层状岩体

摘要： 乌东德水电站右岸主厂房具有高边墙大跨度特点,其中部分洞段高边墙稳定性受陡倾薄层小夹角层状岩体开挖卸荷作用影响显著。通过对陡倾小夹角层状岩体开挖后的变形破坏机制进行观察分析,揭示了控制高边墙稳定性的主要因素。进而从施工组织管理、开挖方案、爆破控制、支护优化设计、动态反馈分析等方面采取一系列措施以确保施工期小夹角洞段高边墙的稳定性。主厂房开挖期间的监测结果表明,针对小夹角洞段采取的工程措施可以有效限制围岩过量变形及开裂破坏,印证了这些措施的合理性及可靠性,同时也为类似高边墙地下洞室工程的开挖支护提供参考依据。

摘要： 为更深入了解层状岩体的力学特性,首先基于细观损伤力学理论,运用体积平均化的方法,推导了微裂纹对岩体弹性柔度矩阵的贡献;然后基于不可逆热力学框架,导出了损伤矢量的损伤破坏方程;最后建立了层状岩体的损伤破坏本构模型,并通过数值计算模拟了层状岩体的损伤破坏特征,与室内试验结果吻合较好。巴西圆盘劈裂数值试验研究表明:岩体试样的破裂面均从加载点起裂;层理倾角0°、90°时,破裂面为通过加载中心和试样中心的近似平面,层理倾角为其他角度时,破裂面为偏离了加载中心的曲面。与室内试验结果对比可知,本文二次开发的本构模型能够较好地预测层状岩体渐进破坏的各向异性。

摘要： 煤矿地层广泛分布有层状砂岩、煤、页岩等层状岩体,层状岩体是一种沿着层面力学性质相同、垂直层面力学性质各异的各向异性岩体,基质和层面的不同组合导致层状岩体具有尺寸效应、层理密度和层面倾角效应等结构性效应,将影响层状岩体的强度和破坏特征。针对结构性效应对层状岩体力学性质和破坏特征的影响,开展了基质的尺寸效应、层状岩体的层理密度和层面倾角效应研究,分析了结构性效应对层状岩体应力⁃应变曲线特征、峰值强度、变形特征和破坏特征的影响。结果表明:峰值强度和弹性模量均表现出随试样高宽比增大而减小的尺寸效应;围压对尺寸效应有弱化作用,围压约束条件下,岩体结构性失稳程度减弱,延性特征逐渐显现;层面倾角为90°时层状岩体的峰值强度和弹性模量达到最大值;围压和层面倾角影响层状岩体的脆延转化特性、损伤程度和破坏形式。研究结果可为深井巷道层状围岩力学参数标定和破坏机制分析提供重要的理论依据。

摘要： 层状软岩各向异性特征导致的衬砌结构非对称大变形是隧道建设过程中常见的问题。针对该问题,本文建立了能考虑锚杆拉伸断裂及钢支撑压弯破坏的数值计算模型,并以汶马高速鹧鸪山隧道为对象,对层状软岩隧道大变形控制的解耦技术进行了研究,结果表明:①考虑锚杆及钢拱架断裂的数值模型可以较好地反映初期支护在围岩大变形作用下的断裂失效,能更加准确表征支护结构的实际力学行为。②对于隧道大变形而言,若仅强化支护结构或减小台阶开挖长度,可以减小围岩的位移,但多数情况下,支护结构依然会产生断裂破坏。③对于挤压因子较大的不明显挤压工况,采用常规支护+双台阶(短台阶)施工方法可以较好地控制围岩大变形;对于挤压因子较大的轻微挤压或挤压因子较小的不明显挤压工况,采用常规支护+三台阶可以较好地控制围岩大变形;对于挤压因子较小的轻微挤压工况,采用非对称锚杆支护+三台阶可以较好地控制围岩大变形。

摘要： 隧道穿越下伏采空区段易受采空区影响,产生二次形变,影响隧道施工的稳定性。为明确下伏采空区对隧道安全施工具有影响的垂直距离,采用Midas对下伏采空区隧道进行数值模拟分析,并与现场数据进行了对比验证,预测了隧道与下伏采空区垂直临界高度。研究方法与结果可为下伏采空区隧道垂直临界高度的确定提供参考。

摘要： 山体斜坡在自重荷载或卸荷作用下常表现为侧向受拉,拉裂缝的形成及展布方向与层面产出状态密切相关。为探讨层理倾角对岩体抗拉力学特性与宏-细观破裂特征的影响,以三叠系大冶组中厚层状灰岩为研究对象,对0,15°,30°,45°,60°,75°,90°共7种倾角层理灰岩岩样进行巴西劈裂试验,并结合高精度三维激光扫描技术,获得了岩样拉伸力学参数和破裂面线粗糙度、盒维数随层理倾角的变化规律。研究结果表明:随着层理倾角的增加,灰岩抗拉强度与拉伸模量逐渐降低;张拉裂缝呈现出基体拉裂-拉剪复合-弱面层理张拉的破裂变化趋势;且最终破坏形态可分为直线型、月牙形与弧形;破裂面线粗糙度与盒维数值随层理倾角增加而先增大、后减小、再增大,起伏粗糙度与破裂面张拉作用大小呈正相关、与破裂面剪切作用大小呈负相关关系。研究结果可为进一步完善层状岩体张拉破坏内部演化机制研究提供参考。

摘要： 开挖层状岩体隧道后,围岩的变形和断裂的不对称特征对隧道结构稳定性有重要影响。文章以某高速公路隧道工程为研究对象,针对不同支护方案的隧道拱顶沉降、隧道仰拱隆起及水平收敛的变化规律、隧道开挖方式对隧道变形的影响进行比较分析,最终获得最佳支护方案。实践结果表明,在各种工况下,该高速公路隧道围岩的变形特征均保持不变;变形较为明显的拱顶、仰拱边界及层理面近乎垂直,同时拱顶变形呈现左大右小非对称特定,隧道左侧拱顶以上锚杆与层理面垂直可有效减小层状岩体变形。

摘要： 针对层状岩体偏压隧道在不同岩层倾角下的围岩稳定性问题,采用3DEC离散元数值模拟,研究了顺、反倾层状岩体双洞隧道随岩层倾角变化时的围岩变形规律,并对隧道偏压程度进行了分析.研究结果表明:随着岩层倾角的增大,隧道围岩变形从岩层弯曲变形逐渐向顺层面滑移变形转变,临界角度为45°;左洞最大拱顶沉降为23.60 mm,比右洞最大拱顶沉降小17.94 mm,可见先开挖隧道围岩变形较大;从应力计算结果看,岩层倾角从0°到90°变化时,隧道偏压程度随其增大有所起伏,但总趋势是增加的.以顺倾右洞隧道为例,在倾角为45°时,隧道拱肩、拱腰、边墙的竖向应力差分别为0.45、0.42、0.40 MPa,应力差最小,偏压程度最好.在倾角为90°时,应力差分别为0.65、0.64、0.67 MPa,应力差最大,隧道偏压最为明显.研究的相关成果可为山岭偏压隧道的设计和施工提供有益参考.

摘要： 岩体中结构面的存在降低了岩体的完整性与整体强度,对岩体的力学特性起着控制性作用,对岩爆的产生也有着不可忽视的影响。某山岭隧道围岩发育有大量产状近水平的结构面,在极高地应力作用下,岩爆频繁发生。以某山岭隧道岩爆案例作为分析对象,建立了层状岩体脆断失稳的临界应力计算公式,结合能量理论分析研究了层状岩体发生岩爆的力学机制和影响因素,在此基础上提出了岩爆防控措施。

摘要： 深切河谷岸坡的层状岩体在河流长期的侵蚀作用下,会产生大量的倾倒变形破坏,给工程建设造成极大的困扰.以黑河库区和镇安县倾倒变形边坡为例,使用DDA模拟了河流侵蚀作用下边坡的倾倒变形过程,探究了深切河谷岸坡岩体倾倒变形的演化过程和机理,取得如下成果:(1)揭示了黑河库区和镇安县边坡发生倾倒变形的主要原因;(2)对河流侵蚀作用下中厚层和薄层岩体边坡倾倒变形过程进行划分,薄层岩体边坡倾倒变形过程中会出现爬坡效应;(3)坡脚的结构面强度变大,坡顶应力释放导致的主应力方向发生偏转是边坡发生倾倒变形的根本原因,倾倒变形的模式则是由剪应力分布情况决定的;(4)对中厚层岩体倾倒变形边坡进行锚索支护模拟,相较于预测工况,计算后边坡各处的位移明显减少,从坡顶到坡脚施加的锚索的锚固力逐渐减小.

摘要： 通过对峨眉大火成岩省内带层状岩体地质、地球化学特征的分析，笔者认为岩浆在进入攀枝花、红格、白马、太和等之前，就发生了比较强烈的分离结晶和微弱的硫化物熔离，因此，这些岩体的母岩浆具有较低的Cr含量和不同程度的铂族元素亏损。深部硫化物熔离主要是岩浆分离结晶导致的S的溶解度降低而引发的。岩浆进入这几个岩体之后的第二次硫化物熔离主要是有钛铁氧化物的剧烈结晶导致岩浆中Fe和Ti含量的急剧下降引起的，因此，这些岩体的钒钛磁铁矿层往往含有较多的硫化物和具有相对较高的铂族元素含量，熔离的硫化物乳珠与大量岩浆的反应是导致攀枝花等层状岩体个别样品较高铂族元素含量的原因。新街岩体铂族元素富集层富集的Sr-Nd同位素组成说明较强烈的地壳物质混染有利于硫化物的熔离和铂族元素矿化；攀枝花等其他层状岩体铂族元素的亏损和较低的Cr含量，说明该地区深部有寻找赋存类似于新街岩体下部岩相带铂族元素富集层的潜力。

摘要： 采用穿透声波法通过严谨的过程控制,利用合理的数据处理方式,研究出基本符合工程实际的层状岩体波速各向异性特征.

摘要： 基于层面法向局部坐标系中的横观各向同性弹性本构模型,根据层面产状方位角,推导出整体坐标系中弹性应力的转换方法.针对层状岩体的各向异性特征,将岩体的破坏模式细分为5种,分别对每一种破坏模式建立各自的判别函数和屈服准则,根据塑性流动正交法则推导出相应的应力修正迭代计算方法.通过单轴、三轴压缩数值试验,对层状岩体的强度和变形性质进行研究,分析层面倾角和围压对层状岩体力学行为的影响.将所建模型与FLAC3D自带的横观各向同性弹性模型以及遍布节理模型进行对比,验证模型的正确性及精度.同时,将模型应用于三向等压理想圆形隧洞的开挖计算中,分析层状岩体破坏方式受层面方位角影响的变化规律,分析结果表明层面对围岩破坏模式和塑性区扩展方向起到了控制作用.

摘要： 本文研究了层状岩体不同倾角对隧道开挖时的应力分布,位移的影响。考虑岩层倾角的同时考虑了具有软弱夹层的结构面的节理力学参数对隧道围岩力学响应、变形特性的影响.应用ANSYS数值模拟软件对层状岩体隧道开挖模型进行了模拟,对工程施工具有较好的指导意义。

摘要： 阿海水电站枢纽由碾压混凝土重力坝、左岸溢流表孔、左岸泄洪冲沙底孔、右岸冲沙底孔、坝后主副厂房及右岸两条导流洞等组成。碾压混凝土重力坝最大坝高138m，坝后厂房内安装5台400MW的混流式机组，总装机容量2000MW。阿海水电站坝基下伏地层主要为泥盆系浅变质岩和后期顺层侵入的辉绿岩条带,地质条件复杂,各向异性明显.本文通过以材料力学法、平面有限元法和三维有限元法对大坝和坝基进行分析,研究复杂层状岩体坝基的建高坝适应性,并提出相应的坝基处理措施,为类似工程的设计提供参考与借鉴.

摘要： 我国的盐岩层具有盐层薄、夹层多等特点，相对于大型能源地下储备库而言，层状盐岩围岩可视为交互层状介质，其工程力学特性研究是储备库稳定性评价的基础。因此，制备层状岩体模型材料并开展层状盐岩物理模拟试验是非常必要的。为此研发了一种厚度比及各岩层力学特性可调的交互层状岩体模型材料制各方法：首先设计一种薄层切割装置，对预制好的两种力学特性迥异的均质模型材料块体进行切片，再利用一种模型材料软薄层吸附平移装置将得到的两类薄层交互叠加，经过修葺、预压和养护，获得交互层状模型材料块体，最后钻孔取样获取具有不同倾角和厚度比的交互层状岩体模型材料试样。初步试验研究了厚度比、倾角等对交互层状岩体力学特性的影响，结果表明，通过该方法获得的模型材料可以较好的模拟层状岩体特性，为系统开展层状盐岩体物理模拟试验打下良好基础。

摘要： 基于FLACⅢ平台,针对层状岩体的力学行为和变形破坏机制建立反映横观各向同性的层状岩体各向异性模型.根据层状结构特性及变形特征,将层状岩体的破坏模式分为层间破坏和岩块破坏.层间破坏又分为层间拉裂、层面滑移、弯曲破坏,岩块破坏又分为拉裂破坏和剪切破坏,建立各种破坏模式的判据及计算方法.将计算过程应用于某水电站泄洪建筑物围岩稳定性分析中,各向同性和层状各向异性计算结果的对比分析说明层状岩体中的层面方位对围岩变形分布、破坏模式和塑性区扩展方向起到了控制作用.

摘要： 层状岩体层面发育,岩石强度多较低,特别是岩层的空间分布状态、强度及软弱结构面力学特征决定了不同的工程地质问题类型.本文结合某些水电站前期勘察、施工开挖所揭示的现场实例及经验,得出层状结构岩体的强度及软弱面的特征，对河谷岸坡稳定性起控制作用，但其空间展布状态对破破坏模式及规模具有重要影响。在水电站选定坝址阶段，层状结构岩体地区首先应作出宏观判断，横向河谷及水平岩层是层状岸坡最稳定的地段，也是选坝的最理想河段，其中陡立岩层河段为最优越的坝段。层状结构岩体走向与地下洞室轴线夹角应大于45°，理论上岩层倾角在53°-58°时，围岩稳定性更差。

摘要： 在完整岩体、水平层状岩体、及急倾斜层状岩体中建立隧洞开挖三个数值模型,运用岩石破裂过程数值分析软件RFPA20对隧洞开挖诱发岩爆机理进行数值试验研究,分析隧洞围岩的变形破坏特征、应力分布情况,探讨隧洞开挖卸载过程诱发岩爆机理.模拟结果表明,层状结构面对隧洞围岩的破坏失稳模式有显著的影响.(1)隧洞开挖卸载岩爆破坏程度在水平层状岩体中表现最为强烈,倾斜层状岩体中次之,完整岩体中相对最弱.(2)隧洞破坏在水平层状岩体与完整岩体中具有对称性,而倾斜层状岩体中具有明显的非对称特征,软弱结构体具有破坏导向作用,围岩明显沿层面错动.(3)岩体在卸荷之前的加载过程中聚集了大量应变能,围岩卸荷破坏具有明显的脆性特征,岩石破碎突然而且破碎程度严重.(4)岩体破坏时表现出沿卸荷方向强烈扩容破坏特征,洞周围岩产生明显的侧向膨胀,并且逐渐增加,致使洞室断面缩小.

摘要： 文章采用模型试验和数值模拟方法研究了连拱隧道在单一地质偏压作用下的衬砌内力分布，并应用数值模拟方法研究了在地质与地形偏压共同作用下的连拱隧道衬砌内力分布规律。研究结果表明，内力分布的影响因素包括隧道断面、埋深、开挖方案、岩层倾角和开挖顺序,其中隧道断面、埋深为最大的影响因素，岩层倾角和开挖方案的影响次之，开挖顺序影响最小。主洞衬砌与中墙相邻处的内力最大；中导洞全断面开挖方案最优，其次是中导洞台阶法,最差是中导洞拓展法。

摘要： 本发明涉及野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置及试验方法，试验装置包括加压设备和记录设备，所述加压设备包括加压元件，加压元件能够嵌入底部岩层和底部岩层之间并垂直于岩层层面对底部岩层和顶部岩层进行加压；记录设备正对试验区域设置，用于在加压设备对岩层施加压力过程中连续定点拍摄岩体。本发明能够通过试验装置对岩层施加沿坡向的压力，使岩层发生弯折变形，模拟岩体向临空面发生倾倒变形及破坏的过程，从而分析和预测其变形破坏的发育规律和发育趋势。

摘要： 本发明公开了一种层状岩岩体结构面抗剪强度确定方法，适用于层状岩岩体中原生结构面和构造结构面。本发明原理简单，操作方便，成本低廉，使用效果好，便于确定层状岩岩体结构面抗剪强度，克服了以往未知结构面具体位置与潜在滑移方向条件下无法准确确定其抗剪强度的情况，具有较强的实用性。

摘要： 一种在层状千枚岩岩体上开挖隧道的方法，涉及隧道挖掘领域，本发明通过在待挖掘的层状千枚岩（2）上设置梯形掏槽眼（4）和爆破眼（5），然后对层状千枚岩上的梯形掏槽眼和爆破眼先后进行爆破，有效的解决了在施工过程常见的超欠挖、坍塌、施工速度慢等问题，为隧道的施工安全提供保证。

摘要： 本发明涉及野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置及试验方法，试验装置包括加压设备和记录设备，所述加压设备包括加压元件，加压元件能够嵌入底部岩层和底部岩层之间并垂直于岩层层面对底部岩层和顶部岩层进行加压；记录设备正对试验区域设置，用于在加压设备对岩层施加压力过程中连续定点拍摄岩体。本发明能够通过试验装置对岩层施加沿坡向的压力，使岩层发生弯折变形，模拟岩体向临空面发生倾倒变形及破坏的过程，从而分析和预测其变形破坏的发育规律和发育趋势。

摘要： 本发明公开了一种层状岩岩体结构面抗剪强度确定方法，适用于层状岩岩体中原生结构面和构造结构面。本发明原理简单，操作方便，成本低廉，使用效果好，便于确定层状岩岩体结构面抗剪强度，克服了以往未知结构面具体位置与潜在滑移方向条件下无法准确确定其抗剪强度的情况，具有较强的实用性。

摘要： 一种在层状千枚岩岩体上开挖隧道的方法，涉及隧道挖掘领域，本发明通过在待挖掘的层状千枚岩（2）上设置梯形掏槽眼（4）和爆破眼（5），然后对层状千枚岩上的梯形掏槽眼和爆破眼先后进行爆破，有效的解决了在施工过程常见的超欠挖、坍塌、施工速度慢等问题，为隧道的施工安全提供保证。

摘要： 本发明公开了一种加固软岩类层状岩体的拉力型预应力锚杆和施工方法，包括锚杆孔、预应力筋，预应力筋位于孔内部分从里到外分为带内锚具的内锚固段和自由段，所述预应力筋的内锚固段所在的锚杆孔为上大下小的倒圆锥形孔，预应力筋和内锚具与倒圆锥形孔的孔壁之间充满灌浆料；内锚固段的倒圆锥形孔的高度为350～500mm；自由段预应力筋的高度为1～4m；所述预应力筋的自由段所在的孔径为55～65mm；所述隔离接头上有一能在倒圆锥形孔内径向张开从而将隔离接头定位的装置。本发明内锚固段预应力筋与凝固后的灌浆料及孔壁之间的粘结锚固强度高、其结构简单、省料、施工方便、施工过程对岩体层理振动性小且适用于防止岩体岩石沿层状产生崩塌地质灾害的环境。

摘要： 本发明公开了一种高围压层状岩体地下洞室纵轴线布置方位的设计方法，属于岩体力学和地下工程领域，提供一种能发挥围岩自身抵抗变形破坏能力、提升围岩自稳能力和支护效能，且便于量化计算的适用于高围压层状岩体地下洞室纵轴线布置方位的设计方法。本发明是一种基于层状岩体的三轴加载试验成果，以获取岩体试样的加载主应力方向与岩体层面走向在水平面内的夹角(即加载主应力方位角)随岩体物理力学参数，包括弹性模量、泊松比、峰值强度、内摩擦角和粘聚力的变化规律，进而综合数据处理后能够得到峰值强度、弹性模量、内摩擦角、粘聚力相对较大而泊松比相对较小的情况下的加载主应力方位角或者区间，进而用于洞室纵轴线设计布置。

摘要： 本实用新型提供一种层状岩体各向异性岩芯取样结构，包括层状岩体，所述层状岩体的中央区域布置取样区，所述层状岩体的四周布设围绕取样区的一圈冷结施工钻孔；所述取样区内钻取含有不同倾角层理的大尺寸层状岩块；大尺寸层状岩块中水平方向、竖直方向分别钻取一个岩芯。本实用新型通过布置一圈冷结施工钻孔的形式，有效解除了周边应力，避免钻取大尺寸层状岩块的过程中遭受扰动；通过合理的布置方式取得含不同倾角的大尺寸层状岩块，并在其中进行钻孔取芯，进而获得不同方向层理的小尺寸层状岩芯，克服了传统取芯无法考虑层理方向影响的缺陷，为定量评价层状岩体各向异性特征提供了技术手段。

摘要： 本实用新型公开了一种加固软岩类层状岩体的拉力型预应力锚杆，包括锚杆孔、预应力筋，预应力筋位于孔内部分从里到外分为带内锚具的内锚固段和自由段，所述预应力筋的内锚固段所在的锚杆孔为上大下小的倒圆锥形孔，预应力筋和内锚具与倒圆锥形孔的孔壁之间充满灌浆料；内锚固段的倒圆锥形孔的高度为350～500mm；自由段预应力筋的高度为1～4m；所述预应力筋的自由段所在的孔径为55～65mm；所述隔离接头上有一能在倒圆锥形孔内径向张开从而将隔离接头定位的装置。本实用新型内锚固段预应力筋与凝固后的灌浆料及孔壁之间的粘结锚固强度高、其结构简单、省料、施工方便、施工过程对岩体层理振动性小且适用于防止岩体岩石沿层状产生崩塌地质灾害的环境。