结构面闭合变形法则及岩体弹性变形本构方程

岩体变形是岩体力学作用研究的重要课题之一。这一课题近年来愈来愈多的受到重视,人们已经认识到,岩体变形在低应力水平阶段常存在有裂隙压密成分,致使岩体应力应变曲线呈曲线特征。可是目前在岩体变形研究中仍习惯地采用一次线性关系的虎克法则表征岩体变形本构方程。这是不合适的。可是至今还没有一个合适的方程来取代它。R.E.Goodman曾对这个问题进行过研究。近年来笔者对这个问题从两个方面进行了研究:①结构面闭合变形法则;②岩体变形的本构规律。兹将初步结果提出来共同商讨。     

岩体结构稳定分析原理和方法

工程实践表明,在边坡、地基或地下工程岩体中几组地质结构面和临空面的组合往往构成可能失稳的岩石结构体、存在向临空面运动的可能性、影响到工程岩体的稳定性。这时必须针对这种可能失稳的结构体进行分析,采取必要的加固或处理。关于岩石结构体的稳定分析,文献中已有一些报导,但偏重于图解和计算方法、一般是针对特定单一块体的解析,仅应用于边坡工程。     

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。     

岩体特性和岩体应力推算的回归分析

岩体的开挖改变了岩体的边界条件,扰动了岩体的原始应力场,并使岩体产生变形。岩体的这种变形综合地反映了岩体的结构和地质构造环境,变形的量值及其变化规律直观地反映了岩体的稳定性。量测分析岩体的变形对监视预测岩体的失稳和不支护安全运营的期限、确定岩体加固处理的方法等都有重要的意义。因此,岩体变形的量测在地下洞室、边坡等岩体工程的勘探、施工和运营中都广泛地开展着。     

岩体结构稳定性的块体力学分析

引言 岩石块体的稳定分析在岩体工程地质力学研究中已经逐渐形成一个重要的课题,很多文献在这方面进行了探讨。 在岩石块体的稳定分析时,由于多组结构面的约束,往往遇到超静定问题而不好解决。即使是四面体这样一种岩体中最基本的结构体,它的稳定分析也很不完善。迄今为止,大部分文献都把块体的初始受力当作共点力系来研究。     

强震地面破坏效应及其形成的地质条件

强震作用下地面的变形和破坏是一个广泛的震后效应。它直接危及广大人民群众的生命财产和工程设施的安全。工业和民用的厂房、军工设施、地下建筑、铁路、公路、桥涵、农田水利设施和水工建筑物、海底通讯设备等等,在强震作用下由于地面变形而破坏的,比比皆是。强烈的地震,常常因为地面的强震效应使地震的灾害大大地加剧。例如,1960年智利地震(M=8.5)主要的震害是由于山崩和滑坡引起的,最大的滑坡体达3000万立方米。     

岩体变形和破坏的各种应力途径

在真三轴应力状态下进行了各种应力途径的岩石变形和破坏实验。实验表明,三个主应力的变化(最大主应力的增加,最小主应力的减小,围压的减小以及中间主应力的增加或减小)都能引起岩石变形和破坏。而且岩石的强度、延性和脆性、体积变化和破坏前兆等都与应力途径有关。据根试验结果探讨了岩体工程中的应力途径问题。     

一矿山开采崩落区的岩体变形及崩落角确定

矿山地下开采过程中,由于采出了大量的矿体,上部岩体失去支撑,破坏了原有的平衡,因此岩体就破裂、变形,地表上则表现为塌陷、裂缝以及肉眼难以分辨的地面变形,矿坑内则表现为片帮、冒顶、底鼓等。     

一种常见的岩体结构——板裂结构及其力学模型

岩体结构观念的提出对岩体工程地质和岩体力学的研究具有重要意义。岩体结构类型划分方案已经提出了许多,已有的岩体结构划分原则主要是岩体破碎程度。谷德振、孙玉科等曾提出过岩体结构基本单元是:结构面和结构体。1977年底谷德振教授曾提出过,碎碎带应作为一种岩体结构单元问题,没有引起人们的重视。     

岩体结构变形破坏的内在驱动力-不平衡力

岩体结构的变形破坏是一个渐近过程,常规的强度设计与极限分析均无法描述这一过程。在回顾总结岩体结构破坏控制、变形控制的基础上,提出岩体结构变形破坏控制最终要落实到开裂控制上来。总结了岩体结构开裂计算的特点和难点,阐明了用不平衡力描述岩体结构变形破坏过程的理论依据。分别从单轴压缩试验、边坡开挖卸荷、拱坝坝踵坝趾开裂等3个具体的数值案例论证不平衡力与开裂破坏的内在相关性。提出了蓄水导致不可逆的谷幅变形也是不平衡力作用结果:裂隙水压力使屈服面收缩、原先处于屈服或临界屈服状态的岩体应力状态超出屈服面,产生不平衡力和不可逆的塑性变形。指出了不平衡力本质是岩体结构非平衡态到平衡态的距离,岩体结构非平衡演化的总体趋势服从最小塑性余能原理,进一步指出了无法消除的不平衡力是岩体结构变形破坏的内在驱动力。不平衡力不仅可以作为岩体结构变形破坏的判据,还能给出相应的加固措施,具有重要的工程意义。     

加载速度对强度和破坏机制的影响

岩体力学实验中,加载速度对岩体力学性质的影响是很重要的。许多岩体力学工作者,利用岩块和模型材料,进行了大量有关室内加载速度对岩体力学性质影响的研究,为室内岩块力学试验和野外原位岩体力学试验选取合理加载速度提供了依据。目前,基本上从应变速率和应力速率两方面去研究加载速度对岩体力学性能的影响。这两方面的研究都认为随着应变速率和应力速率的增加,岩块和岩体的强度、变形模量也相应增加,不同的是峰值强度以后的破坏后效不同。     

安徽省主要构造地质要素的变形

安徽省在中国东部的中心部位,跨越不同的构造地质单元。前寒武纪变质岩出露面积约占基岩出露面积的三分之一。变质岩包括太古宙、元古宙及少部分古生代地层;变质相包括麻粒岩相到低级绿片岩相。其中发育有多期褶皱变形和同变质期的断层作用,这些断层在后继变形过程中被改造和复活,形成十分复杂的构造地质图案。     

构造变形与热液成矿

本文以沂南金厂金铜矿田为例,提出本区热液成矿物质的迁移、聚集主要受成矿期构造形变的控制。成矿元素富集于构造变形强烈的部位,并且在变形构造的不同部位存在有不同类型的矿体。另外通过室内岩石力学实验,测取岩石的力学参数,进行应力场的反演,并以渗流力学理论来模拟矿液运移势的分布,从而定量的评价构造的控矿性。     

根据岩石应力-应变曲线组分析岩石变形破坏的数值方法

在研究岩石变形破坏时,现在采取的弹塑性分析,多是根据岩石在不同的应力状态下的典型破坏现象,提出强度理论(破坏准则),进而在导出岩石的本构关系基础上进行分析计算的。一般说来,岩石在不同应力状态下,基本破坏形式可分下面三类:(1)脆性拉伸破坏,(2)剪切破坏,(3)塑性流动破坏。这三种破坏类型,基本上可以归结为流动和断裂(拉断和剪断)两种破坏形式。     

采动影响下巷道围岩变形与破坏的弱结构面效应

岩体中弱结构面的产状要素和力学参数是影响深部巷道围岩变形和破坏的重要因素。通过对金川矿区地下开采过程中发生的与弱结构面效应有关的巷道变形特征、破坏模式与机理分析得出,在断层附近或穿过断层开挖时,往往会引起断层活化,引发巷道变形和破坏。当在节理岩体中开挖时会使围岩中低强度的节理裂隙等弱结构面正应力减小,抗剪强度降低,从而发生相对滑移、变形。此外,与巷道开挖相比,矿体开采的影响不仅在持续时间上,还是在影响以及程度上都是造成巷道变形和破坏的弱结构面效应更加显著的主要原因。     

地下工程中岩土结构面的影响分析

研究已表明岩土体中都存在结构面,工程岩土体的变形破坏一般受结构面控制。本文依据结构面 (断层 )优势指标综合值 (Ri)的量化比较,可得出各结构面 (断层 )对隧道稳定影响程度的大小,从而针对各结构面 (断层 )采取不同的工程措施。本文分析还表明,结构面和地下工程中的水害、瓦斯突出、岩体质量好坏等也有密切关系。     

边坡岩体浅层破坏的热应力效应研究

温度变化是影响边坡岩体风化并导致浅层破坏的一个重要因素。边坡岩体内的温度变化比较复杂, 且随地面温度的变化呈周期性的变化。温度的变化导致热应力的生成, 温度变化的周期性致使热应力具有交变性。在这种交变应力作用下, 边坡浅部岩体的破坏表现出疲劳特征。本文分析了边坡岩体中的温度场和热应力的分布特征以及边坡岩体疲劳破坏的机理及判据。     

灌溉作用下浅表层黄土滑坡变形破坏机理实验研究

为有效减少泾阳地区大面积灌溉活动诱发黄土滑坡对社会和经济带来的巨大损失,开展灌溉型滑坡室内实验研究,研究坡度在灌溉条件下对黄土滑坡变形破坏过程影响,具有重大的现实意义。本次实验设计了可用于坡顶和坡面的灌溉装置,同时进行了45°斜坡和60°斜坡的两组室内灌溉模型实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器三种传感器记录其内部变化。通过对两组实验过程及结果进行对比分析,进而得出灌溉条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验结果表明,实验前期随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小;实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡度越大,滑坡越易发生,滑面深度和滑动距离越小。