风干与饱水状态下花岗岩单轴流变特性试验研究

对软弱岩石(体)的流变特性进行了许多研究,相比较而言,对坚硬(相对)完整岩石流变特性的研究则少得 多,坚硬完整岩石的流变特性对岩土工程的影响在很多情况下可以忽略。但在长期恶劣环境作用下,例如,长期浸泡于水中呈水饱和状态,其影响则会大许多。因而了解坚硬完整的岩石在恶劣环境作用下的流变特性,是很有意义的。鉴于此,开展了花岗岩在饱水状态下流变特性的试验研究,并与其风干状态作了对比,在强度和变形特性方面获得了重要的资料。

盐岩冲击特性试验研究

采用 SWT 方法,对盐岩在压剪联合冲击加载过程中的力学特性进行研究,通过跟踪材料动态损伤过程中材料剪切性能的变化,从而确定材料与动态损伤相关的特性。通过对盐岩在压剪联合作用下的不同速度的冲击试验研究,结果显示,当冲击速度高于 200 m/s 时,盐岩材料很快进入破坏阶段;当冲击速度为 70～200 m/s 时,盐岩材料处于动态损伤状态。并第 1 次发现一个非常有意义的现象,即与一般的脆性材料的冲击完全不同的是,盐岩在压剪联合冲击过程中除了常规的 4 道冲击波外,在卸载压缩波到来之前,还有 1 道卸载剪切波。

模拟岩石破坏过程的物理细胞演化力学模型

基于细胞自动机理论和遗传算法,提出了一种物理细胞演化力学模型(ECA)。该模型利用遗传算法搜索试验所得到的应力-应变曲线所对应的最佳能量耗散率,并且可以模拟岩石的非均质性、各向异性等特性;根据该模型得出的能量耗散率模拟得到的应力-应变曲线与试验曲线得到了很好地吻合。

盐岩的渗透特性研究

针对盐岩的低渗透特性,提出了在渗透率低于10-22m2和高于10-22m2两种情况所采用的计算理论,即可以利用岩石扩散与对流-扩散理论和达西理论来研究其渗透特性,并给出了试验室测试盐岩渗透率的计算公式。通过盐岩的渗透试验:①研究了损伤对盐岩渗透率的影响,并指出当盐岩所处的应力状态没有超出盐岩的损伤临界值时,盐岩的渗透率基本保持其原始渗透率,当盐岩发生损伤后,其渗透率明显增加;②同时也研究了围压对盐岩渗透率的影响。结果表明,在其它条件相同的情况下,作用在盐岩上的围压越高,盐岩的渗透率越低,并给出了围压与渗透率的拟合关系式。

三维地层信息系统及其力学分析功能研究

博士论文摘要 本论文旨在将三维地层信息系统和有限元分析方法有机地结合起来，建立一套既具有信息技术特点又能满足岩土工程需要的三维地层信息系统。重点研究了以下几个方面的问题： (1) 探讨了三维地理信息系统的有关基本问题，分析了三维地理信息系统的数据模型和数据结构，指出了三维地理信息系统所面临的有利条件和困难。 (2) 根据对地下工程中有限元网格划分的基本原则和要求的研究，阐明了三维地层信息系统中可视化网格不能直接用于有限元分析的原因。研究了通过关键点类得到控制地层形状的关键点，再采用自底向上的方法建立有限元模型重新进行网格划分。 (3) 提出了一种适于三维可视化和有限元分析的L-W拓扑模型。由于三维地层信息系统中地层模型是由地层上下面插值形成的格网对应连接而成的六面体构成，所以该模型通过对网格图的拓扑分析，能自动得到控制地层形状的关键点。(4) 研究了三维地层信息系统与有限元分析集成的方法。通过比较分析，采用动态链接方法，即将有限元分析模块编译为动态链接库，采用混合编程的方法集成于统一的界面中。 (5) 对32位Fortran与Visual C++的混合编程进行了较为系统的探索和研究。指出关键问题是如何使两种语言在标识符命名约定、参数传递方式和参数数据类?

预应力锚索锚固机理的数值模拟试验研究

为研究预应力锚索对三峡船闸高边坡岩体的加固效果,采用三维显式有限差分法,建立预应力锚固数值仿真模型,进行一系列计算机模拟试验。结果表明:预应力锚索在张拉过程中在岩体内形成了表层压缩区,由于多根预应力锚索的作用,每根锚索的压应力集中区互相叠合形成一个连续分布的压缩带,其分布形态与锚索布置方式、间距、锚索根数以及预应力的大小有关。对于三峡船闸高边坡,在预应力锚索和系统锚杆的共同作用下形成表层压缩带,构成了所谓的岩石锚固墙,进而缓解岩体力学性状随开挖爆破的劣化过程,限制边坡岩体的变形,改善了边坡的稳定性。

化学腐蚀下三峡花岗岩的破裂特征

进行了在化学腐蚀下的花岗岩单轴压缩破裂试验,利用数字显微观测系统对其实时观测。探讨了不同浓度、不同pH值和不同化学溶液对花岗岩表面的腐蚀以及力学特性的影响,分析了在化学腐蚀下花岗岩的破裂行为,给出了荷载-位移变化曲线和对应的显微图像以及各种试件的破裂特征示意图。

蒋家沟流域暴雨滑坡泥石流共生关系试验研究

分析了蒋家沟流域内特殊环境下崩中有滑、滑中带崩的特殊形式的滑坡。通过大型人工降雨滑坡泥石流试验和小型模型试验,对试验现象进行观测和含水量监测,研究暴雨条件下发生的坡面侵蚀、崩滑现象和由此引发滑坡,滑坡土体转化成泥石流的全过程,揭示了蒋家沟流域特殊环境下的暴雨、滑坡、泥石流共生关系。试验证实,蒋家沟流域暴雨、滑坡、泥石流共生关系中含水量分布有一定范围。

杭州湾浅层储气砂土的持水特征曲线试验研究

利用GDS三轴系统4D应力路径模块,进行了不同围压下含浅层生物气非饱和砂土的持水特征试验。分析不同围压对持水特征曲线形态的影响。结果表明,随着围压的施加与增大,非饱和砂土持水能力逐渐减弱。应用所得持水特征曲线进行含浅层气砂土中气藏压力状态的分析预测,结果表明,使用无围压下持水特征曲线进行预测是偏于安全的。

东深供水隧洞凤岗段开挖与支护数值模拟研究

应用FLAC－3D研究了东深供水隧洞工程凤岗段开挖与支护效果，及考虑围岩受爆破等因素影响，岩石松动后参数选取问题，得到了一些有益结论，对后续工程有一定的指导意义。

三峡工程永久船闸中隔墩原生裂隙施工张开变形的数值模拟研究

针对三峡船闸中隔墩岩体开裂现象,以工程地质调查为基础,建立了典型的裂隙概化模式。采用裂隙界面单元法进行裂隙张开变形机理分析,研究中隔墩岩体裂隙的张开变形特征及其与开挖卸荷分区的关系。研究表明,裂隙的张开变形、张开长度与裂隙产状有直接关系。倾角较陡、长度较大、与边墙距离较短、不易滑动的裂隙易张开,且张开变形量与前两个因素成正比,与边墙距离成反比;反之则不易张开。中隔墩岩体可能的最大裂隙张开区与弹塑性分析得到的塑性区、实测得到的卸荷损伤区在分布范围与规律上基本相同;及时合理地施加预应力锚索,既可减少中隔墩裂隙张开的可能性,又可明显减小裂隙的张开变形与长度,因而有着重要的工程意义。

铁山隧道和大垭口隧道的平面弹塑性有限元分析

对巴彭公路铁山隧道和开万公路大垭口隧道的两个典型剖面的稳定性进行了平面弹塑性有限元计算,分析了围岩中的应力、变形、塑性区以及初期支护和二次衬砌结构的承载能力,得出了相应的认识:(1)在特定的埋深、岩体类别、支护结构及荷载释放比例的条件下,洞室周围有较强的应力集中现象,一定部位及范围内的围岩进入了塑性状态;(2)喷层、二次衬砌及锚杆均在弹性范围内工作,并且有较大的安全储备。

三峡工程地下厂房定位块体分析与厂房轴线选择

应用块体理论，对两种设计方案条件下，三峡地下厂房围岩中的大型断层定位块体几何特征与滑动模式进行了分析，并考虑各种加固方式，校核了块体的稳定性，在此基础上，对地下厂房轴线的合理选择进行了论证。