岩体结构力学——岩体工程地质力学的新发展

本文从岩体工程地质力学角度, 研讨了岩体结构力学的意义, 地位与作用。作者就个人的认识, 将岩体结构力学的理论特点, 概括为五个方面, 即再变形和再破坏, 岩体结构的控制作用、岩体结构控制论、赋存环境以及关于岩体的多种力学介质和力学模型构成的力学体系。     

对碎裂结构岩体似连续介质特征的一点研究

通常情况下认为碎裂结构的岩体具有非连续介质的特征。但是随着西部大量水电工程的勘查和建设,遇到了一类比较特殊的岩体,这类岩体中裂隙发育,结构面间距很小,按照国标划分为碎裂结构岩体,但是其本身又具有较高的力学性质,表现为具有较高的变形模量、抗剪强度参数和完整性系数,并且具有似连续介质的特征,这与通常的碎裂结构岩体有本质的区别。本文将利用两个实例工程对这一现象进行初步的分析,得到了水电工程可利用岩体的一种新的评价方法。     

“工程地质基本理论”座谈综述

1　问题的提出任何学科都有自身的基本理论。鉴于过去对学科基本理论未作深究,更主要的是产业部门忙于繁重的生产任务,无暇顾及此类问题;科研部门埋头钻研专题研究,亦未触及此类问题;在教育部门的教学大纲中也缺乏这方面的要求。从而,在基本理论问题上似乎形成了“真空”。因此,有些工程地质工作者们,尖锐地提出了“工程地质学到底有没有基础理论 ?”为此,中国地质学会工程地质专业委员会从1999年 12月 14日起组织了 5次研讨会,分别是 :(1) 1999年 12月 14日议题———“2 1世纪工程地质学发展”。     

论岩体表征单元体积REV——岩体力学参数取值的一个基本问题

本文论述了岩体力学性质的尺寸效应,提出了与岩体弹性参数相应的表征单元体REV的力学描述,根据中心极限定理推导了估算裂隙岩体REV 的数学表达式。研究表明,岩体表征单元体的大小是岩体力学性质尺寸效应的客观反映。本研究成果为合理选取岩体力学参数提供了一条新途径。     

岩体结构面粗糙度系数定量表征研究进展

1978年,Barton提出的节理粗糙度系数(joint roughness coefficient,JRC)被国际岩石力学学会作为评估节理粗糙度的标准方法.然而该方法存在人为估值的主观性缺陷.就此,国内外学者围绕岩体结构面粗糙度定量化表征开展了大量的研究工作.首先,从二维节理轮廓线到三维岩体结构面,系统地阐述了其粗糙度定量化表征方法研究进展,并总结了各方法参数与JRC的关系;评价了各表征参数的本质特性及其适用性;指出了各方法参数获取过程中存在的问题,主要有:采样间隔的影响,三角形单元划分的影响,如何确定综合参数法中各参数的权重;针对这些问题,给出了笔者的一些想法、建议.与此同时,对结构面粗糙度表征的两个热点问题,即各向异性和尺寸效应的研究也进行了详细总结分析.最后,笔者认为:(1)分形维数因是描述自然界复杂几何体的一种简洁有力的工具,其仍是结构面粗糙度定量描述的有效方法;(2)3D打印技术的应用,有望在开展结构面各向异性、尺寸效应研究方面取得突破性进展.     

论岩体软弱结构面对应力波传播的影响

本文引入岩体软弱结构面上的边界条件,给出应力波斜入射到能滑移、有摩擦的软弱结构面时,波势、应力和能流的透反射关系和一些计算结果。在此基础上,提出了判断岩体是否沿结构面产生相对滑移的准则,给出计算结构面能量耗损的关系式和一些计算结果,并就与工程爆破有关的一些问题进行了讨论。     

岩体结构面蠕变损伤机理研究

通过对伯格斯模型和西原模型的分析比较,选取西原模型研究岩体结构面的蠕变损伤特性。在τ0<τs情况下,由西原模型推出剪切模量的表达式,以剪切模量为变量定义损伤变量,得到结构面的损伤变量表达式。并以泥岩剪切试验为例,计算了相同正压力作用下的结构面剪切模量和损伤量。结果表明：当τ0<τs时,剪切模量、损伤量均随时间趋于稳定,且结构面蠕变的前两个阶段损伤量较小,而当τ0≥τs时,一段时间后,其损伤量开始突变;剪应力越大,其初始剪切模量越大,随时间降低越快,达到稳定蠕变阶段时降低量也相应越大;剪应力越大,结构面损伤量随时间增长越快,在达到稳定蠕变阶段时,损伤量也越大。     

三维脆弹塑性断裂损伤模型在裂隙岩体工程中的应用

根据Ｂｅｔｔｉ能量互易定理,修正自洽法理论和节理裂隙断裂扩展过程中的能量转换与能量耗散建立了岩体的能量损伤演化方程,在此基础上通过有效应力体现损伤与塑变殂的耦合效应。     

层状采动岩体力学基础研究

本文将层状采动岩体视为一种特殊的力学介质，从建立岩石力学分支学科的高度，把采场矿压和岩石移动及地表沉陷三个方面的矿山压力研究作为整体开展力学基础研究。论述了层状采动岩体力学的研究任务与方法，以及岩层控制中的关键层理论。     

岩体结构要素分形几何研究

本文研究了岩体结构诸要素, 包括结构面形态、结构面厚度、结构面分布、产状分布、孔隙分布颗粒表面形态等的分形表征, 目的是提高岩体结构的定量描述程度, 为岩体工程的定量评价提供新的途径。     

关于岩体结构力学基本观点探讨——试论孙广忠教授的岩体力学道路

本文着重探讨了孙广忠教授关于岩体结构力学的基本观点, 即岩体、岩体的结构与赋存环境, 岩体结构力学效应, 岩体结构控制论及工程地质-岩体力学-地质工程三位一体的观点等。纵观孙广忠教授的论著, 他走的一条“立足地质、以岩体结构力学效应为中心, 紧密结合地质工程”的岩体力学研究道路。     

金川矿区露采边坡超基性岩体工程地质特性研究

超基性岩体在金川矿区露采边坡稳定性评价中占有重要地位, 它是整体边坡的支撑体。本文研究了该岩体的物质组成、赋存环境、物理力学性质、岩体结构特征等。在此基础上, 对超基性岩体质量进行了评价。     

坝基岩体块度特征研究

岩体块度特征是岩体完整性评价的重要指标, 通常用岩石质量指标RQD来表征。但是RQD是有不足之处的, 岩体基本块度的概率分布、块度百分比、RQDt、块度指数RBI等参数是描述岩体块度特征的重要补充, 它们更全面地、更深入地表征了岩体的完整性, 丰富了岩体质量评价的定量指标。本文以金沙江下游溪洛渡水电站工程坝基岩体块度调查统计资料为基础, 对岩体基本块度的概率分布、块度百分比、RQDt、块度指数RBI等岩体块度特征进行了深入研究。     

边坡岩体浅层破坏的热应力效应研究

温度变化是影响边坡岩体风化并导致浅层破坏的一个重要因素。边坡岩体内的温度变化比较复杂, 且随地面温度的变化呈周期性的变化。温度的变化导致热应力的生成, 温度变化的周期性致使热应力具有交变性。在这种交变应力作用下, 边坡浅部岩体的破坏表现出疲劳特征。本文分析了边坡岩体中的温度场和热应力的分布特征以及边坡岩体疲劳破坏的机理及判据。     

岩体风化的综合分带研究

岩体的风化不仅会引起岩石物质成份、化学成份变化 ,而且也引起岩体裂隙、岩体完整性的改变。因而风化岩体中裂隙数量、岩体块度的变化与岩体的风化程度具有较好的对应关系。论文研究了用岩体裂隙间距、岩体的完整性指标、岩石质量指标对岩体风化程度进行分带 ,较好地将岩体风化分带与岩体结构、岩体工程特性紧密地结合起来。在岩体风化程度的定量划分上作了新的探索。     

块状岩体边坡地震滑动位移分析

岩体边坡在强震作用下往往会产生滑动残余位移。这种位移是边坡稳定性评价的重要参量。本文利用块体动力学原理推导出层状和块状岩体边坡地震滑动位移微分方程式, 并编制了相应的计算程序, 给出了实例的计算结果。     

对岩体加固工程的水文地质条件分析

裂隙岩体的透水性各向异性和透水率大小的随机性,决定着渗控 (加固 )工程钻孔方位、倾角的多样性。它说明渗控工程设计中把裂隙岩体透水性假定成各向同性是不合实际的。应根据岩体的水文地质条件,寻找出裂隙隙宽、透水性和透水率相对较大的方位和倾角作为渗控工程钻孔的矢量。     

巷道围岩动态工程分类技术研究

基于围岩质量计算、柱状图数字化和重组、结构面诊断、围岩结构装配、采动应力作用后围岩结构演化等研究成果,采用“工程要求、基本结构、演化结构”为一级指标,提出了围岩的动态工程分类技术、分类结果的表式表达技术,并指出了分类结果的应用方法。     

三山岛金矿控矿断层F1的力学性质及补强措施

作者以正在开采中的三山岛金矿采场为研究对象，分析矿区开采过程中的岩体结构特征及重力方向矿柱、护顶矿柱与控矿断层F1断层泥及其上覆岩体之间的关系和力学机制。通过试验研究了断层泥的物质成分和力学性质，总结了力学特性与断层泥厚度及含水量之间的关系。在此基础上提出锚固大于中倾角的结构面，提高结构面的抗滑阻力；增加含有高、陡倾角结构面矿柱的刚度等对矿柱的补强措施。对护顶矿柱提出预先锚固；分阶段开采的补强方法。在裂隙密集带设置排水设施，改善断层泥的赋存条件，提高它的力学性能。     

地下工程中岩土结构面的影响分析

研究已表明岩土体中都存在结构面,工程岩土体的变形破坏一般受结构面控制。本文依据结构面 (断层 )优势指标综合值 (Ri)的量化比较,可得出各结构面 (断层 )对隧道稳定影响程度的大小,从而针对各结构面 (断层 )采取不同的工程措施。本文分析还表明,结构面和地下工程中的水害、瓦斯突出、岩体质量好坏等也有密切关系。