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。     

真空动力固结联合扩底旋喷桩在饱和软粘土地基加固中的应用研究

针对饱和软粘土的工程特性,采用了真空动力固结联合扩底旋喷桩加固饱和软粘土地基。结合江苏某软粘土地基加固工程,在探讨其加固机理的基础上,通过对加固过程的方案设计及现场试验结果的分析和讨论,表明该法能够充分发挥强夯、真空降水及旋喷注浆各自的技术优势。该法具有工期短、造价低、预沉降可控、加固效果好等优点。进一步拓宽了饱和软粘土地基的处理方法,为我国沿海地区软粘土地基处理工程提供了新的途径。     

扁铲侧胀试验在地基处理效果评价中的应用

将扁铲侧胀试验用于某高速公路软基处理效果的评价中,检验不同技术方案处理软土地基的加固效果,研究扁铲侧胀试验用于软基加固效果评价的适用性和特点。结果表明,由扁铲侧胀试验确定的地基土不排水抗剪强度和压缩模量可以直观地反映地基加固前后的力学性能变化。扁铲侧胀试验以其准连续性和对土性变化的灵敏性,用于软土地基加固效果的分析和评价是可靠的。     

《岩土力学》全球华人中青年学者岩土力学与工程论坛专集EI收录论文(37篇)

序号题名作者页码1润扬长江公路大桥北锚碇基础施工变形的智能预测——工程实录研究孙钧,赵其华,熊孝波等1-72含裂隙组岩体的稳定问题周维垣,刘元高,吴浩等13-163孔隙水压力对岩石裂纹扩展影响的数值模拟唐春安,杨天鸿,李连崇等17-204黄河大柳树坝址岩体松动机制动力数值模拟研究王勇智,戚炜,门玉明等29-345裂隙岩体中污染物运移过程的数值模拟薛强,梁冰,刘建军35-386软土盾构施工地表变形的小样本进化神经网络预测安红刚,胡向东,赵永辉43-477基于进化神经网络的冲击地压非线性动力系统建模高玮,冯夏庭48-528运用ANSYS对板桩墙支护模型的…     

考虑卸荷的加锚裂隙岩体力学参数研究

加锚岩体的力学参数确定一直是岩土工程中的一个重要和困难的问题,在考虑卸荷的情况下,对边坡岩体的分离块体经系统锚杆加固后的抗压强度、泊松比、弹性模量及c,?值的变化规律进行了数值模拟计算和分析,并考虑了不同的加卸载路径、锚固角和岩体强度对加固效果的影响,计算结果表明,在分析卸荷岩体边坡加固时,必须考虑裂隙岩体卸荷历史的影响。最后用试验结果验证了等效数值计算方法的正确性。     

清江水布垭马崖高边坡岩体力学性质试验研究

采用岩体声波测试、岩体力学试验及岩体质量评价等手段,研究了马崖高边坡岩体力学性质,并进行了岩体力学参数取值。研究成果表明,卸荷作用对坚硬岩类影响较大、对软岩类影响较小。     

《岩土力学》2002年第6期被EI收录的论文(共11篇)

序;} 作 者文 题 名灭 码邵生俊,谢定义白世伟,林鲁生,剧辉,冯夏庭,王涛,周恩牛,郑少河,姚海林,高玮,杨}lJj成,杨超,崔新HJj,赵洪波,冯夏庭,胡利文,陈嘉鸥刘建刚,陈建生,孙红,赵锡宏,徐邦树谭云亮等朱焕春等葛修润郑颖人徐水平尹顺德焦月宏等葛修润砂_十的物态本构模型凤岗隧洞三维计线性仿真模拟物理细胞自动机与岩石弹--脆一塑性性质的细观机制研究三峡水久船闸中隔墩岩体变形分析渗透压力对裂隙岩体损伤破坏的研究隧道围岩破坏模式的进化神经刚络识别软岩应变软化数值模型的建立与研究基十支持向量机的岩体T程分级土工膜微结构破损机删…     

岩土高陡边坡的稳定性分析及加固设计

本文对一个岩土高陡边坡进行了工程地质调查、现场岩体物理力学参数试验和稳定性计算分析。在此基础上,提出了加固设计方案,保证了边坡在规定期间的稳定。文中采用的边坡加固措施和边坡许用安全系数[Ks],对于类似边坡工程的加固,有一定的参考价值。     

三位一体联合加固理论的初步研究与应用

本文结合某地下工程在开挖中遇到的罕见特软围岩及其出现的似流动状大塌方的处理,初步探讨了三位一体联合加固理论及技术工艺,并提出了在特软围岩加固处理中人们所关心的问题。应用该理论及技术工艺处理此类问题,在加固方法上有它独具的特点和优越性,成功地解决了传统的施工技术难以解决的工程难题,取得了令人满意的技术经济效果。在加固方法、加固材料选择、加固设计、加固壳厚度和有关参数的确定及应用范围等方面,都积累了一些经验,初步取得了一定的研究成果。结合这方面的经验和成果,对上述各个问题进行了论述和探讨,并得出相应的结论。     

岩体结构力学效应的统计岩体力学研究

谷德振先生开创的岩体工程地质力学是我国工程地质代表性科学理论之一,岩体结构力学效应是它的核心内容。本文简要概括了谷德振岩体工程地质力学的基本思想,介绍了近20多年来统计岩体力学对岩体工程地质力学理论的发展,包括岩体结构参数模型、应力-应变模型、强度与破坏概率模型、岩体水力学模型,讨论了岩体结构对岩体变形、破坏与水力学性质的各类力学效应与定量控制规律,并探讨了充分调动边坡岩体自稳潜力的主动加固理念、固脚和护腰的加固模式与锚固设计方法。本文认为,谷德振岩体工程地质力学深刻把握了岩体工程行为的基本控制因素和作用规律,具有强大的生命力,推进岩体工程地质力学的定量理论研究是后来者的历史任务。     

论岩土工程中水-岩相互作用研究的焦点问题--特殊软岩的力学变异性

水－岩相互作用研究是力学和地球科学领域中的前沿课题之一。在力学领域中称之为“固流耦合作用”，在地球科学领域中称之为“水－岩相互作用”。前者研究的焦点在于固体和流体间力学耦事的基本规律；后者主要研究在高温高压条件下，岩石和水发生的化学反应规律及其地球化学特征。岩土工程作为土木工程与地质学的交叉学科，水－岩相互作用研究的侧重点以往主要集中于岩体力学方面，即从渗流场和形变场的相互作用角度研究其基本规律，目前，已开始注意到水和岩石的化学作用问题。从工程实践中迫切需要解决的共性课题－－特殊软弱岩体与水作用后力学性能大幅度变异的问题出发，探讨了某些特殊岩体与水作用的化学规律、矿物学规律及其化学与矿物学损伤所导致的力学损伤规律，并建立软岩－水相互作用的时间效应模型；确定软岩性质软化的标志性监界阈值，为建立水－岩相互作用理论体系奠定软岩研究基础，为重大工程的设计、施工等提供有效的参考的指导。     

岩土工程注浆技术与其应用研究

注浆技术因其在渗漏、突水突泥等灾害治理及软土加固方面的显著优势,目前在岩土工程项目建设及运营维护中应用非常广泛。从基于裂隙岩体分形几何和模糊RES-云模型的可灌性分析理论、高聚物和微生物菌液注浆新材料、三维模型可视化和虚实耦合计算机技术等方面对坝基注浆技术进行了阐释述评,并考虑浆液扩散模型、黏度时变规律和注浆复合体结构特征等对盾构隧道和海底隧道注浆技术进行了探讨分析,最后对桩基后注浆加固原理和荷载-沉降特性等进行探索总结。注浆技术在岩土工程系列项目建设中的应用,必将全面提升岩土项目的工程质量。     

黄河某高拱坝岩体力学参数的选取

在对比国内外各种选取岩体力学参数方法的基础上,对黄河某高拱坝坝址区主要岩层中生代二长岩和三叠系变质砂岩采用现场原位试验和数据统计方法获取岩体力学参数。用刚性圆形承压板法进行岩体变形试验,建立了岩体纵波波速与变形模量的拟合关系,用最小二乘回归法处理变形数据。用平推法直剪试验进行岩体抗剪断强度试验,用 - 点群中心法处理直剪试验数据。软弱带取样后进行室内断层泥物理力学性质试验,运用岩土工程勘察规范中参数统计经验公式来获得各软弱带的抗剪参数。点群法求得的各抗剪指标总体上与原位试验得到的结果相一致,证明该法可用于岩体力学参数选取。     

真空联合堆载预压法处理深厚软土试验研究

针对珠海地区的深厚软基,采用真空联合堆载预压法进行加固处理。在施工过程中对软基的地表沉降、膜下真空度、孔隙水压力、深层水平位移等进行监测,得到了真空预压加固软土地基的随时间变化曲线。软基处理完成后对原状土进行原位十字板剪切试验和载荷试验,并取土进行室内土工试验。监测和检测试验分析表明:加固后土的物理力学性质有了明显提高,地基加固效果较好,其影响深度达到25～30 m,在15～20 m范围内加固效果最为显著;但真空预压并未改变软土的触变性,加固后的软土仍应避免扰动。     

深层搅拌法在处理泥炭质土中的应用

因泥炭质土中有机质含量高，常规的深层水泥搅拌法的加固效果较差，需添加适量的外渗挤以提高水泥土的强度，以深圳市滨海大道某段泥炭质土软基加固处理工程为例，分析了三种添加外掺剂方案的试验结果，探讨了深层水泥搅拌法在加固处理泥炭质土的适宜性。     

三峡工程永久船闸基础岩体F_(1050)断层的加固处理

介绍了三峡工程永久船闸南-闸首右挡基础岩体F1050断层加固处理所采取的水泥化学复合高压灌浆方案,处理实施方法、效果及分析,为类似断层处理提供了借鉴。     

真空联合堆载预压法加固水工建筑物软基效果检验

介绍了真空联合堆载预压法加固软土地基的特点,探讨了该方法的加固机理,论证了淮河入海水道张马涵闸软基处理采用真空联合堆载预压法的依据。根据现场的监测资料(包括表面沉降、分层沉降、水平位移、孔隙水压力、真空度等)和原位测试(包括CPT、十字板试验、静载试验和标准贯入试验等)资料,以及土工试验成果的分析和比较,对张马涵闸软基的加固效果进行分析和检验,结果证明,该法完全满足设计要求,为该工法在类似工程软基处理的推广应用提供参考。     

霓石正长岩力学特性研究

岩体内存在有许多直接看不到的隐微裂隙,其微小程度有时可达到只切割一个或半切割一个微小矿物颗粒。这些微小裂隙,直接影响着岩体的力学特性。因此,对岩体力学特性研究,不仅要从宏观上做大型岩体力学试验,也应从微观上将两者结合起来综合分析岩体的力学特性,这样将有利于宏观岩体力学性质指标的选择和工程处理措施的方案选择。笔者取霓石正长岩为试样,进行岩体力学试验。本文试图把宏观试验和微观观察结合起来研究岩体的力学特征。     

岩土工程加固分析的弹塑性力学基础

研究了弹塑性计算中不平衡力的性质,揭示了它和加固力、结构稳定性的密切关系。弹塑性有限元分析迭代过程实质上就是一个逐步消除不平衡力的过程。可以采用弹塑性分析中的不平衡力来指导加固设计：只要施加和不平衡力大小相 等、方向相反的加固力,结构就是平衡、稳定的。在所有加固方案里,弹塑性分析确定的加固力是最小的,并归结为应力转移的最小余能原理和加固力上限定理,弹塑性计算确定的加固力和真解相比偏于安全。拱坝计算实例表明,不平衡力分析对分析结构稳定性、指导加固设计是有助益的。     

软粘土地基的强夯加固工艺研究

分析了用传统的强夯工艺加固软粘土地基失败的原因，通过试验提出了软粘土地基强夯加固的新工艺，并对软粘土地基强夯加固机理进行了探讨。