水力耦合裂隙岩体变形破坏机制研究进展

为深入了解水力耦合作用下裂隙岩体变形破坏机制,正确评价岩体工程的安全性和稳定性,通过收集整理国内外文献,系统综述了水力耦合完整岩体和裂隙岩体变形破坏方面研究的进展与成果.简述了水力耦合下完整岩体和裂隙岩体的力学特性,侧重总结了水力耦合单一裂隙岩体渗流公式,包括流量与隙宽指数n之间关系、渗透(导水)系数与正应力之间关系以及渗透特性与剪应力之间关系的数学公式.重点分析了水力耦合裂隙岩体变形破坏机制的最新研究进展,介绍了声发射(AE)、超声波(UT)、偏光显微镜(PM)、扫描电子显微镜(SEM)以及计算机断层摄影(CT)等先进的辅助试验技术在变形破坏分析中的应用.归纳了数学耦合模型、数值分析方法的优缺点及适用条件.最后,指出了当前水力耦合裂隙岩体研究中存在的一些问题,提出了一些指导性意见,并从几方面展望了未来的发展趋势,即机理研究从宏细观转向微观、数值模拟从粗糙转向精细、工程应用从水力耦合转向多场耦合.

基于质量分级的岩体变形模量统计

收集筛选920个现场岩体变形模量试验值样本,按质量级别分别统计,据此给出各级别岩体变形模量试验值范围,将统计结果与《工程岩体分级标准》(GB50218-94)取值对比,为标准修订提出建议。收集114个岩体变形模量地质建议值样本,也按级别分别统计,据此给出各级别岩体变形模量地质建议值范围,将地质建议值统计结果与《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)取值对比。统计及对比结果表明:《工程岩体分级标准》(GB50218-94)中,II,III级岩体变形模量分界线量值偏高;针对IV,V级岩体变形模量分界线,《工程岩体分级标准》(GB50218-94)给出的试验值界线与《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)给出的地质建议值界线不协调;下阶段修编过程中需对以上问题加以关注。为增加《工程岩体分级标准》(GB50218-94)实用性,建议将各级别岩体变形模量地质建议值取值范围也纳入其中。

基于现场实测数据统计的隧道围岩全过程变形规律及稳定性判据确定

隧道围岩全过程变形是认识支护与围岩相互作用演化机制的基本前提,也是围岩稳定性评价和支护设计的重要依据。在对40座隧道与地下工程围岩全过程变形进行收集和整理的基础上,系统分析了隧道围岩全过程变形及其关键节点、围岩变形速率与变形加速度分布规律与影响因素。研究表明:隧道围岩超前变形量和基本稳定变形量随施工进度呈总体增大趋势,随开挖半径呈减小趋势,而相应的位移释放率则无明显相关关系;随着围岩级别的增大,超前变形量与基本稳定变形量增大,而相应的位移释放率则反而减小;通过改进Hoek公式对深、浅埋条件下围岩全过程变形进行拟合,拟合优度在0.95以上,可为围岩损失位移的求解提供依据;隧道围岩变形速率随时间发展趋势为先增大后减小,而变形加速度则表现出"正弦曲线"特征,二者随隧道半径和施工速率变化显著。根据分析结果,指出对于不良地质条件下的大断面隧道,围岩变形速率小而变形持续时间长,此时围岩稳定性的判断应以变形加速度作为主要指标,并进一步给出了变形加速度阈值的确定方法。

弹体在岩石中侵彻与贯穿计算原理

根据岩石抗侵彻过程中变形和破坏状态,提出了岩石的变形与破坏模型。利用波阵面上的动量守恒关系和弹体表面的运动规律,得到了有别于国内外的作用在弹体表面的应力表达式。通过破碎区与径向裂缝区的能量传输关系,得到了侵彻与贯穿问题中的比例换算关系,从而推出了具有工程尺度的侵彻计算公式和具有物理基础的贯穿过程。通过与国内外现有的经验公式计算结果对比分析,验证了本公式的可靠性。

储层空间连通性模拟

储层的空间连通性对于油气田的开发有很大程度的影响,但如何正确地描述出储层的空间连通模式是地质学家所面临的难题之一。文章引入连通性的定义后,将储层连通性的模拟问题转化为在模拟区域G中模拟一满足条件连通约束条件的平稳随机集A,利用随机模拟理论中的截断高斯模拟技术,建立了在给定的连通约束条件下模拟储层岩相的空间展布的方法和具体的模拟步骤,分析了影响连通性的因素。实例模拟结果表明:模拟结果能很好地符合于连通约束条件;由于不同的初始图像代表对模拟区域连通性的不同估计,初始图像的不同,会导致模拟结果上的差异,这种差异性反映出模拟具有一定的多解性,但它能为地质学家提供多种可供选择的连通模型。

土石坝原型观测资料分析方法的研究

基于土石坝变形和孔隙水压力产生机理 ,提出了新的土石坝变形和渗流统计模型及土石坝反馈分析的基本原理和方法 。

圆形硐室岩爆的折迭突变模型

均匀围压下圆形硐室岩爆是传统意义上的软化区内岩环经过塑性变形局部化阶段完成的。当处于极限状态的塑性变形集中区承载能力下降时, 岩环中相对完好部分以弹性方式卸载,当后者释放的弹性能超过前者塑性变形所耗散的能量时便发生岩爆。简捷地通过等效应力σi 和等效应变εi 关系建立突变模型对硐室岩爆进行了分析, 将状态变量εi 用软化区半径 R来表示。分析表明: 岩爆发生条件与硐室岩体的升降模量比 E λ 和岩体裂隙发育程度l L 的乘积有关; 对于特定冲击倾性的岩体,存在对应的临界软化区深度 Rj , 即软化区深度达到 Rj 时便发生岩爆;还给出硐室岩爆释放地震能等计算式,岩爆释放的地震能量级则与硐室软化区深入程度有关。

矿山井筒变形的数学模型及应用

在对矿山井筒变形多次实际监测和理论分析的基础上 ,有针对性地提出了井筒变形的数学模型和变形模式分析方案 ,描述了井筒变形的 5个子模式数学模型 ,阐述了变形模型中的参数解算和模型中各影响因素的分析方法 ,并给出了应用实例。结果表明 ,该数学模型概括了井筒变形的具体特性 ,能够反映变形状态、影响因素及其影响程度。

利用自回归模型生成中国画风格水动画(英文)

提出一个生成中国画风格水动画的方法.首先检测手工绘制国画水波的位置,然后利用自回归模型合成这些水波形状合成的水波用基于图像方法来绘制以使水波与手工绘制国画风格一致.最后,将水波放在手工绘制的国画环境中运动起来构成动画.所附图例展示该方法能够获取手工绘制水波样本的统计特性而生成富有变化的非真实感水动画序列.

基于岩体质量分级的岩体变形特性研究

坝基和坝肩岩体的变形特征是影响大坝施工工艺和大坝能否长期稳定的重要因素之一。为合理确定叶巴滩水电站岩体的变形模量,基于岩体质量分级,进行了室内试验和现场刚性承压板试验。通过数理统计分析,结合岩体质量及其所处地质环境给出岩体变形参数建议值,并用声波对变形试验结果进行拟合,得到其相关系数大于0.83,即证实了实验成果的合理性。

地下洞室岩体变形模量的尺寸效应研究

变形参数是岩体工程变形计算、稳定性评价的前提,岩体变形参数的合理取值一直是岩土工程界关注的热点和难点之一。由于岩体力学参数存在随研究尺度不同而变化的特性,被称之为岩体力学参数的尺寸效应,因此由室内试验获取的岩石力学参数,甚至现场试验获取的岩体力学参数,均代表不了岩体工程尺度实际的力学特性,不能直接用于工程实际。为获取能够直接应用于工程实际的岩体力学参数,有必要对岩体力学参数随尺度的变化规律及产生机理展开系统研究。本文结合工程实例,通过多尺度方法研究了裂隙岩体变形参数的尺寸效应,采用室内试验、现场承压板试验、波速测试、数值模拟、位移反演分析等不同尺度的研究方法,获取了不同尺度的岩体力学参数。研究表明随着岩体尺寸的增加,岩体变形模量呈明显的降低趋势,由回归分析得到了岩体变形参数与尺度之间的拟合关系式,当岩体尺寸大于30m后,岩体变形模量减小的趋势逐渐趋于稳定,由此确定了该工程岩体宏观变形模量及REV尺度。在此基础上,对裂隙岩体变形模量尺寸效应的产生机理进行探讨,表明岩体变形参数尺寸效应的产生机理主要是由于不同尺度岩体所涵盖的裂隙尺度不同所造成,节理岩体的REV尺度约为典型结构面迹长的3倍左右。基于多种试验方法成果与数理统计方法相结合研究岩体变形参数的尺寸效应是一种新的尝试,为该工程岩体力学参数的合理取值提供了依据,并可为类似工程提供有益借鉴。

基于多尺度SIFT特征的SAR目标检测

提出一种用于SAR图像目标检测的多尺度SIFT特征提取及降维方法。针对在单一尺度下无法完整描述SAR目标的问题,采用高斯尺度空间和多组种子点的方式实现多尺度SIFT特征描述,并对同一尺度和不同尺度间的描述冗余和结构冗余分别采取稀疏编码和特征统计的降维方式实现去冗余处理。在多尺度因子和尺度层数的选择上,通过定量计算选取最优描述参数,使得代表目标特征的向量既包括目标整体轮廓信息又包含图像细节描述。与传统双参数恒虚警率、单尺度SIFT特征、多尺度SIFT-PCA等方法进行对比测试,验证了该方法的有效性。

用Excel解决几类数学问题的研究

Excel是常用的微软办公软件,以数学函数图像的绘制、方差分析、概率统计、方程求解、矩阵运算为例,通过实例研究利用Excel软件解决这几类数学问题的方法,为数学教学及实际工作带来方便。

浅埋风化岩质隧道初支护后黏弹性变形性态分析

为分析浅埋风化岩质隧道围岩初支护后变形随时间变化的黏弹性效应,首先采用逆反分析法推导出圆形隧道围岩的等效弹性模量和等效侧压力系数的解析解;然后结合具体工程实践,选择典型断面采集围岩初支护后的位移实测数据,采用数理统计方法,获取该类型隧道围岩初支护后的等效侧压力系数与等效弹性模量之比随时间的变化规律,建立围岩初支护后的黏弹性模型,研究隧道围岩初支护后变形随时间变化的黏弹性效应。研究结果表明:浅埋风化岩质隧道围岩初支护后在无降雨等外部因素作用下等效侧压力系数与等效弹性模量之比随时间呈Monomolecular增长模式并最终稳定于某一常数,即围岩变形随时间变化的黏弹性效应也符合此规律,并且其应变与等效侧压力系数成反比变化;在围岩刚度较大和地下水活动较弱的地段,初支护后围岩变形将较快趋于稳定。

软岩隧道变形特性与监控预警体系优化

以四川绵阳市梅家沟软岩隧道为工程背景,分析了现场软岩隧道大变形特性和机理。基于监控量测数据对隧道的周边收敛和拱顶下沉的变形规律进行了研究。基于数理统计的原理对数据进行统计分析,结合现场分步开挖工况,提出了隧道台阶法开挖下分级分步,动态预警的监控思想。依据现场软岩隧道预警频率,确定周边收敛的分级预警阈值,建立了周边收敛预警体系,总结了实时监测的适用条件。工程现场监控实践表明:该预警体系能够充分发挥支护结构的承载能力,为现场安全施工提供有效的判据,并给支护体系的优化提供积极的指导作用,对开展软岩隧道施工监控量测工作具有重要的实践价值。

矿井冲击危险性影响因素及其评价模型

煤岩体冲击倾向性和矿井冲击危险性研究是煤矿灾害防治领域重要研究课题之一。本文综合考虑煤岩体变形过程中的能量效应和时间效应,提出了有效冲击能量释放速度指数(WDT)的煤岩体冲击倾向性指标,在此基础上,利用多元统计分析方法,考虑有效冲击能量释放速度指数WDT和煤层埋深H、上覆厚硬岩层影响系数K、应力集中系数λ四个因素,建立了矿井冲击危险性评价数学模型Wij(X),数学模型把矿井冲击危险性分为强冲击、中等冲击和弱冲击3个危险等级。通过样品回判和待判样品判别结果验证了该数学模型的准确性和可操作性,研究结果可为相关决策人员提供技术指导和理论依据。

统计理论在围岩变形分析中的应用

讨论了统计理论在围岩变形分析中的应用 ,分析了围岩变形的特点 ,介绍了多元回归和逐步回归的基本方法 ,因子的选取 ,统计模型的确定等 。

基于图像点云空间测距算法的隧道初期支护整体变形监测技术研究与应用

为快速、准确获取施工隧道初期支护整体及局部变形信息,基于计算机视觉算法获取的隧道初期支护图像稀疏点云和密集点云数据,结合基于Hausdorff距离的整体模型和基于最小二乘拟合平面的局部模型各自的特点,提出将两者相结合的图像点云空间测距算法。该方法可为每个点保留整体模型和局部模型分别计算的距离值中的较小值,解决前者对点云密度要求高以及后者局部拟合平面存在较大偏差问题,实现多期隧道图像点云直接比较分析,简化计算步骤和后处理过程,提高隧道初期支护变形监测速率和精度。通过对云南香丽高速公路白岩子隧道进口左线ZK61+990^+994段初期支护整体变形的监测分析,结果表明:该技术能直观、可视化反映隧道初期支护整体变形情况,计算结果准确、可靠。

岩石变形图像分析的计算机统计方法初探

本文利用岩石变形形成的显微构造现象（如压力影、亚颗粒、位错、动态重结晶颗粒等），通过图象分析计算机数理统计方法，来推测地质体变形特征、变形环境、应力状态等。

用流固耦合方法研究油藏压裂后应力应变和孔渗特性变化

油藏压裂后将引起地应力场发生变化，使岩石变形，导致孔隙度和渗透率变化，进而影响产量。为研究这一问题，作者建立了油藏压裂后流－固耦合渗流模型，考虑了以下因素：油藏岩石变形，地应力、孔隙度和渗透率变化，人工裂缝，流体渗流与岩石应变耦合，储藏渗流与裂缝渗流耦合，非达西效应等。较详细地给出了耦合方程及推导过程。控制方程包括的未知变量有压力、饱和度及位移，11个变量，和11个方程。用有限差分方法将流体渗流和岩石应变方程离散成主对角占优的七对角矩阵，可在修改已有三维二相渗流和三维固体力学程序的基础上，采用隐式迭代方法求解。示例分析表明，用此模型可以研究储层应力应变、孔隙度和渗透率随时间和空间变化规律，为开发方案制定、整体压裂设计、压后生产管理等方面提供定量分析技术。