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第十届全国岩石动力学学术会议

第十届全国岩石动力学学术会议

  • 召开年:2007
  • 召开地:辽宁葫芦岛
  • 出版时间: 2007-08

主办单位:中国岩石力学与工程学会

会议文集:第十届全国岩石动力学学术会议论文集

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  • 摘要:通过地质力学模型试验方法,研究洞室在开挖与超载过程中自由式锚索和全长黏结式锚索的预应力变化特征。给出锚固洞室在开挖与超载过程中锚索预应力变化的展开图,并给出锚固洞室中锚索预应力的变化特征:在洞室开挖过程中,两种锚索的预应力都普遍减小,但自由式锚索减小的较少(15﹪左右),全长黏结式锚索减小的较大(20﹪左右),减小的幅度平均为15﹪~22﹪。不同部位的单根锚索,其预应力减小的数值大小及所对应的部位都具有很强的随机性。在洞室超载过程中,锚索预应力普遍增加,增加较大的部位与侧压系数N有关,在N<1时主要是洞室两侧拱脚部位增加较大,拱顶和地板部位增加较小。无论是开挖过程中锚索预应力的减小,还是超载过程中锚索预应力的增加,都是锚索初始预应力较小的,锚索预应力相对改变量较大;否则则较小。因此,在确定锚索超张拉比值时,对不同吨位的锚索应取不同的比值。对吨位较大的应取较小值,对吨位较小的应取较大值。对锚固工程设计和现场施工具有重要参考价值。
  • 摘要:储层有效应力改变条件下的岩石力学性质认识对气藏高效开发十分重要,但理想的实验方法及结果较少。为研究气藏开发过程有效应力不断增加时致密砂岩力学性质的变化规律,在GCTS-RTR-1000型三轴岩石测试系统上进行了有效应力不断增加条件下三轴压缩变形实验。实验结果表明,随着围压的增加致密砂岩变形模量和泊松比不断增加。与常规恒定净围压下力学实验对比,在同一净围压下,围压不断增加时的变形模量要高于恒定围压下的变形模量、围压不断增加条件下测得的泊松比较恒定围压下测得的泊松比低。
  • 摘要:采用边界表示(BRep)结构和TIN模型的混合数据结构,借助GIS技术,开发集基础数据管理和三维地质建模为一体的工程地质三维建模及分析系统。采用TIN模型来拟合构造复杂的地质曲面,提出包括直接由离散点生成TIN模型、或由地形等高线生成TIN模型,以及由规则格网数据生成TIN模型的多种构造方法,并实现地质层面TIN模型的求交、裁剪,以及缝合等关键技术;引入颜色、纹理等"渲染"技术,实现地质信息的逼真表达;此外,探讨基于三维地质模型的任意地质剖面分析、岩土体分布面积和体积计算等基本分析技术,最后将系统应用于滑坡、高边坡、水利水电以及公路边坡开挖等工程地质三维建模和分析中,验证该理论及系统的可靠性和通用性。
  • 摘要:根据西南某在建水电站溢洪道泄洪消能雨雾的分布预测,消力塘开挖边坡将受强烈的雾化作用影响。通过消力塘边坡结构面组合和受力情况分析,认为该边坡在降雨条件下可能发生平推式滑动破坏。滑坡起动判据计算显示,边坡中以G<,222-2>为底滑面、f<,556-1>为后缘拉张裂缝的组合块体在拉裂缝中地下水位达772.1m时,将首先发生平推式滑动破坏。由于该边坡地下水主要由降雨及雾化雨补给,因此建立了降雨补给下边坡潜水渗流模型,分析边坡内地下水位与降雨时间的关系。计算结果表明,暴雨对边坡持续作用260h或者雾化叠加暴雨持续作用246h后,边坡内地下水位达到起动判据的要求,平推式滑动破坏发生。建议实施坡面防护,阻断水与边坡岩体的相互作用,以保证该边坡的长期稳定。
  • 摘要:基于线弹性断裂力学模型对工程中存在的宏观裂缝进行稳定性分析,采用位移直接法计算缝端应力强度因子。针对在裂缝尖端是否必须剖分细密网格以及采用缝岸上哪些节点位移外推缝端应力强度因子等问题,通过缝端应力强度因子对裂缝尖端附近网格尺寸的敏感性分析,得到如下结论:(1)认为使用位移直接法外推缝端应力强度因子时,应忽略靠近缝端处的节点位移,采用远离缝端的节点位移连接成直线进行外推;(2)如果在缝端采用1/4边中节点(奇异等参单元),即使采用较粗的网格也可以得到满意的结果,不一定必须在缝端剖分细密网格,这可大大减少缝端应力强度因子计算工作量。通过对典型的带缝三点弯曲梁算例分析以及龙羊峡重力拱坝下游面水平裂缝的分析,验证上述结论,进而基于线弹性断裂力学模型预测了龙羊峡重力拱坝下游面水平裂缝的深度。
  • 摘要:采用ABAQUS有限元分析软件,对某天然气储藏基地的一个储藏库进行三维黏弹塑性有限元模拟,分析了整个围岩体系在岩石溶解开挖阶段的应力与变形,以及套管相应的变形。主要内容包括:(1)给出施工引起的溶腔上部岩体的应力场和位移场,并给出套管周围岩体随深度的变化曲线;(2)结合ABAQUS软件要求的形式,给出一条合理实用的岩石蠕变曲线;(3)结合应力分析数值结果,确定岩石和套管中可能存在的塑性区,并对施工完成后岩体的稳定性做出评价。数值结果表明,经过3a的溶解开挖施工后,围岩能够形成以"压力拱"为特征的稳定的上覆岩体自承体系,说明储藏洞室的设计是合理可行的。但是有必要采取特殊措施,增强套管下端的强度。同时还应采取措施削减管段受到的来自围岩的向下牵拉作用。
  • 摘要:结合有限单元法,使用隐式锚杆单元来模拟端锚式锚杆,推导杆体和预应力对模型的附加刚度贡献,并对锚杆的端锚力也给予恰当模拟。隐式锚杆单元隐含在岩体单元中,极大地简化有限元模型划分。但锚杆应力计算值与工程实测值相比往往偏大,考虑到锚杆对岩体的局部影响效应因素,进一步分析锚杆与岩体的相互作用,导出岩体在弹塑性状态下变形与锚杆力间的解析关系式。结果显示,当岩体进入塑性、变形较大时,用推导公式对锚杆变形、应力进行修正是非常必要的。最后的算例分析表明,隐式锚杆能较好地模拟支护效果,用修正方法算得的锚杆力与实测值较为接近。为更加精确地模拟锚杆的支护效果提供一些有益的方法。
  • 摘要:主要针对越来越多的浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁工程,结合北京地铁5号线崇文门站下穿既有地铁2号线区间隧道工程,介绍新建浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁隧道的关键控制技术。主要包括:对既有地铁的现状进行全面调查评估;根据现状评估结果并结合理论分析和类似工程经验确定既有地铁的变形控制标准;通过有限元分析方法等进行新建隧道施工对既有地铁影响的预测分析;对主要施工方案进行优化,并选取超前大管幕、掌子面注浆、补偿注浆等辅助措施;根据数值分析结果并结合既有工程经验,将主要控制标准按施工步序进行分解,实施控制标准的分阶段控制;通过远程实时监控系统即时监测和分析既有地铁的动态变化,对出现的结构开裂、沉降过大等异常情况及时采取灌浆加固、注浆抬升等处理措施,确保既有地铁的正常安全运营。
  • 摘要:采用颗粒流方法对矿岩的自然崩落规律进行数值模拟计算,提出在颗粒模型中确定细观接触力学参数及模拟初始地应力的方法。在此基础上以某矿区为例,计算矿岩在崩落过程中的裂纹扩展及接触力分布情况,其计算结果对于崩落放矿过程中的力学机制分析、放矿方案选择、矿岩崩落速度预测等方面具有一定的指导意义。对于采用颗粒流方法研究矿岩崩落规律机制提供了思路与方法。
  • 摘要:非连续变形分析法(DDA)的线性位移模式,仅能描述常应变块体单元,实际应用中往往显得不够精确,有时甚至会引起很大的误差。为此近来先后引进诸多改进方法,如直接提高块体位移模式的阶数、在块体内部划分子块体并增设节理单元以及采用有限元插值等,也都存在缺陷。无网格法具有许多有效的插值模式,尝试引进无网格迦辽金中采用的移动最小二乘法(MLS)插值,来表达块体位移及应力场,为此在块体内布置离散的插值节点,用MLS建立块体内任意点位移近似函数代替原DDA位移表达式,并遵循原DDA的一些基本过程,包括:根据能量极值原理建立平衡方程、隐式求解、按时间步迭代统一求动静力问题、根据开合迭代模式检查可能接触类型等。数值算例表明,耦合无网格法的DDA能有效计算块体应力场,对块体系统的计算结果明显优于原线性位移模式。
  • 摘要:拱坝坝肩岩体内包含断层、裂隙等结构面,分析坝肩岩体的稳定性宜采用非连续介质力学模型。界面元可以较好地模拟相邻两单元界面上位移的不连续性,适用于描述单元之间的分离和滑移现象,用于坝肩稳定可靠度分析可以得到更加符合实际的计算结果。坝肩稳定分析中涉及到的水压荷载、地震作用、岩石的力学参数等均为随机变量,适合用结构可靠度理论分析坝肩的稳定性。坝肩岩体是变形体,其受力后产生的应力和变形是判断坝肩稳定性的主要指标,以断层、界面上的抗拉、抗剪能力作为可靠度计算的强度准则,建立极限状态方程,采用响应面法计算坝肩稳定的动力可靠度。坝肩稳定可靠性是结构体系可靠度分析问题,在研究破坏模式的基础上,通过修改劲度矩阵模拟结构状态的变化,跟踪计算各单元的可靠度,最后得到坝肩稳定的可靠度或坝肩发生失稳的概率。针对某一拱坝进行坝肩动力稳定可靠度分析的结果表明,采用非连续介质力学模型和响应面法计算坝肩稳定的可靠度是可行的,得到的结果是合理的。
  • 摘要:离散元模拟、物理模拟表明,锚杆支护煤巷层状结构顶板形成组合拱梁结构,锚杆支护机制相应称为组合拱梁作用,据此理沦建立组合拱梁平均应力计算公式,该公式可综合反映锚固拱梁厚度、巷道跨度、岩层厚度、完整系数对项板稳定性的影响,并讨论它们的影响规律,得到的结论符合工程规律。
  • 摘要:工程中常见发育多层滑面的大型复杂滑坡,受工程边坡的改造和工程结构的作用其坡体结构与应力状态都发生改变,原有的滑面可能不再是最危险滑面,而会在原滑面的基础上形成新的最危险滑面,目前工程中对此关注不多。提出指定剪出点的稳定性核算方法,假定工后滑坡中的最危险滑面为新生滑面与原滑面的组合滑面,采用一种新的搜索方法确定坡面各点的安全系数,据此对多层复杂滑坡进行稳定性分析,在此基础上进行滑坡的支护选型并确定合理的支护设置位置,以实际工程为例洋细论述该方法的应用步骤,并提出大型滑坡的支护设置原则,研究结果对大型复杂滑坡的支护选型和设计有一定指导意义。
  • 摘要:近年来的遥感-岩石力学研究表明,岩石受力及灾变过程存在规律性的红外辐射效应,岩石破裂前存在红外异常前兆。为更好了解岩石受力的红外辐射特征、并进一步探索其物理机制,基于实验结果对脆性岩石和有机玻璃受力的红外辐射特征进行分析比较,发现:(1)有机玻璃在加载过程中表面的红外辐射强度呈整体上升趋势,而多数岩石在临破裂前热像出现条带状的分异现象,条带与岩石破裂位置吻合;(2)两种材料虽然在不同的应力阶段都存在不同的AIRT变化特征,但规律不同。有机玻璃随压力的上升呈现分阶段的直线上升,而岩石呈现多种变化形式,且在破裂前存在AIRT的异常变化前兆。对两种材料受力红外辐射的机制讨论认为,岩石加载过程的热效应包括热弹效应、气体逸出吸热效应以及微破裂的摩擦热效应,而有机玻璃存在热弹效应、热塑效应和热黏效应。两种材料热力耦合机制不同是导致受力红外辐射特征差异的根本原因。
  • 摘要:以任楼煤矿F<,3>~F<,4>断层间块段地层为原型,建立相似材料模型,对煤层回采过程中断层带岩体的采动效应及断层下盘含水层的突水可能性进行模拟,研究结果表明:在煤层回采过程中,随断层煤柱的减小,断层两盘岩体的变形存在差异性,表现出不同的采动效应特征;当煤柱减小到一定数值后将造成断层上、下盘岩体发生相对位移,导致断层"活化",引发断层导水;承压含水层对断层采动效应也有一定的影响,有促进断层"活化"的作用。因此,在进行断层防水煤柱合理留设过程中,必须充分考虑这些因素的影响,为煤矿安全高效生产提供可靠保障。
  • 摘要:边坡稳定分析的三维安全系数方法和三维可靠度分析方法一般均需人为给定一个与滑坡体宽度相关的参数或仅针对固定三维滑面进行分析计算。由于这样计算得到三维安全指标并不是最小值,因此难以反映边坡真正的安全度水平。引入随机场局部平均计算模型,考虑土性参数的空间相关性,边坡存在一个最小可靠指标对应的三维滑坡形态,这为采用优化方法进行土坡稳定三维可靠度分析奠定基础。对最小三维可靠度指标与三维临界滑面存在的缘由进行分析。遗传算法是一种优秀的全局寻优算法,可以有效解决边坡稳定分析临界滑面搜索问题。引入土性参数的空间相关模型,结合边坡稳定的三维简化毕肖普方法,直接以边坡稳定的三维可靠度指标为优化目标,建立基于遗传算法的边坡稳定三维可靠度分析方法。该方法无需滑坡宽度的假定,可以得到真正的边坡稳定三维可靠指标及对应的三维临界滑面。算例说明该方法的有效性。
  • 摘要:利用应力波理论分析高地应力条件下节理岩体边坡开挖过程中的动态卸荷效应,探讨卸荷松动后节理岩体渗透特性的变化规律。研究结果表明,高地应力作用下节理岩体边坡开挖过程中的动态卸荷松动效应显著,其影响必须考虑。开挖荷载幅值、岩体弹性模量和节理分布间距等因素通过影响节理开度而影响岩体的渗透特性;岩体中完整母岩与节理岩体的结合部位往往是开挖松动较大的部位,其渗透系数变化明显。对于等间距平行节理组垂直切割的直立坡岩体,若岩体的弹性模量由坡外向坡内呈线性增大,计算得到的节理岩体渗透系数分布符合幂函数衰减规律(由坡外向坡内);若节理岩体的弹性模量由坡外向坡内无变化,则开挖动态卸荷松动现象不会发生。
  • 摘要:四川省丹巴县城后山滑坡总体积约2.2×10<'6>m<'3>。滑坡从2004年10月开始出现明显的变形迹象。2005年2月初,坡体变形加剧,最大变形速率达5cm/d,滑坡呈现出整体下滑的态势。滑坡一旦失稳,将摧毁大半个丹巴县城。相关部门迅速组织实施了以锚固工程为主的滑坡应急治理和综合治理工程。针对该滑坡,介绍其应急治理和综合治理工程,着重研究如何通过各种监测资料,深入分析滑坡的形成机制和稳定性,并以此为主要依据指导锚固工程设计和施工。研究结果表明,利用地表位移、深部位移和锚索张拉应力等监测资料,不仅可以对锚固工程的效果进行分析评价,而且可以根据各阶段监测资料及时调整设计和施工方案,真正做到动态优化设计和信息化施工,充分说明监测在滑坡治理工程中所起的重要作用。
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