不同产状节理岩体隧道围岩稳定性的模型试验研究

大量实践和理论分析表明,地下洞室的应力分布、变形特征和稳定性受许多因素的影响,这些因素如岩体初始应力状态、岩体结构特征、洞室断面的形状和大小、施工技术和方法等。其中,岩体的初始应力状态和岩体结构特征起着重要作用。国内外许多地下工程实践还表明,岩体中初始应力场问题是一个相当复杂的问题,测得的洞室围岩中初始应力状态是各式各样的。水平方向的压应力有的     

水工建设中岩石力学试验研究的进展(下)

五、岩体应力测试 岩体应力是指岩体内部存在的应力。在天然状态下,岩体内部存在的应力,常称为岩体的一次应力或初始应力;在扰动影响范围内的应力称为二次应力或扰动应力。 岩体的初始应力是一个复杂的随时间和空间而变化的量。为了便于研究和应用,在工程上我们可以把它看成是一个不随时间和空间变化的应力常量。     

清江隔河岩坝基工程岩体质量评价研究

采用《工程岩体分级标准》定性和定量相结合的方法,根据岩石坚硬程度和岩石完整程度决定岩体的基本质量,然后考虑地下水状态、初始应力状态、工程轴线方位与主要软弱结构面产状的组合关系等修正因素,确定坝基工程岩体的级别。针对隔河岩工程考虑岩溶、层间剪切带、应力水平、岩体所处工程部位等因素,给出隔河岩工程坝基工程岩体分级。     

运用Hoek-Brown经验准则分析圆形硐室围岩弹塑性应力和位移

Hoek-Brown经验准则能够较容易地用来估计节理岩体的强度,在岩石工程界已得到广泛的应用和认可。只要用定量指标合理地描述岩体质量,就可确定岩体的强度,因此Hoek-Brown经验准则为通过岩体质量评分评价岩体稳定性架起了一座桥梁,并对需要采取的加固支护措施提出建议。地下硐室开挖后改变了岩体的初始应力状态,围岩应力产生应力重分布现象。当硐室周边围岩应力状态超过岩体弹性极限状态而进入塑性状态时,塑性区内岩体的应力满足极限平衡条件。本文简单回顾了当侧压力系数为1时,圆形硐室围岩的弹性应力和位移,在此基础上以Hoek-Brown经验准则为极限平衡条件,得到圆形硐室轴对称平面应变问题的围岩弹塑性应力和位移的分析解。     

二滩坝址岩心裂饼现象及其断裂破坏机制

岩心裂饼是钻探过程中特有的岩石力学现象。1958年哈斯特首先报道过岩心裂饼现象,且发现岩饼的厚度与其直径的比值随初始应力的增加而减少,其后,库克则利用钻孔岩心饼化的程度评价岩体中的初始应力状态。     

二十年岩体应力现场实测研究

本文介绍了几个现场应力量测实例,并将其划分为三种类型:低强度岩体中应力;高强度岩体中应力;高应力地区岩体中应力。被测岩体包括各种各样的沉积岩、火成岩和变质岩,它们的杨氏模量介于1—105 GPa。用于应力解除的最深钻孔为90.7m。根据上述实测结果及简单分析计算,归纳出初始应力在地壳浅部分布的一般规律,论述了初始应力与岩石杨氏模量的关系及其对岩体工程的影响。     

三峡库区近水平厚层斜坡滑动稳定性研究——以重庆巫山箭穿洞危岩为例

以重庆巫山箭穿洞近水平巨厚层危岩体为例,通过地质环境条件、基座位移及应力监测数据等分析,总结归纳了危岩体目前的变形和受力状态,发现危岩体的强度仍在持续降低。同时,运用FLAC2D模拟手段,设置了初始天然、初始饱和、临滑、失稳4种模拟工况,研究了危岩基座岩体及泥质条带灰岩层面对危岩体阻滑规律。研究结果表明,基座泥质条带灰岩层强度的持续降低将会使得危岩体处于临滑乃至失稳状态。该稳定性分析也为进一步的防治设计提供了依据。      

岩体的加、卸载状态与能量的分配关系

岩体是流变体,在高地应力的长时间作用下其内部非均匀应力随着时间自我松弛,逐渐趋向于静水压力状态。在这样的状态下,虽然其体积仍维持弹性,但丧失了进一步抵抗剪切变形的能力,处于流动的状态,其能量储存具有体积的特征。采用平面压缩模型,研究岩石在不同应力水平长期作用下的变形性状及能量分配关系,给出在快速卸荷条件下发生自持续动力断裂破坏条件,以期揭示深部岩体初始地应力水平（能量在体变及形变上的分配关系）对卸荷条件下岩体运动过程中表现的惯性、黏性及弹塑性变形的影响规律,为建立深部岩体加卸荷本构关系打下基础。     

原位岩体强度与初始应力状态的关系

阐述了岩体强度与应力状态的关系,明确指出岩体强度是空间位置的函数,应作为随机函数考虑,探讨了岩体抗剪强度参数与应力状态的相关性,给出了两者间的函数关系,并且以岩体稳定性分析为例,说明在工程实践中如何考虑应力状态对岩体剪强度参数的影响。     

工程区高地应力判据研究及实例分析

对原地应力状态的准确把握是地下工程稳定性评价的重要基础,而选择可行的高地应力判据是进行地应力状态评价的前提条件。在详细分析现有各种原地应力评价判据的基础上,提出可行的高地应力判据,并在判据模型中引入了国际上认可度非常高的Shoerey模型,但该模型没有考虑岩体变形模量和岩石弹性模量的区别。通过广泛研究目前国内外关于岩体强度的理论和方法,引入Hoek-Brown岩体强度估算理论,补充完善了Shoerey模型。云南禄丰某工程隧道,工程区共布置两个地应力测孔,测试结果较为离散。利用应力状态评价和数据拟合方法,推算出最大埋深部位的应力值达19.29 MPa,而岩体整体强度仅为5.243 MPa。按照强度应力比和Shoerey模型的评判标准,该隧道洞身部位的应力状态均为极高应力状态,应引起重视。对原地应力状态评价的一般方法和步骤进行了概括总结,以方便其他工程参考使用。     

山西大同同忻井田岩体应力状态分析及其应用

为了分析同忻井田岩体应力空间分布特征及其与矿压显现的关系,利用地质动力区划方法对井田范围内的活动断裂进行识别和划分,以所划分的活动断块为构架,通过岩体应力状态分析系统计算确定了井田岩体应力状态,划定了高应力区、低应力区和高应力梯度区。结合矿压观测数据分析了矿压显现与岩体应力状态之间的关系,确定同忻井田矿压显现主要受到由活动断裂产生的高应力控制。研究结果可为同忻井田矿压显现预测及其控制提供指导。     

基于围岩片帮形迹的宏观地应力估计方法探讨

基于深部地下勘探隧洞围岩应力型片帮破坏是岩体初始地应力作用的最直观结果的认识,建立借助围岩片帮形迹分析工程区岩体宏观地应力的估计方法。该方法通过对比分析地应力作用下多个交叉隧洞围岩的片帮空间分布特征和烈度强弱关系,建立岩体3个初始主应力的空间大小和方向关系;采用片帮劈裂纹方位角统计获得岩体最大主应力方向;依据片帮的应力门槛值和起裂应力门槛值估算出3个主应力量值。现场实测地应力数据和多工况数值计算分析都有力地表明,借助该分析方法获得的白鹤滩右岸厂址区域三维地应力是科学、合理的,这也为深入认识工程区地应力特征提供了一条新思路     

峡谷地区大型地下洞室群岩体初始地应力场反演分析

合理地确定地下洞室群岩体初始地应力场对于地下洞室群的总体布局、支护设计有着重要的意义。本文提出了一种依据少量实测地应力资料反演地下洞室群岩体初始地应力场的方法。这种方法假设远古地形是一无起伏的夷平面,认为岩体初始地应力场主要由处于远古地应力状态下的远古地形经过漫长的地形剥蚀形成,而远古地应力场由地质构造运动和岩体自重形成。以有限元数值分析为基本手段,提出了可以考虑构造运动、岩体自重和地形剥蚀等多因素的岩体初始地应力场反演思路。通过某水电站地下厂房区域岩体初始地应力场反演的工程实例分析,验证了这一方法的可行性和实用性。     

三向应力作用下节理岩体渗流-应力耦合特性

节理岩体渗流-应力耦合特性研究是岩石力学领域的重点和难点。水利水电工程与地下工程中天然节理岩体往往处于三向不等压应力状态,针对三向应力状态下节理岩体渗流-应力耦合特性研究较少。其中,单节理岩体渗流-应力耦合特性研究是基础。首先分析与探究了单节理岩体侧向应力作用效果及渗流作用机制,在单节理岩体渗透性-应力耦合分析模型基础上推导了单节理岩体渗流-应力耦合的理论公式。通过室内真三轴渗流-应力耦合试验,基于全局优化算法的非线性拟合及块体离散元数值仿真,验证了所提出理论公式的合理性。基于电路原理,给出了模拟电路与渗流问题的相似物理量,通过引入等效渗流阻方法,探究了典型的含正六边形主干节理网络的渗流-应力耦合特性。该研究结果对实际工程岩体的渗流分析有一定的参考价值。     

洞室开挖卸荷作用下岩体裂纹动态应力强度因子分析

在线弹性变形假设的情况下,以龙滩水电站地下厂房开挖为例和以ANSYS数值计算软件为平台,计算了在爆破荷载和初始地应力卸荷荷载作用下岩体裂纹的动态应力强度因子。计算表明,在中高地应力地区的爆破破岩过程中,虽然炮孔附近的裂纹扩展和岩体损伤主要由爆破荷载引起的,但岩体初始地应力的动态卸荷可能是引起保留岩体中远区松动及原有裂纹扩展的重要因素之一。     

深部隧洞掘进开挖瞬时卸荷动态破坏研究

瞬时卸荷是岩体开挖形成的瞬时岩体应力释放和调整。针对高应力区隧洞岩体开挖瞬时卸荷过程,通过能量守恒推导出了瞬时卸荷位移公式;基于Kachanov准则对构件的脆性破坏理论推导出隧洞侧壁围岩卸荷的初始破裂时间和完全破裂时间,并得出完全破裂时间等于岩体开挖卸荷完成时间;通过锦屏二级水电站某隧洞瞬时卸荷分析得出岩体在开挖瞬时卸荷条件下会产生岩爆,并且卸荷岩体的初始破裂时间较完全破裂时间短,但破裂却已很明显。     

顺层边坡岩体结构的分岔灾变条件

针对顺层边坡岩体结构的初始缺陷特征和非完善特性,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了边坡岩体结构的不稳定性态。根据边坡岩体在临界状态下的临界载荷和分岔状态下的分岔载荷,分别建立了边坡岩体的离层方程和溃屈方程,给出了边坡岩体溃屈破坏和剪切滑动的判据,并以雅砻江下游的霸王山边坡为例给出了工程实例。研究结果表明,边坡岩体的初始缺陷在分岔状态下表现为系统跨越分岔时的载荷增量;边坡岩体的非完善特性表现为其初始缺陷致分岔状态偏离了临界状态;只有当顺层边坡岩体各区域的发育同时满足离层方程或溃屈方程时,边坡才会出现屈曲或溃屈。     

地下洞室开挖过程围岩应变能调整力学机制

深埋洞室岩体开挖过程中,围岩应变能的聚集和释放是洞室发生灾变破坏的重要诱因。针对圆形洞室开挖,分析和比较初始地应力准静态和动态两种不同卸载方式下围岩应变能的调整过程,基于能量角度判定了围岩损伤范围。研究表明：伴随地下洞室的开挖,岩体能量靠径向应力做功的方式在围岩中由远及近传递,并导致近区围岩应变能聚集;初始地应力动态卸载诱发围岩应变能先减小后增大,先对靠近开挖面的相邻岩体通过径向应力做功的方式释放自身的应变能,随着卸载应力波的继续向前传播,远离开挖面的相邻岩体又通过径向应力对其做功的方式促使其应变能聚集;相比初始地应力准静态卸载,动态卸载条件下高应变能聚集程度导致围岩损伤破坏范围更大。     

基于Hock-Brown强度准则的高应力判据理论分析

如何评价工程岩体中赋存的应力状态一直是工程设计人员所要面对的基本问题之一.应力状态评价需综合考虑岩体强度和岩体中赋存的应力两个要素,其评价结果反映了地下结构围岩在二次应力场作用下满足岩体强度准则时可能的变形破坏响应.通过对前人研究成果的分析,总结出高应力作用下地下结构的基本变形破坏规律.利用Hoek-Brown强度准则...     

人工神经网络在岩体初始应力场反演中的应用

岩土工程问题的有限元分析一般需要考虑初始地应力场，而可供工程应用的初始应力值，主要靠少数实测资料。根据少数测点值，采用人工神经网络与有限元相结合的方法求解岩体初始应力场。通过算例说明：文中所提方法是合理的。