开展3种不同应力路径下的花岗岩三轴加卸载试验,得到花岗岩在不同加卸载路径下的应力–应变曲线,分析其破坏特征、变形特征及其强度特征。试验结果表明：（1）卸围压过程中岩石环向应变和体积应变与围压在初始阶段呈线性关系,而后呈明显的非线性关系,岩石轴向变形不明显,变形主要表现为环向变形,岩石扩容显著,脆性破坏特征明显。（2）卸荷试验中...
利用TAW–2000KN压力机、TYJ–500KN压力机和SH–II声发射系统,对粗砂岩和细砂岩进行单轴压缩、巴西劈裂和变角剪切实验,对裂纹扩展过程中的力学特性和声学特征开展研究。实验结果表明：通过统计细砂岩和粗砂岩的单轴抗压、抗拉和抗剪强度可知,岩石抗压和抗拉强度比近似相等,抗剪强度比相差较大。细砂岩和粗砂岩剪切破坏过程声发射特征差异明显,...
采用FOSM,PEM和FORM等方法计算边坡可靠度时,随机参数空间中的极限状态面是对于某一固定滑面而言的,这种处理方式低估了滑动面不确定所带来的风险。为解决这一问题,提出参数空间中的系统极限状态面概念,将系统可靠度与与固定滑面可靠度做了区分。以边坡全局安全系数求解为基础,建立一种新的边坡系统可靠度的计算方法,采用Monte-Carlo模拟方法生...
红层软岩在三峡库区广泛分布,其在水–岩作用下的物理力学特性劣化将直接影响相关库岸边坡的长期变形稳定与安全。基于此,考虑消落带库水位反复升降变化,设计进行红层软岩的浸泡–风干循环水–岩作用试验,研究结果表明：（1）在水–岩作用过程中,红层软岩的强度及变形参数劣化趋势明显,岩样存在逐渐＂变软＂的趋势,而且前3次浸泡–风干循环中的...
基于巴顿公式中的标准节理面轮廓线建立微裂隙几何模型,采用纳维–斯托克斯方程,并将浆液视为宾汉姆流体,建立微裂隙注浆扩散有限元模型,对微裂隙注浆过程中浆液扩散过程展开计算分析,获得裂隙粗糙度、隙宽以及浆液黏度等因素对浆液扩散的影响规律。计算结果表明,当浆液黏度较高时,浆液流动损失主要受黏滞力控制,裂隙等效隙宽随浆液黏度呈非线性...
以有机玻璃（PMMA）为试验材料,采用实验室模型试验的方法,结合LS-DYNA进行爆破数值模拟分析,研究了爆炸应力波与爆生气体对被爆介质的作用效应。结果表明,爆炸应力波的作用是粉碎区微裂纹形成的主要原因,爆生气体的作用是裂隙区裂纹形成的主要动力。爆炸作用下,弹性震动区介质的受力特征为先受压后受拉。此外,爆生气体的作用显著增加了爆破弹性...
在连续体内引入预制裂纹的数学描述,运用近场动力学方法对含有预制裂隙（不同倾角的单裂缝和不同岩桥倾角的三裂缝）的岩石类材料试件的单轴压缩试验进行数值模拟。结果表明,随着裂缝倾角的增加,翼型裂纹出现的位置逐渐向预制裂隙的两端移动,次生共面剪切裂纹与次生倾斜裂纹出现的时间与形态也随之改变;不同倾角的岩桥呈现的断裂贯通形式有着明...
为研究滚刀贯入过程中不同强度岩石的破坏行为,采用泥岩、花岗岩、砂岩和水泥砂浆制作立方体试样,结合岩石贯入试验加载系统和声发射监测系统,进行无侧向约束条件和有侧向约束条件下TBM常截面盘形滚刀贯入试验,获得完整荷载–贯入度曲线和声发射参数信息,分析不同岩石试样的破坏过程、破坏类型和破坏模式。结果表明：（1）软岩试样荷载–贯入度...
非连续变形分析（DDA）方法非常适合应用于模拟高度离散化的岩石块体系统的力学行为。然而,传统采取隐式时间积分方案的DDA方法,在运算过程中需要集成总体刚度矩阵和求解矩阵方程,这直接导致计算效率的降低,尤其在求解大规模非连续问题时。因此,提出一种基于显式时间积分的二维显式DDA方法。在求解过程中,不需要集成总体刚度矩阵和求解大型代数...
为研究水力压裂裂纹与层理弱面斜交时的裂纹扩展规律,利用复变函数和保角变换等推导得出任意方向裂纹面尖端的应力集中解答。根据最大拉应力准则,通过比较压裂裂纹面在原扩展方向和层理弱面处以及沿层理扩展的应力状态及相应抗拉强度,得出均质岩体区裂纹稳定扩展遇斜交层理时,即垂直最小地应力方向裂纹遇任意方向层理的扩展规律。建立表示裂纹转...
应力渗流耦合是岩石力学基本问题之一。以砂岩为研究对象进行不同排水条件下（排水和不排水）的三轴压缩试验研究。结果表明：围压对岩石有强化约束作用,岩石的弹性模量、峰值强度、启裂应力及扩容应力随围压增加而增大;在排水条件下,孔压一定程度上减弱了围压作用,弱化岩石的力学特性,且对黏聚力影响比对内摩擦角更加敏感;对于不排水条件,孔压...
通过离散元数值模拟对应力波在含一组平行充填节理岩体中的传播规律开展研究,并应用等效介质模型对应力波在含多条小间距充填节理岩体的传播规律进行分析。首先,通过数值模拟结果与理论结果的对比,验证UDEC模拟应力波在单个充填节理处的传播规律的可行性。然后将UDEC模型进行扩展研究应力波在含一组平行充填节理的岩体中的传播规律,并对充填厚度...
为研究软弱岩体中隧道开挖引起的围岩失稳破坏特征以及锚杆的加固效应,以IV级围岩为参照对象,开展一系列无锚杆和有锚杆支护条件下的隧道开挖地质力学模型试验,并对拱顶围岩的位移、应力和宏观破坏形式的发展变化规律进行分析。研究结果表明：（1）隧洞开挖后,围岩破坏始自隧道两侧拱脚,渐次向上延伸并塌落成拱;（2）由于锚杆的悬吊挤压作用及其...
实践证明锚杆对边坡加固效果明显,但目前对地震作用下岩质边坡的锚固机制研究还不够深入,因此研究锚固边坡的抗震性能对于边坡锚固的优化设计具有重要意义。采用拟动力法模拟地震加速度时程曲线的输入,并基于极限分析上限定理推导地震作用下顺层岩质边坡临界无量纲总锚固力及锚固边坡稳定安全系数的表达式。通过算例对比分析锚杆倾角、节理面倾...
岩石各阶段强度特征值的准确确定对合理界定岩石变形破坏阶段、力学机制、设计参数取值具有重要的理论和实践意义。鉴于此,提出＂试验数据＋轴向应变刚度＂联合确定岩石变形破坏各阶段强度特征值的方法,并结合围压30 MPa砂岩全过程三轴压缩试验数据,详细介绍采用该方法的取值过程,同时对该取值方法进行验证。结果表明：（1）在岩石应力–应变曲...
为了解决采场模型试验中岩体内部变形状态难以测试、岩层运动过程难以描述的问题,利用BOTDA分布式光纤传感技术研究了岩层变形及垮落过程的分布式光纤检测与表征。在实验室建立3 000 mm×200 mm×1 280mm（长×宽×高）的采场覆岩模型,将3条水平传感光纤和3条垂直传感光纤预埋于模型内部,利用光纤测试模型开挖过程中的覆岩变形状态,并将其与光纤Brag...
依据多相渗流和非饱和土理论,提出在潜在滑坡区后缘进行充气形成非饱和区,截排斜坡后缘来水向潜在滑坡区入渗,以降低潜在滑坡区的地下水位,提高边坡稳定性。采用长边坡二维有限元数值模拟方法,研究充气过程中坡体非饱和区气–水两相流运动特征和地下水位变化规律,为充气截排水技术运用于实际工程提供理论指导。通过分析充气点下游边坡地下水位的...
高放废物地质处置多重屏障体系中,缓冲回填材料砌块接缝构成潜在的＂水力缺陷＂和强度薄弱部位。室内试验制备压实膨润土模拟接缝试样,设置接缝宽度为2 mm,采用膨润土干粉、膨润土泥浆、微粒膨润土3种材料对接缝进行密封。将含接缝试样进行柔性壁渗透试验,之后开展热传导试验,评价砌缝不同密封形式愈合效果的差别。自然堆填密度和自由膨胀率试验...
横穿滑坡变形区的隧道受力十分不利,为研究滑坡推力作用下隧道的受力变形规律,首先,建立隧道与滑坡土体相互作用的弹性围岩–隧道结构梁模型,采用传递矩阵法推导内力和位移的传递矩阵计算式;然后,通过MATLAB编程,对隧道内力和位移分布特征以及重要参数的影响进行计算分析;最后,采用物理模型试验,验证理论计算结果的正确性。研究结果表明：（1）...
通过室内试验,利用数字图像相关方法（DICM）等研究手段,对含不同预置单裂纹的类岩石材料在单轴压缩下的裂纹扩展规律及岩体细观损伤演化机制进行系统研究。研究表明：预置单裂纹倾角？为15°和30°时,最大应变集中在预置裂纹的尖端靠内侧的位置,新裂纹为翼裂纹,起裂主要受张拉应力控制;当？增大到60°和75°时,最大应变集中区移动到裂纹尖端区域,新...
提出一种用于岩石材料I/II复合断裂韧度测试的新试件——单边切槽深梁（SENDB）试件,使用有限元法对新试件I（II）型无量纲应力强度因子YI（YII）及无量纲T应力T＊进行系统研究和数值标定。研究结果证实SENDB试件可方便地通过调整裂纹倾角？、裂缝长度a和支座间距2S实现从纯I型到纯II型任意I/II复合度荷载作用下的岩石断裂韧度测试。与现有弯曲...
水力压裂法是页岩气开采的主要方法,研究甲烷气通过页岩粗糙裂隙对页岩气的开采具有重大的实际意义。在不同气体压力梯度和围压1-10 MPa条件下,研究CH4通过页岩粗糙裂隙的渗透特性,研究表明：（1）在应力–渗流耦合条件下,页岩粗糙裂隙的导流能力相比其他类型的岩石更差。（2）气体流量与压力梯度并非严格的线性增长关系,其增长速率随着围压的增...
为了对地下岩石结构长期稳定性进行评估,掌握岩石的时间依存性特征非常重要。单轴压缩应力条件下岩石的载荷速率依存性特征、蠕变及松弛特性等研究取得了丰富的研究成果,但围压的影响效应仍然研究较少。对近期的岩石性质的时间相依性特征进行了总结分析,重点关注了围压的影响效应。首先,对比分析围压和单轴作用下岩石性质的时间依存性特征的不同...
裂隙岩体是工程最普遍的施工对象之一,工程扰动下裂隙的萌生、扩展和贯通均对岩体变形及强度特性产生显著影响。利用RMT–150C试验机及侧向加压设备,对含不同形式预制裂隙类岩石试样开展单轴及双轴压缩试验。结合不同加载条件下岩体裂隙扩展路径、破坏模式及声发射能量特征分析,并根据声发射定位事件特征,研究岩体裂隙网络在复杂应力条件下的扩...
分类区分度常用来度量评价指标对区分样本所属类别所作的贡献程度。基于分类区分度及灰色聚类法原理,对传统白化权函数的分类区分度及指标分类权重的确定方法进行优化,从理论上合理解决了分类区分度和指标分类权重法在某些情况下不适用的问题。在此基础上,选取岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水...
为有针对性地预防和斩断泥石流汇江诱发的灾害链,以四川省汶川县映秀镇红椿沟＂8·14＂特大泥石流为原型,建立泥石流汇江物理模拟模型,通过5组17次物理模拟试验,研究交汇角、主河流速、泥石流含水率、一次入汇固体总量对泥石流汇江效应的影响,及物源对堵江模式的影响。试验表明：当交汇角为90°时,最容易发生堵江现象;河流流速越大,冲刷及携带颗粒...
利用自行研制的煤岩热流固耦合实验系统,以原煤为研究对象,进行不同卸轴压起始应力条件下原煤变形及渗透特性的实验研究。结果表明：（1）卸轴压时,原煤轴向应力–应变关系可用二次函数表示;原煤变形模量随卸轴压起始应力的升高而减小。（2）随着轴压的降低,原煤渗透率上升速率逐渐增大;卸轴压过程中,原煤渗透率的增长趋势随卸轴压起始应力的增...
通过开展不同卸荷速率下大理岩加轴压、卸围压室内试验与颗粒流仿真,采用多角度宏细观结合分析的方法,探讨卸荷速率对脆性岩石卸荷破坏机制的影响效应。结果表明：岩样宏观表现的剪切破坏细观上是拉破坏扩展形成的贯通破坏面。黏结能、应变能同时出现负向增长的特征,可以作为脆性岩石的破坏前兆。高卸荷速率下岩样内部会出现多条贯通性破坏面,次...
针对深部岩体开挖,在确定围岩储能极限的基础上,采用优化的局部能量释放率和释放系数指标,研究开挖瞬态卸荷诱导的高储能岩体能量动态释放过程,并分析能量释放与围岩损伤之间的关系。研究结果表明：在开挖卸荷作用下,围岩应变能经历先减小后增大再减小最终稳定的动态变化过程,第一次先减小后增大的动态波动过程与弹性条件相似,由弹性卸载应力波...
深入研究岩塞爆破技术在工程改扩建或事故抢险中意义重大。首先从爆炸应力场角度分析单、双临空面条件下岩塞爆破的贯穿机制,揭示了2种条件的差异主要由岩塞体底部岩体的夹制作用以及临空面处反射拉应力波的联合作用引起。基于LS-DYNA的二次开发技术,分别进行单、双临空面条件下的单孔及全断面爆破开挖的爆破损伤数值仿真,结果表明,单、双临空面...
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