岩石力学发展的新阶段—工程岩体力学

随着岩石力学及其相关学科的不断完善和发展以及对现行岩体力学中存在的有关问题的不断解决，岩石力学正逐步进入一个新的发展阶段──工程岩体力学阶段。工程岩体力学的理论体系主要包括：岩体结构的相对性、工程岩体的连续性、工程岩体的几何大变形、工程岩体的物性关系和物性参数等。     

岩体结构力学

岩体力学是解决土木工程、矿山工程、国防工程建设中存在的岩体工程建筑的基础理论。但是工程界仍感到已有的岩体力学理论解决实际问题的能力很低。作者认为原因有两条:(1)岩体力学研究与地质研究脱节,(2)已有的岩体力学理论不能反映岩体力学的真实规律。已有的岩体力学理论是从材料力学和土力学移植过来的,实质上是连续介质力学,不符合岩体的地质实际。     

《岩体结构力学》

本项成果是水利水电工程、建筑工程、铁道工程、矿山工程、国防工程中存在的地质工程(岩石地基、岩石边坡、隧道等)勘察、试验、设计、施工等的基础理论,也是地震、山崩、滑坡等地质灾害预报和防治的基础理论。 该项成果是孙广忠教授二十多年来组织、领导和参加三十余项大中型工程地质勘察、岩体力学试验研究及设计、施工实践的总结。该项成果系统的研究了岩体结构力学效应,研究了岩体结构对岩体变形、岩体破坏、岩体力学性质控制等方面一系列规律,提出了“岩体结构控制理论是岩体力学基础理论”、“岩体结构力学效应是岩体力学的力学基础”、“岩体结构分析方法和结构力学分析方法是岩体力学研究的基本方法”等一     

统计岩体力学(SMRM)——岩体工程地质力学的传承与发展

本文是中国地质学会工程地质专业委员会和中国科学院页岩气与地质工程重点实验室第五届谷德振讲座主讲报告。本文简要回顾了谷德振先生岩体工程地质力学的核心价值和历史贡献,系统介绍了30年来统计岩体力学理论和应用技术探索对岩体工程地质力学的传承和发展。统计岩体力学借鉴经典统计物理学的思想方法,提出了岩体结构几何概率模型、断续介质连续等效的断裂力学能量原理、岩体结构-应力协同控制原理、岩体强度的弱环控制原理、断续裂隙网络渗流力学原理;建立了裂隙岩体本构模型、岩体全过程变形分析方法、高储能岩体特性与岩爆机理模型、圆形硐室围岩弹性变形解析解;发展了岩体数据现场采集技术与装备、全空间方向岩体结构参数、力学参数、渗透系数计算方法,以及各向异性岩体质量分级、工程岩体主动加固方法;开发了岩体工程参数计算系统和数值分析工具JointModel。统计岩体力学的建立对岩体工程地质力学和岩体力学理论与技术进步起到了重要的推进作用。     

云锡大屯锡矿岩体力学参数的确定

阐述了岩体力学参数研究的重要性,系统地介绍了几种国内外常用的岩体力学参数的确定方法及其原理。以云锡大屯锡矿岩体力学参数研究为例,并以其室内试验得出的岩石物理力学参数和岩体质量评价RMR值为基础,采用这些方法对岩石物理力学参数进行工程折减弱化处理,计算得出其岩体力学参数。其结果对比分析及其推荐值的工程应用结果表明：将最新的Hoek-Brown准则、室内试验、M.Georgi法和费森科法四者相结合来进行分析,得出的岩体力学参数更为合理,提高了工程岩体力学计算精度。     

地下洞室岩体变形模量的尺寸效应研究

变形参数是岩体工程变形计算、稳定性评价的前提,岩体变形参数的合理取值一直是岩土工程界关注的热点和难点之一.由于岩体力学参数存在随研究尺度不同而变化的特性,被称之为岩体力学参数的尺寸效应,因此由室内试验获取的岩石力学参数,甚至现场试验获取的岩体力学参数,均代表不了岩体工程尺度实际的力学特性,不能直接用于工程实际.为获取能...     

岩体工程的力学模型问题

一、岩体工程的力学模型进展相似材料力学模型试验与数值分析、岩体室内外测试等是岩体工程稳定性问题研究的三种基本方法。实践证明,它们各具特点、相互配合和验证,是解决岩体稳定性问题的有效途径。岩体力学经历了视岩体为岩石材料的岩石力学阶     

英国岩体结构概率模型研究现状

目前岩石力学研究有三个方向,一是以研究地壳地质构造变形、断裂和发震机制为目标的构造岩石力学;二是以研究钻探、掘进破岩机制为目标的破碎岩石力学,三是以研究工程岩体稳定为目标的工程岩石力学方向.工程岩石力学经过几十年的发展,目前已经由岩块力学阶段进入到岩体力学阶段.工程岩体力学的研究对象是地壳表层岩体.岩体是长期地质作用过程中形成的,由岩块和不连续面网络组成的,具有天然初始应力的地质结构体.把岩体作为一种力学材料(或力学介质)研究时,其力学习性和渗透特征主要受不连续面网络控制.因此研究岩体中不连续面网络分     

葛洲坝红色岩体地质构造特征与岩体强度特性

本文利用岩体力学与地质力学相结合的理论和方法,对葛洲坝红色岩体的地质构造特征与岩体力学特性之间的关系进行了研究,获得了该岩体强度特性及其形成机理。提出了地质构造形迹是构成工程岩体力学问题和形成岩体特性的一个重要因素。本文所采取的研究途径和研究结果,对于岩体工程实践和岩体力学理论研究具有重要意义。     

工程岩体卸荷模型的研究与应用

卸荷状态工程岩体的力学条件与传统的加载岩体有本质的区别.卸荷工程岩体的研究是一个崭新的领域,从卸荷岩体的工程地质特征、力学参数的确定、本构关系及卸荷岩体释放荷载的计算方面进行了探讨.     

卸荷工程岩体非线性模型的研究与应用

卸荷工程岩体与传统的加载岩体的力学条件有着本质的区别，其非线性特征更为明显，卸荷工程岩体的研究是一个崭新的领域，对卸荷岩体的工程地质特征、力学参数的确定、本构关系及卸荷岩体释放荷载的计算方面进行了初步的探讨。     

The design process in rock engineering

Summary The engineering design process, often systematically used in other branches of engineering, such as mechanical or architectural engineering, is seldom applied in rock engineering. While it is sometimes claimed that rock excavations are actually designed, little attention is paid to the engineering design philosophy. This paper emphasizes the need for a systematic design process in rock engineering and shows that the rock engineer can no longer claim that engineering practice mandates empiricism and rule of thumb methods. The engineering design process is described and the design approaches for rock engineering are outlined.     

岩爆预测的灰色关联系统分析与评价

岩爆由于其发生的突然性和猛烈性,常给地下工程建设带来灾害性破坏,因此,岩爆预测研究具有重大的工程意义.岩爆由于影响因素众多且关系复杂,采用传统的指标和评价办法很难系统地考虑诸多因素,而采用灰色关联分析方法可建立起各种影响因素的相关性.灰色关联系统通过分析洞室围岩应力、岩性条件和能量条件等影响岩爆的主要因素,选取岩石抗压...     

工程岩爆灾害判别的RBF-AR耦合模型

岩爆是深部高地应力区地下岩体工程中的主要工程地质灾害之一,其发生及烈度预测是一个复杂的不确定系统问题。为了有效预测和判别深部工程岩爆灾害,在总体考虑岩爆各影响因素的基础上,选取地下工程中岩体完整性指数、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度、围岩最大切向应力、围岩抗压强度与其抗拉强度的比值、围岩切向应力与围岩抗压强度比值、弹性能量指数、岩爆倾向性指数作为岩爆预测的评判指标,提出了一种基于非线性参数优化的RBF-AR岩爆预测模型。在终南山隧道竖井岩爆判别中,利用RBF-AR法进行计算,计算结果与实际情况完全一致,表明该模型在岩爆预测中的可行性和有效性。     

APPLICATION OF FUZZY MATHEMATICS IN COMPREHANICS EVALUATION AND ENGINEERING CLASSIFICATION OF ROCK MASSES

The engineering classification of rock masses is one of the basic problems in rock mechanics .The main purpose of engineering classification of rock masses is comprehensively to evaluate rock masses ,to divide the rock masses into several proper classes and to offer guantitative data for engineering design .therefore engineering classification of rock masses is very important for engineering practice and aroused a great interest to the investigators of rock mechanics .On the basis of Bieniawski’s geomechanics classification of rock masses , a new method of engineering classification of rock masses has been proposed by means of the theory of modern fuzzy mathematics .In this classification the rock masses are evaluated on the basis of six parameters :the uniaxial compressive strength of the rock material drill core quality RQD, spacing ,orientation and condition of joints ,and ground water inflow. The rating for each parameter is determined and total rating for rock mass is specified by the method of weighted average .The rating and the weight for each parameter were considered as fuzzy variables . Therefore not only the total rating but also varying Range of total rating(or pthe membership of total rating ) are given .The randomly varying state of in situ rock masses can be described by this method of classification so that the result of comprehensively evaluating is more accurate than others . In additional, an accurate and simple evaluating method that is suitable for the engineers has been given .     

模糊集合论在岩体的综合评价和工程分类上的应用

岩体的工程分类是岩体力学的基本问题之一.岩体工程分类的主要目的是,针对不同的工程对象,对岩体进行综合评价,划分等级,区分成性质相近的类别,为工程的选点,设计提供定量的资料.同时,岩体的工程分类也是我们按不同的类型深入研究岩体的力学性质,建立相应的数学模型的基础.因此岩体的工程分类具有重要的实际意义,对它的研究日益广泛地引起了人们重视.到目前为止,已提出了不少岩体的分类法.从不同的出发点大体分为两类,(1)从岩体力学出发对岩体特性的一般性分类,例如Muller的分类等.(2)为特定的工程目的分类,例如为岩石边坡的Goodman分类法等.为隧道工程而提出的岩体分类最早是Terzaghi(1946年)的分类法.后来还有Lauffer(1958年)等人提出的分类法.     

岩体结构特性及其对岩体稳定的影响

社会主义革命和建设的飞速发展,推动了新中国工程地质科学的前进。大量的工程实践证明,岩体在工程作用下的变形、破坏、受其内在结构的控制。     

工程地质领域当前值得关注的两个科学问题

进入21世纪后,随着我国国民经济的持续发展,岩石工程建设越来越多、规模越来越大、地下工程埋深也越来越大,工程地质研究者面临着新的挑战:在对一些建在前所未有深度的岩石地下工程(如深达2500m的锦屏Ⅱ级电站输水隧洞)进行工程地质条件评价时,岩体结构是否仍起制约作用?对一些重大岩石工程的长期(如长达200a以上)稳定性问题,应如何预测?本文将就上述两个科学问题进行讨论,为相关岩石地下工程的设计和研究者提供参考。     

浅析山区高等级公路中的边坡工程岩体

随着山区高等级公路建设的飞速发展，各类边坡工程岩体问题也日益增多。从卸荷岩体力学的基本观点入手，探讨了边坡工程岩体的变形破坏特性、稳定性评价方法以及开挖设计理论。研究表明，边坡工程岩体的变形破坏特性完全符合卸荷岩体力学行为，不同于常规的加载岩体行为；边坡工程岩体的稳定性分析计算中必须重视水力学因素和卸荷作用的影响，并得到了有意义的表达式；边坡工程岩体的开挖设计应在充分认识其工程力学性状的基础上，针对边坡岩体地质特性，结合已有各类稳定边坡的资料，进行既经济又可靠的优化设计。     

路堑边坡工程的动态仿真分析

高速公路建设中不可避免地会遇到各种结构类型的斜坡,其稳定性状况在很大程度上决定了工程的投资和工期。因此,研究其工程适宜性具有较大现实意义。从影响路堑边坡稳定性的各种因素出发,应用岩体力学理论和数值模拟技术研究边坡开挖过程中的变形破坏特征,分析地下水、时效特性和工程措施优化等对边坡稳定性的影响,对边坡信息化设计和施工具有一定指导意义。研究表明,路堑边坡岩体的变形破坏特征符合卸荷岩体力学行为,在最优坡度设计基础上,应当及时进行加固。