节理岩体中锚杆剪切力学模型研究及试验验证

依据最小余能原理,在考虑节理岩体中锚杆剪切变形的基础上,分析了节理面水平剪切位移与锚杆轴向及切向变形之间的关系。结合锚杆受力特点拟定了锚杆屈服模式的判定流程。建立了考虑＂等效剪切面积＂的加锚节理面抗剪强度理论计算模型,并通过室内物理试验验证了理论计算模型的准确性。讨论了锚杆倾角、围岩抗压强度、锚杆直径、法向应力等因素对加锚节理面抗剪强度的影响规律。结果表明：所建立的锚杆剪切力学模型能够较好的反映锚杆轴向力及剪切力对节理面抗剪强度的贡献;考虑＂等效剪切面积＂的加锚节理面抗剪强度计算结果与试验结果较为吻合;锚杆倾角及围岩抗压强度越大,锚杆轴向力越小,剪切力越大;锚杆直径增大,锚杆轴向力及剪切力都会增大;节理面法向应力会显著影响剪胀效应,法向应力越大,节理面抗剪强度越高。

对“岩爆发生的规律和断裂力学机理分析”的讨论

对“岩爆发生的规律和断裂力学机理分析”的讨论王元汉李廷芥（华中理工大学土木系，武汉，４３００７４）（中科院武汉岩土力学研究所，４３００７１）１前言岩爆是地下岩体在高地应力作用下裂纹失稳扩展的现象。用断裂力学理论分析岩爆发生的规律无疑是十分自然、合理的...

考虑温度效应的岩石损伤内时本构关系

本文根据岩石类材料受载时的损伤破坏机理,首次引入两个损伤变量 D_1和 D_0用以反映外载荷体量和偏量的作用,在内时理论的基础上建立起考虑温度效应的岩石损伤本构方程,并导出具有明确物理意义的本构方程增量型关系式。在不同温度下用大理岩试样进行了压缩实验和声发射实验。根据实验所得结果,确定了本构方程中材料的所有参数,得到了大理岩材料受温度影响其性质发生变化的一些有意义的结论。

岩石类脆性材料的细观损伤本构关系

岩石变形的非线性特征主要是岩石内存在的微裂纹或微空隙闭合和张开扩展的结果。本工作考虑这些微缺陷的影响建立损伤本构理论,将其应用于根据岩石所含孔隙度不同而提出的不同模型。理论曲线和实验曲线吻合。

考虑体积塑性应变的岩石损伤本构模型研究

采用Eshelby等效夹杂方法建立岩石弹塑性损伤本构模型是一种有效方法,但相关文献目前还极少。在连续介质损伤力学框架内利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法建立了考虑损伤相塑性体积变形的岩石的Helmholtz自由比能函数。利用连续介质损伤力学方法推导出了考虑损伤相塑性变形的岩石损伤本构关系,给出了损伤演化方程和塑性应变发展方程。并通过数值模拟证实该模型能够反映岩石体积塑性应变、损伤的变化规律和损伤部分不能承受拉应力等力学特性。

皖北矿区深层岩溶水微量元素主成分分析

在皖北矿区采取了 2 2个深层地下水水样 ,测试Ag、Al、As、Ba等 2 0种微量元素 ,建立了主成分分析模型。根据元素相关性、特征值与累计方差贡献率 ,进行了地下水的微量元素主成分分析和地下水主成分解释。在此基础上建立了皖北矿区主要突水水源 4个主成分的判别表达式 ,从而得出结论 :矿区地下水 ,特别是四含、太灰与奥灰 3个突水含水层微量元素的质量浓度与 4个主成分息息相关 ,可以简单地把第一、二、三、四主成分概括为地下水的溶滤作用、越流作用、河流补给作用、构造裂隙补给作用。

岩石统计渗流模型和统计损伤本构模型研究

采用Eshelby等效夹杂方法建立考虑渗流的岩石损伤本构模型是一种有效方法,但相关文献目前还极少。利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法, 探索了考虑渗流和损伤的Helmholtz自由比能函数的确定,用连续介质损伤力学方法建立了相应的考虑渗流的岩石损伤统计本构模型,提出了考虑渗流和损伤过程的岩石破坏准则,建议了考虑损伤和应变的岩石渗透系数演化方程。与试验结果比较表明,所建立模型是合理的。

节理岩体的等效连续模型与工程应用

本文将工程范围的规则节理岩体看作是由各向同性的岩石单元与等效各向异性的节理岩石单元构成的统一体,在深入分析节理岩石单元的变形与强度特性的基础上,详细推导了等效变形与等效强度的基本公式,提出了一种等效连续模型。通过非线性有限元数值分析,完成了节理岩体力学特性的模拟。利用前人的物理模型试验验证了该模型的有效性。上述数值模型运用于某一典型的工程节理岩体的强度预测,其结果是令人满意的。

稠油油藏热-流体-力学耦合模型研究及应用

在稠油油藏开发中,由于原油黏度高一般采用注蒸汽开采。基于连续介质力学理论,考虑了热对流的影响,建立了蒸汽注入条件下对地层压力、变形和有效应力定量评价的改进的热-流体-力学耦合数学模型;应用全隐式顺序Galerkin有限元数值解方案对注蒸汽井热-流体-力学耦合过程进行了数值模拟。计算结果表明,由于地层流体高温膨胀引起的高压力,会导致位移、变形,甚至地层结构破裂;温度对地层破裂形态的影响显著。研究表明,这个改进模型比传统模型更加准确、实用,可以用于蒸汽注入速率优化和油藏、地质、热-流动力反应、地应力水平等综合作用效应研究。

岩体节理在动荷作用下的有限元分析

本义用约束节理单元法模拟应力波在节理处的传递过程。推导了动态约束节理单元的有限单元方程和数值分析公式以及碰撞、放释条件，并针对奥地利某公路隧洞工程进行了爆炸应力波在节理岩体中传播的有限元分析。

岩石材料应变软化模型及有限元分析

本文应用弹塑性理论,根据岩石的应力应变关系、峰值强度、残余强度和岩石材料的脆性特性,建立了理想的应变软化模型,并提出了相应的加载准则。文中提出的模型计算方便,所用参数简单,物理意义明确,便于编制有限元程序。

关于粘土岩崩解、泥化机理的讨论

分析研究了水利、采矿、地下等工程中常见的粘土岩、泥岩等的泥化、及开挖暴露后的吸水崩解现象，讨论了粘土岩等泥化及崩解的物理化学和力学作用机理，特别是对含胀缩性蒙脱石矿物的粘土岩，还从粘土岩的力学强度特性讨论了他们的泥化崩解问题，系统深入地阐述了粘土岩等泥化、崩解机制。

复杂地质条件下水底矿山法隧道的围岩位移分析

研究目的:长沙市湘江大道浏阳河隧道为双向四车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由小净距隧道、分离式隧道和明挖隧道组成。根据暗挖段隧道现场监测成果,结合施工措施和开挖工序进行全面分析,为长沙地区水底隧道工程提供了典型参考案例。研究结论:核心土开挖后布设测点造成的总损失量较大;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小,采用三台阶和CD法施工浅覆土Ⅴ级围岩水底隧道,能有效控制沉降。

蚀变凝灰岩的微观特性与水稳定性的关系

文中研究的凝灰岩属于某地下采矿区。它部分位于水库底下,有部分巷道穿过岩性较差的凝灰岩地层。由于该凝灰岩层受到成岩蚀变作用的影响,岩性变得软弱易变。因此,巷道的开挖,环境的改变,可能给通过凝灰岩段的巷道安全运行带来一定的危害。因此,对其产生危害的可能性进行了专门研究。

岩石裂纹演化过程中围压效应的数值模拟

应用岩石破裂过程分析程序分析了侧压对预制两个平行裂纹岩样中岩桥区裂纹的扩展、贯通和相互作用机制的影响,并对岩样。受载状态与其特征应力和峰值强度的关系进行了探讨,模拟结论与相关的实验结果相吻合。

平壤柳京饭店基岩变形特性现场测定

平壤柳京饭店是一座正在建设中的摩天大楼,共105层,高323.55m。地基主要由细粒砂岩、粉砂岩及粉砂质粘板岩组成,其中前者占50%以上。现场试验采用一种经过改进的BJ-110钻孔弹模计,用它测定的模量就是真实值,不需要任何修正。测试成果表明细粒砂岩的弹性模量介于6—14GPa,粉砂岩约为21GPa,粉砂质粘板岩小于3GPa。大楼建设过程中曾进行了沉降观测,根据大楼自重及沉降值反算基础的平均变形模量为6GPa,与测量结果对照,两者比较接近。本文还提出了一种估算基础整体变形模量的近似方法。

珊瑚礁灰岩水下钻孔爆破破裂特征试验研究

在海洋的开发建设过程中,往往涉及到水下珊瑚礁岩的爆破开挖。为研究珊瑚礁灰岩水下钻孔爆破的破裂特征,选用4种类型的珊瑚礁灰岩模拟了3种水深情况下的单孔爆破试验,分析了不同水深条件下礁灰岩试样炮孔附近的破坏、径向裂纹和块度分布。结果表明:礁灰岩炮孔周围破坏情况与岩石强度有关,珊瑚灰岩和珊瑚砾块灰岩试样炮孔周围观察不到明显的破坏现象,生物砂砾块灰岩炮孔周围表面能观察到明显的崩落;爆破后试件表观裂纹的数量和宽度会随着水压的增加而减少;天然裂隙的存在会导致爆炸应力波的传播路径和作用方式发生改变从而阻断裂隙的扩展;水下珊瑚砾屑灰岩爆破的大块率会随着水深的增加而增加,且块度分布符合swebrec分布函数。

基于颗粒流的页岩热致裂缝形成机制及数值模拟

基于离散元构建考虑页岩层理特征的颗粒流模型,进而改进微观参数标定方法并对页岩颗粒流力学模型微观参数进行系统标定,利用页岩颗粒流热力耦合模型研究加热方式、天然微裂缝及围压对页岩热致裂缝演化的影响。结果表明:100℃下即可产生热致裂缝,裂缝的宽度和数量随着温度的升高在不断增加后保持稳定;天然微裂缝的倾斜度对热致裂缝扩展存在影响,倾斜角度增大,页岩热致裂缝的延伸性变弱;围压在10 MPa以下促进页岩热致裂缝生成,10 MPa以上抑制热致裂缝的生成。

大型洞室群软岩置换方案优化的并行实现

并行计算已成为求解大规模岩土工程问题的一种强大趋势。以水布垭大型洞室群软岩置换方案优化为例,探讨了方案优化中的并行计算问题,分析了并行计算中的编程模式、任务划分、负载平衡和编程方法等问题,在Windows环境下的PC机群上成功实现了软岩置换方案优化的并行计算,并获得了近乎线性的加速比,从而大大提高了方案优化的计算速度和效率,为岩土工程计算并行化思路提供了重要参考。

地下工程围岩稳定性的MBP神经网络识别

围岩稳定性分类是地下工程支护设计的基本参数 ,利用改进的MBP神经网络进行围岩稳定性的识别 ,有利于真实地刻画所求问题与其影响因素之间的非线性关系。本文研究BP神经网络的工作原理和改进技术 ,建立了围岩稳定性的神经网络识别模型 ,对学习的样本预测结果与实际结果拟合很好 ,并在尖林山矿得到了应用。