工程岩体强度的估算方法

岩体是由地质过程中形成的岩块和结构面网络组成。由于试件制备、加荷等均极困难,且昂贵而费时,难于像岩块那样进行大量试验来确定岩体之强度。所以,如何通过室内小试件试验来估算大岩体的强度成为工程地质工作者所关注的问题。本文介绍了两种用小试件资料估算大岩体强度的方法及计算实例。     

基于分形理论的岩体工程分类初探

介绍了岩体工程分类的研究现状及发展趋势，指出岩体质量的决定因素是岩体的坚硬程度及完整程度，各种结构面的存在使岩体的坚硬程度及完整程度降低，研究表明，岩体结构面的分布具有很的分形现象，在此基础上，重点论述了岩体工程分类的分形方法。     

岩石质量指标RQD与工程岩体分类

讨论了工程岩体分类中 RQD确定的某些问题 ,对正确选取 RQD指标的方法进行了探讨。     

基于修正RMR法评价体系的滨海深部开采矿山岩体质量评价

对深部开采矿山岩体进行质量评价时, RMR体系在考虑深部岩体质量影响因素以及评价指标评分值确定等方面存在不足之处。首先利用连续性细化计算方法对传统RMR法中岩石单轴抗压强度、RQD、节理间距、地应力等指标进行了修正, 得到了评价指标与其评分值之间的拟合回归曲线以及连续性方程, 其次, 在深入分析不良地质因素、深部采矿工艺及其对岩体质量影响机制的基础上, 提出爆破震动影响系数及采场暴露面积两个新评分项并建立了M-IRMR体系, 最后, 借助该体系对三山岛金矿深部采掘工程岩体质量进行了评价。研究对于深部矿山岩体工程的稳定性评价具有一定的指导与借鉴意义。     

工程岩体三维构模中钻孔数据处理方法

原始数据处理是工程岩体三维构模中存在的主要困难之一。从三维构模的角度,将工程岩体按几何特征抽象为4种结构单元类型。钻孔数据是描述工程岩体的重要原始数据,具有多尺度性。针对这个特点,提出钻孔数据纵向概化准则,解决工程岩体多尺度显示问题;根据地质学的地质数据解译方法,结合岩层层状分布的特点,提出层处理方法对钻孔数据进行概化处理,确定工程岩体所对应的结构单元类型,创建工程岩体结构单元三维构模数据,建立由钻孔数据所得到的工程岩体三维模型。     

深部岩体工程响应的特征科学现象及"深部"的界定

根据实测数据和工程实例介绍了深部岩体工程响应中发生的一系列特征科学现象,这些特征科学现象归蚋为静力特征现象和动力特征现象两类。静力特征现象表现为在深部工程围岩中交替出现若干破裂区和不破裂区;动力特征现象表现为深部矿井中的岩块弹射和岩块冒落等岩爆现象和地下爆破时发生的冲击地压动力事件,即岩体中的工程性地震。文中在阐明动力特征现象本质的同时,介绍了与之紧密相关的岩块系的超低磨擦效应、岩块系的准共振现象和岩块系运动时发出的慢速变住波(摆型波)。最后介绍了时深部岩体工程的“深部”概念的应有理解及其如何科学界定。关键词：深部岩体;工程响应;分区破裂化现象;冲击地压动力现象     

采用综合评判方法确定工程岩体力学参数研究

如何将室内岩块试验得到的力学参数合理转化为现场工程岩体的力学参数,一直是困扰岩土工程实践带有挑战性的难题。结合安太堡露天煤矿边坡工程,基于现场调查、钻孔取芯、室内岩块试验,分别应用RMR法和BQ法,对自地表至取芯深度的钻孔岩样进行评价和分级,综合评判确定了边坡工程岩体的力学参数,应用效果良好,其成果对类似工程设计和施工有重要指导意义。     

岩体强度估算方法研究及应用

岩体强度问题在实际工程中是工程师关心的问题,由于受时间和经费的限制,难以进行大量现场原位试验,而其复杂性目前尚无破坏准则能较好满足实际要求。对于含有多组节理的岩体,结合收集的大量数据对国外基于节理化岩体强度估算经验公式进行了修正,从实测数据中拟合出弹性波波速与岩体强度的关系表达式,同时收集了国内外基于节理密度、岩体分类、弹性波的岩体强度估算公式,对这3种方法进行了对比研究,并应用于旧堡隧道,发现3种方法估算的强度值接近实际岩体强度,说明了在一定情况下岩体强度是可以粗略估计出来的。     

改进的节理岩体变形模量经验确定方法及其工程应用

在节理岩体工程的数值计算及稳定性评价中,变形特征参数的选择至关重要。在原位试验受到各种条件无法进行时,经验确定方法不失为一种好的选择。本文在大量收集目前国内外节理岩体变形模量经验确定方法的基础之上,提出了改进的节理岩体变形模量经验确定方法,即尺寸效应折减与节理特征折减的二次折减法,并应用3个坝址与水电站的节理岩体工程实例进行分析验证,得出了一些有益的结论。     

《工程岩体分级标准》中边坡工程岩体质量指标计算方法的讨论

岩体质量等级指标是岩石边坡稳定性评价的基础,新修订的《工程岩体分级标准》增加了边坡工程岩体质量(QISERM)指标[BQ]的计算公式,包含一个反映边坡倾角与主要结构面倾角间关系影响的修正系数F_3,其由结构面倾角与边坡坡面倾角之差确定。文中讨论了规范中F_3的确定方法存在的缺陷,建议其取值改由结构面倾角与边坡坡面在结构面倾向方向上的视倾角之差来确定。通过13 357个算例的对比计算,统计了新标准取值方法和文中建议方法获得的边坡工程岩体质量指标[BQ]值之间的差值。结果表明,当主要结构面类型与延伸性修正系数λ=0.6时,差值在40以内,其中78.3%的算例中差值小于5;当λ=1时,差值在60以内,其中有68.7%的算例中差值小于5。文中提出的方法相比新标准取值方法在理论上更完备,精度上更准确,可为边坡工程岩体质量指标计算提供参考。     

长江三峡鲢子崖危岩体防治工程三维分析

本文运用8－21节点等参三维实体单元有限元分析模型,对链子崖危岩体处于基本荷载、地震及防治工程条件下的位移进行了模拟,并与监测数据进行对比。临空块体、煤层采空区、R203软层为危岩体稳定的关键块体的结论,证明链子崖危岩体锚固和煤层采空区回填是合理的,其防治工程是有效的。     

基于岩体抗压强度折减的边坡稳定性分析方法

在岩体边坡稳定性分析方法中,基于非线性Hoek-Brown准则的强度折减法,存在折减方案不统一或计算太复杂等问题。针对这一问题,提出了一种基于岩体抗压强度的广义Hoek-Brown准则强度折减法,比直接折减材料参数,更能体现强度衰减的物理意义。方案以岩体单轴抗压强度作为折减依据,对岩石单轴抗压强度s_ci和反映岩体结构特征的参数组合s^a（s、a 均为模型参数）进行同比折减,分析该方案下抗剪切强度和抗拉强度的折减比例,并基于平均抗剪强度定义安全系数。应用该方案,对两个经典边坡算例进行稳定性分析,将所得安全系数、临界滑动面与局部线性化强度折减法、极限平衡法进行对比。结果表明,对于两算例,本方法所得安全系数与其他两种方法结果接近,相对误差低于2%;在算例1中,本方法得到的临界滑动面位置与其他两种方法结果一致性很高;在算例2中,本方案滑动面位置更接近于局部线性化法,且能同时反映剪切和拉伸破坏。以上结果验证了本强度折减方案和安全系数定义法的可靠性和合理性。     

深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析

随着地下工程开挖深度的增加,深部岩体将处于高应力和复杂的地质环境中,产生与浅埋洞室破坏模式迥异的分区破裂现象。深部洞室在动力卸荷作用下,基于应变梯度理论和损伤软化模型,建立了弹塑性损伤软化动力模型,推导了含有应变梯度项的运动方程、平衡方程和边界条件,提出相应的破坏判据,采用Runge-Kutta方法和Matlab数值软件求得不同卸载时刻围岩附加位移场、应力场和开挖后围岩总位移场、应力场,得到深部洞室围岩分区破裂的动态形成过程和发展规律。由理论计算值与地质力学模型试验实测值对比分析得知,围岩的径向位移、径向应力和切向应力出现波峰和波谷交替振荡的变化规律,理论计算得到的破裂区和非破裂区的宽度和数量与试验实测值有很好的一致性,证实了该模型分析分区破裂现象的适用性,对以后深部地下工程围岩变形破坏和支护设计提供理论支持。     

从德令哈地震分析青藏高原北缘东段的深部构造活动

在祁连山南北布设的10台REFTEK宽频地震仪器记录到了2003年4月发生在仪器台阵范围内的6．7级地震及其数十次余震,提供了研究青藏高原北缘深部构造的新资料,对3级以上震源的定位和震源机制研究结果表明,柴达木盆地北缘逆冲左行走滑断裂东段的宗务隆山逆冲断裂在南北挤压作用下引发了此次地震活动,是陆陆碰撞和内陆俯冲的结果,青藏高原北缘的走滑断裂在浅部呈缓倾斜,深部往往以较陡的产状向下延伸。震源区的构造分析证实了印度板块岩石圈的超深俯冲作用对高原北缘的影响,受南北向应力作用影响形成的走滑断裂近东西向的位移目前仍很剧烈。     

Bearing capacity of foundations on rock mass using the method of characteristics

The method of stress characteristics has been used for computing the ultimate bearing capacity of strip and circular footings placed on rock mass. The modified Hoek‐and‐Brown failure criterion has been used. Both smooth and rough footing‐rock interfaces have been modeled. The bearing capacity has been expressed in terms of nondimensional factors N_σ0 and N_σ, corresponding to rock mass with (1) γ = 0 and (2) γ ≠ 0, respectively. The numerical results have been presented as a function of different input parameters needed to define the Hoek‐and‐Brown criterion. Slip line patterns and the pressure distribution along the footing base have also been examined. The results are found to compare generally well with the reported solutions.     

华夏地块中部宽频地震剖面深部速度结构研究

华夏地块处于欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块相互作用的前沿.我国著名的南岭成矿带和武夷成矿带均位于华夏地块内.已有的研究认为,南岭和武夷的成矿作用可能与中生代晚期岩浆岩的底侵有关.为研究深部速度结构,本研究在2017年7月至2020年8月期间布设了一条横跨南岭成矿带与武夷成矿带的宽频地震测线.该测线共有81个流动台站...     

基于正交试验的不同胶结强度Bimrock岩体力学特性试验研究

Bimrock在不同胶结强度下的力学特性鲜有研究,而胶结强度对Bimrock力学特性和变形破坏特征有着重要影响。为探究不同胶结强度对Bimrock力学特性的影响规律,通过正交试验设计法,开展Bimrock基质配比试验,对不同配比基质试样的强度力学参数进行参数敏感性分析,基于正交试验结果,制作不同胶结强度的Bimrock试样,通过单轴压缩试验,分析不同胶结强度对Bimrock力学特性的影响。结果表明：Bimrock试样的单轴抗压强度和弹性模量与其胶结强度呈正相关,从弱胶结到强胶结,单轴抗压强度从11.02 MPa增加到34.21 MPa,弹性模量从2.11 GPa增加到5.57 GPa;随着胶结强度的增加,试样在变形至破坏的各阶段表面裂纹数量均减少;强胶结试样的压缩破坏模式表现为单条主裂纹的贯通破坏,破坏时间较短,脆性破坏明显;中等胶结试样发生整体与局部剪切破坏,表现为一条明显贯穿整个试样和一条仅贯穿试样下半部分的剪切破坏面;弱胶结试样发生横向拉张破坏,可见多条沿竖直方向的张拉裂纹,局部出现张剪破坏并存的破坏特征,从变形到破坏产生的裂纹较多且较为破碎,破坏时间相对较长。Bimrock岩体工程问题复杂而且较难处理,针对Bimrock力学特性与变形破坏特征的研究对工程建设以及地质灾害防治有重要意义。     

利用室内和现场水压致裂试验联合确定地应力与岩石抗拉强度

钻杆式水压致裂原地应力测试系统的柔性会影响最大水平主应力的计算精度。利用空心岩柱液压致裂试验获得的岩石抗拉强度来取代重张压力计算最大水平主应力是降低钻杆式测试系统柔性的负面影响的重要途径。在福建某隧道深度为65 m的钻孔内开展了8段的高质量水压致裂原地应力测试,随后利用钻孔所揭露的完整岩芯开展了17个岩样的空心岩柱液压致裂试验。利用空心岩柱液压致裂所得的抗拉强度平均值为8.40 MPa,与经典水压致裂法确定的岩体抗拉强度8.22 MPa接近。对于20 m的范围内8个测段的原地应力量值,最小水平主应力平均值为8.41 MPa,基于重张压力P_r的最大水平主应力平均值为16.70 MPa;基于空心岩柱抗拉强度的最大水平主应力量值平均值为16.88 MPa,两种方法获得的最大水平主应力平均值基本一致。最大最小水平主应力与垂直主应力之间的关系表现为σ_H > σ_V > σ_h,这种应力状态有利于区域走滑断层活动。通过对比分析可知,对于钻杆式水压致裂原地应力测试系统,当测试深度小且测试系统柔性小时,基于重张压力和基于空心岩柱抗拉强度得到的最大水平主应力量值差别不大,这说明基于空心岩柱的岩石抗拉强度完全可以用于水压致裂最大水平主应力的计算,同时基于微小系统柔性的水压致裂测试系统获得的现场岩体强度也是可靠的。      

基于GIS技术的玉林-铁山港公路沿线崩塌、滑坡灾害危险性区划

文章以MAPGIS6.7、MORPAS3.0和Geodas 4.0软件为平台,综合应用信息量法、证据权法和模糊证据权法,采用两级混合的预测方法对玉林—铁山港公路沿线崩塌、滑坡地质灾害进行了危险性区划,共划分为高度危险性区、中高度危险性区、中度危险性区和轻度危险性区4级。预测结果显示:研究区崩塌、滑坡灾害危险性级主要为轻度危险等级。中高度—高度危险区范围较小,且主要分布于研究区中北部AK51、AK60~AK65和AK95~AK105路段;上述区段水系发育,沟谷较多,山坡陡峻,岩土体结构多具中厚层状坚硬、较坚硬砂岩、粉砂岩、砂砾岩夹软质泥岩、页岩岩组特征,断裂构造发育,地表残坡积层厚度大,结构松散,夏季暴雨频发,崩塌、滑坡灾害条件基本具备,易于形成和诱发;因此,应重点加强上述区段的灾害监测和防治工作。     

Diagnostics of the shape and orientation of a rock failure zone based on electrical measurements as an inverse problem of geophysics

Exploration geophysics is concerned with the development of methods and techniques for remote search for mineral deposits, solution of various engineering and geological problems, mining monitoring, and diagnostics of zones of rock bursts and natural and technogenic tectonic earthquakes. In this paper, we consider the diagnostic problem of exploration geophysics related to the determination of the shape and inclination angle of a plane source of natural geoelectric field, which, under certain conditions, simulates a rock failure zone, e.g., during the preparation of rock bursts at the sites of developed mineral deposits. This approach may also be useful in determining the shape and size of ore shoots by electrical measurements on the ground surface. Evaluation of the parameters of a rock failure zone is required in the case of accumulation of multiple fractures having charges of the same sign before a catastrophic failure. This problem is formulated as a Fredholm-Urysohn integral equation of the first kind. The solution of the integral equation is sought using the Tikhonov regularization method of the second order.