修正的岩芯采取率,并分析其相关关系。

完整-损伤千枚岩各向异性蠕变试验研究

层状岩体在地壳中广泛存在,开挖破损的层状岩体具有较强的时间效应,深入研究含损伤层状岩体的各向异性蠕变特性,具有重大工程意义。以具有典型层理构造的千枚岩为研究对象,按层理面与主应力方向的关系加工制作成垂直组和平行组二组岩样。采用三轴压缩分别制作含损伤的垂直组和平行组岩样,再采用三轴程控蠕变仪对完整以及含损伤的垂直组、平行组岩样进行不同围压下的分级加载蠕变试验。试验结果表明:(1)蠕变变形量和稳态蠕变速率均随着应力水平的提高而非线性增加;(2)损伤岩样的蠕变变形量和稳态蠕变速率要高于完整岩样,而围压可减小完整和损伤岩样间的差异;(3)稳态蠕变速率随围压的升高而下降;(4)相同应力水平下,垂直组完整和损伤岩样的差异小于平行组;(5)不同围压下,平行组岩样的蠕变变形量和稳态蠕变速率均低于垂直组;(6)平行组的长期强度高于垂直组;(7)损伤岩样的长期强度增长速率高于完整岩样;(8)垂直组岩样长期强度提高幅值高于平行组。

考虑节理影响的岩体基本质量指标定量评价

岩体完整性系数K_(v)是确定岩体基本质量指标BQ的主要参数,目前国家标准只考虑节理数量而未反映节理倾角和填充物对K_(v)影响。通过对含不同节理面的花岗岩岩样的纵波波速测试,探讨节理数量、倾角、填充物对岩体纵波波速的影响规律。考虑节理倾角、填充物的影响,提出了一种定量计算K_(v)的评价方法。将K_(v)视为正态分布随机变量,以90%的保证率估算K_(v)值,获得与J_(v)的对应关系,结果与国家标准推荐值非常接近。从岩体力学强度评价角度,计算验证了该方法在实际岩体评价中的适用性。提出方法可为岩体基本质量指标BQ的定量评价提供参考。

基于纵波波速的块状岩体GSI系统

为减少目前GSI系统对现场地质观察的依赖程度,降低其应用难度,且使其能更加准确地反映一定深度范围内的岩体特性,根据现有研究成果与GSI系统输入参数的定性、定量对应关系,建立基于纵波波速的GSI系统,据此获得大岗山坝区岩体的GSI,通过对比分析此结果与经验公式的结果及基于GSI的岩体变形模量的预测值与实测值的分布规律及其相关性,探讨了将岩体完整系数和岩石风化程度系数作为GSI系统输入参数的可行性。结果表明：基于岩体完整系数和岩石风化程度系数的GSI系统基本可行;风化程度输入参数采用风化岩石与未风化岩石的波速比平方较为合理;岩体完整系数和岩石风化程度系数丰富了GSI系统的输入参数。