卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究

本文采用数值模拟的方法,利用UDEC软件,开展了卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究,研究内容涉及卸荷裂隙密度及卸荷裂隙带深度的影响.根据该数值模拟出的结果可以看出,鞋盒裂隙的密度呈现的越大,其地震动就在该卸荷区域内的动力响应就会更加的强烈,而在坡肩上的加速度放大系数也就很大;卸荷带水平深度越大,卸荷岩体的动力响应的加速度放大系数就越小.上述规律对于岩质卸荷裂隙发育边坡地震稳定性分析具有指导意义.     

裂隙岩体边坡开挖卸荷稳定性离散元数值模拟研究

工程岩体边坡中伴生着大量随机裂隙,开挖卸荷很容易导致裂隙扩展,最终导致边坡失稳.但卸荷边坡稳定性涉及断裂力学、岩体力学、地质工程、水力学等多个学科,很难精确分析.针对裂隙岩体边坡,借助离散元方法定义裂隙密度,分析应力水平、台阶高度、裂隙密度等不同因素对边坡卸荷程度的影响.研究结果表明：开挖过程中,当应力水平由0.5 MPa增至2 MPa时,开挖面处最小主应力由0.01 MPa增加到0.2 MPa,最大位移由1.4 cm增加到6.5 cm;随着台阶高度减小,卸荷产生的拉应力区范围减小,变形主要位于中下部岩体;当裂隙密度增大时,边坡最大位移由1.4 cm增至5.5 cm,裂隙沿着优势面贯通趋势越明显.研究成果可为裂隙岩体边坡开挖卸荷变形控制提供参考.     

层状岩质边坡失稳的燕尾突变模型

根据层状岩质边坡含软弱夹层失稳的特点,建立了边坡地质力学模型,应用非线性科学理论中的突变理论建立了完善的边坡失稳燕尾突变模型。研究得出内外环境参数的变化改变系统控制变量的取值。边坡势函数形式发生变化,边坡在演化过程中可能处于稳定状态,也可能处于失稳状态,其稳定性取决于边坡岩体的内在和外界因素。计算了边坡处于失稳状态下系统所释放出的能量。研究结果加深了对滑坡成因的认识,论证了应用突变理论研究边坡失稳现象的可行性。     

开挖卸荷对三峡左岸坝段节理裂隙岩体的影响

首次用卸荷非线性岩体力学理论研究了三峡工程左岸坝段开挖卸荷对节理裂隙岩体的影响,提出了在逐级确定的卸荷带中,进一步寻求破坏单元,从而再赋于相应卸荷参数的新思路．所得成果较常规算法有较大差别,但与实际监测成果较吻合．     

分步开挖卸荷作用下软硬岩互层边坡的稳定性分析

以沪蓉高速公路某软硬互层边坡为例,基于开挖卸荷理论,采用FLAC3D软件进行数值模拟,研究分步开挖卸荷作用对软硬互层边坡稳定性的影响规律。结果表明:最大不平衡力、最大水平位移值、剪应变最大值随开挖步数的增加累积增大,最大值出现在开挖卸荷面软弱夹层剪出口位置,与开挖量呈正相关关系;每步开挖后瞬间会产生最大不平衡力"尖点",然后逐渐减小接近于零,边坡平衡;塑性区主要分布在软弱夹层位置,拉应力区分布于开挖卸荷面附近以及整体边坡的坡顶面附近20 m以内,且总体拉应力不大,低于灰岩卸荷后的抗拉强度;基于卸荷理论计算得到每步开挖后边坡的稳定性系数比不考虑卸荷对边坡岩体劣化作用的稳定性系数分别降低了0.07、0.08、0.102、0.106。综合分析得出软硬岩互层边坡稳定性的关键问题是开挖卸荷对软弱夹层力学性能的影响以及边坡面附近的拉应力区,开挖卸荷作用对岩体物理力学性能的劣化程度直接决定着边坡的稳定性。     

降水入渗非对饱和裂隙岩质边坡稳定性的影响

针对降雨入渗后的暂态渗流场难以确定问题,将岩－水－气三相耦合,提出了一种确定降雨入渗后的暂态渗流场的模型,并结合工程实例分析了降雨入渗流场的变化对岩质边坡稳定性的影响。     

干湿循环下花岗岩残积土裂隙演化及边坡稳定性

为研究干湿循环作用下花岗岩残积土边坡的稳定性,开展两种干湿幅度5次循环次数的边坡模型试验.拍摄裂缝图像获得裂隙演化规律,得出裂隙面积与干湿循环次数近似成正比;结合坡内土体直剪试验结果,提出干湿循环下黏聚力和裂隙度的关系式,推导裂隙深度计算公式.以此数值建模分析裂隙影响下的残积土边坡稳定性,结果表明：随着干湿循环次数和幅度的增大,裂隙度增加,裂隙深度增大,渗透性增强,土体强度降低,导致坡体饱和区扩展;滑裂面上滑点位于张裂隙处;3次干湿循环后边坡安全系数降幅最大,之后趋于稳定.研究认为干湿循环作用下裂隙的扩展加快雨水浸润,缩短了边坡失稳时间,为残积土边坡的及时合理处治提供理论指导.     

层状岩质边坡失稳的尖点突变模型

根据含软弱夹层层状岩质边坡失稳的特点,建立了边坡地质力学模型,考虑内外环境因素对边坡稳定性的影响,建立了完善的边坡失稳尖点突变模型,分析得到了边坡系统发生突变的必要条件。边坡在与外界进行物质和能量的交换过程中,其内外环境的变化导致突变模型中控制变量改变,边坡可能不会滑坡,也可能发生快速和慢速蠕滑,从而形成复杂的演化特征。研究结果加深了对滑坡成因的认识,揭示了应用突变理论研究边坡失稳现象是可行性。     

岩体风化突变模型

在Ｔｈｏｍ突变理论的基础上,导出了适用于岩体风化分带研究的突变势函数,建立了由综合力学强度性系数Ｒ和水蚀强度系数ａ控制的岩体风化突变模型,对作为三峡大坝基础的弱风化岩带的处理结果表明,只要把模型中的Ｒ和ａ控制在或靠近尖点区微风化岩带内,就可以达到充分利用风化岩体和优选建基面的目的。     

金属疲劳断裂过程中的尖点突变模型

基于疲劳断裂过程中存在着突变现象的观点，对系统（由疲劳试样和疲劳试验机所组成）在疲劳断裂过程中的变化情况作了深入研究，建立了疲劳断裂过程中尖点突变的模型，并通过理论分析获得了疲劳断裂过程中突变发生的条件．     

基于均值方差模型的最优巨灾保险计划

针对一家风险厌恶保险公司,构造了一个由巨灾期权和再保险组合而成的巨灾保险计划,借用标准均值方差模型,分析了巨灾期权和再保险的最优组合安排.研究表明,巨灾期权与再保险结合可以拓展保险的机会集合和改进效率,且最优解还受到巨灾期权和再保险的交易成本影响.     

煤层突出的突变模式

根据突变理论建立了煤层突出的尖点型突变模型，直观地刻划出煤体自由表面处发生的渐近变形破坏和冲击失稳破坏等工程现象。     

洞室层裂屈曲岩爆的突变模型

建立了洞室层裂屈曲岩爆的突变模型,得出了洞室层裂屈曲岩爆在准静态破坏条件下的演化规律.引入一个函数表征内层岩体对外层岩体的约束作用,使洞室层裂屈曲岩爆模型更接近实际,更能反映层裂屈曲岩爆的演化规律.此外,还建立了动力扰动下洞室层裂屈曲岩爆的非线性动力学模型.研究结果表明: 洞室层裂屈曲岩爆的演化过程复杂;洞室层裂屈曲岩爆与否,不仅取决于岩体的内因如几何尺寸和岩石的性质等,还取决于外部作用力的大小和方式;动力扰动与粘弹性层状结构岩体的响应存在着非线性关系;该模型对扰动频率非常敏感,扰动频率满足一定条件是动力扰动下洞室发生层裂屈曲岩爆的必要条件;而模型对扰动力幅反应不敏感;在动力扰动下,洞室层裂屈曲岩爆演化过程中,竖向压力起决定性作用.     

股票内在价值的突变分析模型

建立了股票分析的指标体系,并引入了突变分析方法,建立股票分析的突变模型,应用该模型可使投资者选择优质的股票,使得投资更加具有目的性,减少投资风险,同时利用上市公司的实际数据来进行了具体分析说明。     

突变论尖角模型在树材积估算中的应用研究

为了研究树木的生长是否也存在突变的问题,将突变论的尖角模型理论应用于我国北方——内蒙古赤峰市旺业甸林场10个常见树种单木材积的测定和计算。选取10个北方常见树种,对其树高(H)、胸径(D)、材积(V)、地径(D0)等参数进行测定,并以此作为真值,利用改进差分进化算法对建立的"材积–树高–胸径"模型进行内符合精度检验,利用边缘树种对模型进行外符合精度检验,比较模型计算值与仪器测量值之间的差异。在经过一定的迭代之后,结果表明:模型的总体相对误差RS在[0.001,0.05]范围,平均相对误差E在[-0.11,0.02]范围,总体预估精度P大于80%,说明模型拟合较好,即突变论中的尖角模型理论适用于我国北方10个树种单木材积模型的建立,同时说明随着树木的不断生长,当树高达到一定高度时,材积将遵循突变论的尖角模型理论。这是突变论的尖角模型理论首次应用到单木材积的测定,并得到较好的拟合结果。同时,在不连续的测量状态下建立的突变低维模型为树木材积的研究和各树种间的空间竞争研究提供了一定的理论和实践依据。     

期货市场投机者粘性预期的尖点突变模型

传统投机决策模式研究往往偏重于两个极端：完全理性（基于完全概率信息）和完全非理性（忽略基本面信息）,这显然与真实投机者有限理性的事实不符。本文通过对期货市场多逻辑不确定性的分析,对期货投机者典型的预期模式进行了研究,并将其纳入到突变理论的模型框架中,从而为基于有限理性的期货投机决策模式的研究探索出一条可行的路径。     

基于尖点位移突变模型的井壁稳定性分析

引入基于广义Hoek-Brown准则的有限元强度折减法,考虑井壁不同位置的水平方向位移与强度折减系数的非唯一相关性,以及井壁失稳破坏时岩体变形的瞬时突变性,建立了井壁最大水平方向位移与强度折减系数的井壁稳定性尖点位移突变模型。利用上述模型研究了井眼直径与井筒压力对井壁稳定性影响规律,结果表明,随着井眼直径的增加,井壁稳定性安全系数降低速度越快;随着井筒压力的增大,井壁稳定性安全系数增加速度越快。     

基于地下水埋深效应的地温突变判据

超采地下水将引起近地表地温的变化，因此需确定地下水的合理开采深度，首先基于华北某典型地区的水文实测资料，建立了考虑地下水埋深效应、外界气温影响、前期降雨影响以及时间因素的地面温度时间序列模型．在此基础上，从地下水埋深角度出发，研究了地下水埋深对地面温度的影响．利用突变理论，建立了影响地温的地下水开采深度的突变模型，并研究了地下水开采深度的转异判据．文中分别对华北两典型地区运用该判据研究了地下水开采深度的合理性，结果表明该判据的建立能决策地下水的开采深度。