作用在裂隙中的渗透力分析

裂隙岩体中流体对岩体的作用力, 是研究岩体稳定性的重要问题。本文认为流体作用于裂隙壁面上的力包括两部分, 即垂直于裂隙壁面的流体静水压力 (导致裂隙垂向变形)和平行于裂隙壁面的拖曳力 (导致裂隙切向变形), 此拖曳力为面力。文中以单裂隙水流的立方定律为基础, 运用流体力学的动量方程, 推导出了单一平直光滑无充填裂隙、有充填的裂隙及水流和充填物一起运动情况下, 裂隙壁面承受的切向拖曳力公式。该公式对于分析流体对裂隙岩体变形性能及强度的影响具有重要价值。     

岩石边坡裂隙渗流的流形元模拟

为了能够更好地考虑裂隙渗流在岩石边坡破坏中的作用,在考虑裂纹扩展的数值流形方法程序基础上,从最小势能原理出发,阐述了渗流与变形的耦合作用机理并推导了相应的耦合方程,在程序中实现了对渗流与断裂的模拟。最后利用该程序对含初始裂隙的岩石边坡在渗流作用下的破坏过程进行了模拟。模拟结果很好地再现了边坡在渗流作用下的实际破坏过程。同时通过对裂纹扩展过程中应力强度因子的计算发现,第一应力强度因子始终大于第二应力强度因子,且随着计算时间增加,二者的差值逐渐增大,裂纹扩展以Ⅰ型为主。     

节理抗剪强度综合评价的试验研究

选取不同吻合度自然节理试样,进行干燥状态和饱和状态的JRC-JCS模型和JRC-JMS模型试验研究。结果表明,在节理粗糙度系数的定向统计测量和尺寸效应分析,以及剪切过程衰减折减的基础上,运用JRC-JCS模型综合评价节理抗剪强度可靠性较好,考虑吻合度系数的JRC-JMC模型比JRC-JCS模型具更好的预测能力。     

岩体体积节理数(Jv)的现场测量方法评价

采用横观各向同性的流体饱和孔隙介质地层模型, 模拟了井中由点声源激发的声场. 计算出了井孔声场函数的全部极点, 发现最低阶泄漏模式波极点的虚部与正常模式波极点的虚部大小属于同一数量级, 因而是不可忽略的. 在算例中还发现, 伪瑞利波相速度的低频极限值不一定等于地 层横波速度. 计算了由极点留数对应的斯通利波、伪瑞利波和两种泄漏模式波的激 发频谱和时域波形, 以及由割线积分给出的激发频谱和时域波形. 通过与全波的比较, 发现在一些情况下仅由准横波割线积分不能获得准横波首波, 必须将泄漏模式波与准横波割线积分波叠加后才能得到准横波首波, 泄漏模式对全波的贡献不能忽略.     

陕北地区黄土节理对公路边坡稳定性的影响

黄土节理主要分为原生节理、构造节理、风化节理和卸荷节理。陕北地区主要发育原生节理和构造节理,原生节理多分布在马兰黄土中,较密集,延伸长;构造节理多分布在离石黄土中,方向性强,区域性强。节理对边坡稳定性的影响因产状不同而不同。与边坡走向一致的顺坡斜节理对边坡稳定性影响较大,垂直节理影响较小;走向与边坡走向垂直和斜交的节理对边坡稳定性影响较小。多组节理在平面内可组成层面棋盘格式和“X”格式;在空间内可组成板状结构体、楔椎状结构体和柱状结构体。不同形状的结构体对边坡产生不同影响。最后,针对对边坡稳定性影响最大的斜节理,讨论了沿构造(斜)节理面产生边坡土体滑落的可能性的核算方法。     

非连续变形分析方法的改进及应用

首先,采用位移收敛判据对非连续变形的岩石断裂分析进行改进并程序实现. 其次,将非连续变形分析方法和裂隙网络渗流模型结合起来,建立了渗流应力耦合分析模型,研究了裂隙岩体变形对渗流的影响以及渗流与应力耦合作用下裂隙岩体的变形破坏特征. 研究发现,主干裂隙控制着渗流场分布,考虑耦合作用时的水头值比不考虑耦合作用时大,说明考虑耦合后坡体更容易变形失稳. 改进前后裂纹扩展形态基本不变,表明程序计算的收敛判据是有效的.     

基于非线性统一强度理论的裂隙岩体圆形隧道扩张问题的弹塑性研究

由于节理岩体具有复杂的力学特性,因此节理岩体圆形隧道扩张问题的弹塑性解要复杂得多。节理岩体的力学特性可以很好地用考虑了岩体结构的强度参数m,s和α以及中间主应力影响的非线性统一强度准则来表达。本文根据非线性统一强度准则确定了瞬时摩擦角,强度参数m,s和α是瞬时摩擦角的函数,获得了节理岩体圆形隧道扩张问题的弹塑性解和支护应力的封闭形式的理论解,并给出了算例。     

岩石节理(断裂)表面的多重分形性质

提出了新的投影覆盖法———ＰｒｏｊｅｃｔｉｖｅＣｏｖｅｒｉｎｇＭｅｔｈｏｄ（ＰＣＭ），并结合无接触激光表面测量技术直接测定出断裂表面分维值Ｄ∈［２，３）．建立了表面粗糙性投影覆盖概率函数，分析了节理（断裂）表面的多重分形性质．     

不连续滑动面演化过程的力学分析

本文从工程地质中节理连通率的概念出发, 对有一组节理非常发育的不连续岩体建立了力学模型并推导了计算公式, 进而对边坡潜在滑动面在静水压力作用下从节理错动到岩桥剪断、从局部破裂到整体滑动逐步演化成滑动面的全过程进行了数值模拟和力学分析, 得到了有参考价值的结论。     

卸荷裂隙岩体线弹性阶段的广义变分问题

阐述了卸荷裂隙岩体线弹性阶段本构关系及弹性问题的基本方程,运用弹性问题基本方程中的控制方程和边界条件构造卸荷裂隙岩体线弹性阶段的变分问题.构造卸荷裂隙岩体线弹性阶段的变分问题事先构造了一个适当的最小位能泛函,在最小位能泛函中引入两个待定的拉氏乘子λij和λi,把变分约束条件吸收到泛函中去,从而建立卸荷裂隙岩体线弹性阶段的新泛函.然后将新泛函中的εij、μi、λij、λi作为独立变量,同时考虑新泛函的变分驻值条件识别待定拉氏乘子λij、λz,最后证明卸荷裂隙岩体线弹性阶段双变量的广义变分原理.