岩石流变损伤模型及春有限元程序编制

基于试验资料，考虑了由裂纹扩展导致的岩石扩容，给出了损伤变量及其演化方程，建立了岩石流变损本构关系和有限元迭代格式。用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编制了程序，并进行了算例分析。     

各向异性岩石钻进用钻头和孔底装置的分析研究与探讨

钻探工程中可以遇到各种岩石。按物理力学性质来说,岩石可是均质（各向同性）和非均质（各向异性）的。多数情况下,在深孔钻进时,岩石可能受地质条件的影响,是各向异性的。各向异性岩石的特点之一是,不同受力方向上的强度不同,因此钻孔容易弯曲,直接影响钻探效率和质量。俄罗斯科研人员对各向异性岩石中钻进时使用的钻头和孔底装置进行了大量研究,取得了较好的效果,值得我们参考。     

多矿物岩石流变性的有限元计算

本文利用有限元计算方法从单矿物的流变关系式来确定其组合而成的岩石整体的流变规律建互了三维不可压缩流体的粘弹性有限元模型，计算模型的骨架矿物橄榄石为立方体，填充矿物尖晶石分别取为立方体、单一球体和多个球体，模拟双矿物在三轴压缩实验条件下的蠕变变形过程。首先，本文验证了使用有限元方法数值模拟双矿物在三轴压缩实验下的蠕变变形的可行性。其次，计算研究了当填充矿物为弱矿物时几何外形对整体流变强度的影响，结果表明，填充矿物的几何外形为立方体时比球体时对整体的流变强度有更大的影响。当填充矿物体积不同时，随着填充矿物体积的增加，填充矿物对整体流变强度的影响也不断加大。最后利用三维模型得到的双矿物整体的流变强度结果，归纳出了填充矿物尖晶石占体积5％，10％，15％，20％时和骨架矿物橄榄石构成的双矿物岩石的蠕变关系式。与Tullis利用平面应变模型归纳出的双矿物经验流变关系式比较，发现Tullis的经验流变公式存在较大的误差，而本文得到的双矿物蠕变公式与理论结果更好地符合、本文结果为研究地幔多矿物岩石流变规律提供了新的途径。     

岩石材料应变软化模型及有限元分析

本文应用弹塑性理论,根据岩石的应力应变关系、峰值强度、残余强度和岩石材料的脆性特性,建立了理想的应变软化模型,并提出了相应的加载准则。文中提出的模型计算方便,所用参数简单,物理意义明确,便于编制有限元程序。     

流体—岩石反应体系中的硼同位素地球化学

Ｂ在岩浆作用中对于主要造岩矿物的不相容性和水溶液中的较大溶解度使其在地壳（１０×１０＾－６）和海洋（４．６×１０＾－６）中大量富集。在自然界中Ｂ的同位素组成变化很大（δ＾１１Ｂ＝－３２‰－＋５８‰），但在不同类型地质体中却有较特定的分布范围。造成自然界的Ｂ的同位素分馏的主要原因在于流体－固体反应体系的ｐＨ条件和水／岩比值变化。Ｂ的这些特殊地位化学性质在不同地质地球化学作用示踪，特别是与流体有关的地     

岩石的三维定量结构分析方法

岩石的三维定量结构分析方法刘嵘（中国地质大学地球科学学院,武汉,４３００７４）Ｘ光ＣＴ是一种非破坏性的探测不透明固体内在特征的技术。它能形成二维图片,图片上的明暗特征与内部物质对Ｘ光的吸收程度有关,这种吸收性主要决定于物质密度的差异。ＣＴ技术首图１扇...     

变形岩石的体积损失和流体－岩石相互反应

介绍了近年来国外在研究压溶作用导致的变形岩石体积损失和变形过程中流体作用的主要成果。包括如下几方面：运用有限应变测量方法对压溶变形作用进行定量分析；不同变形域之间化学成分的分异，以及流体传质作用（ｍａｓｓｔｒａｎｓｐｏｒｔ）的规律；流体－岩石相互反应的显微构造、显微化学判据；运用稳定同位素体系研究流体、岩石反应的同位素平衡关系及变形变质过程中的水／岩比率。     

煤系不同岩石组合类型应力—应变特点的有限元模拟

本文应用二维有限元方法模拟煤系中４种不同岩石组合类型在区域拉张力作用下的应力－应变特点，成功地解释了山西霍州矿区断层在横向上，纵向上发育的差异性，从而指出了地质条件相似的矿区，利用煤田勘探资料预测小断层密集区（带）的途径。     

某些岩石动态性质的初步试验研究

测定和研究与岩石实际破碎过程有关的动载特性,对解决工程中如何有效地破碎岩石和防止岩石破坏两问题很有必要。为此,笔者对几种常见的岩石用“冲击应力脉冲法”进行了试验,并与岩石声波仪测出的结果进行了对比;讨论了岩石动载特性参数,并认为它们对岩石可钻性和爆破性的研究有一定的参考价值。     

CT技术应用于岩石实验动态观测的新进展

首先分析了岩石实验的ＣＴ动态观测现状,提出了密度损伤增量新概念,从理论上推导出ＣＴ数Ｈ与密度分析方法作了对比,说明密度损伤增量的优越性在于物理含义明确。可以定量刻划岩石任意应力状态,任意位置的损伤程度,借助于ＣＴ技术,密度损伤增量的量测得到实现,从而真实地观测到岩石细观测损伤过程。     

套管井脉冲源磁场特性的有限元分析

利用有限元法对套管井中脉冲源的磁场分布进行数值模拟,并讨论了套管相对磁导率,套管厚度以及脉冲时宽对磁场分布的影响。模拟结果表明,脉冲源套管井中磁场信号分为早期信号和晚期信号,早期信号衰减剧烈,主要为无用信号和高频的有用信号,晚期信号主要为低频的有用信号,衰减缓慢,可较好地反映地层信息;套管相对磁导率较大时磁场强度小,套管相对磁导率较小时磁场强度较大,但衰减很剧烈,不稳定,所以适中的套管相对磁导率更有利于测量。     

地裂缝与斜交地铁隧道动力响应数值分析

采用ABAQUS有限元软件建立马蹄形地铁隧道与地裂缝呈60°斜交的计算模型研究地铁运行引起的地裂缝附近地层的振动响应。计算结果表明:隧道附近的土体振动较强烈,距离隧道越远,土体的加速度幅值越小;振动响应较强烈的区域,沿隧道纵向约为120 m,沿竖直方向为隧道下方15 m,与隧道纵向垂直的水平方向上为隧道左右20 m范围;振动在与隧道纵向垂直的水平方向传播时,无地裂缝地带在隧道两侧均匀衰减,地裂缝地带在有地裂缝的一侧振动衰减较快,说明地裂缝对地铁振动在地层中的传播有较强的阻隔作用;地裂缝附近隧道下方土层的振动要比上部土层强烈,传至地表的振动加速度基本衰减为零。      

基于有限元法的层状岩体破裂规律探讨

层状岩体的非均质性及各向异性导致其破裂方式及规律与均质岩体有显著不同。对层状岩体分别进行不同方式的单轴、双轴、三轴试验, 分析应力-应变曲线特征; 再利用ANSYS有限元软件进行数值模拟, 观察应力、应变在岩体上的分布, 通过曲线和图件的对比分析, 并结合岩石破裂理论, 总结不同应力状态下层状岩体的破裂方式、顺序及规律; 最后以富台地区为例, 对分析结果进行验证。研究结果表明, 不同受力方式对层状岩体破裂的影响体现在施加的载荷及约束与层面的方位。当应力方向与岩层面平行时, 强度大的石灰岩岩体发生集中应力, 首先破裂; 而应力与岩层面垂直时, 强度小的泥岩岩体首先破裂。岩石试验、数值模拟结果以及实例均成功验证了这个规律。      

不同岩性组合下的斜坡地震动力响应研究

本文采用大型有限差分软件FLAC3D, 建立上硬下软, 上软下硬, 含软弱基座和不含软弱基座4种斜坡的数值分析模型, 输入阪神地震波, 分析总结斜坡的动力响应规律。计算结果表明:(1)从加速度动力响应规律来看, 无论是水平向还是竖直向, 上软斜坡均比上硬斜坡大。并且, 两种斜坡的水平向放大系数均比竖直向放大系数大, 基本在1.52.0倍之间。(2)从位移规律上来看, 软岩相比于硬岩, 其对地震波更加敏感, 上硬下软岩性组合在强震动力作用下更易失稳。(3)从速度、位移的动力响应规律来看, 有软基斜坡地震动响应程度明显大于无软基斜坡。但是从边坡的应力变化来看, 软弱基座的存在, 一定程度上起到了吸收入射地震波能量的作用, 反而有利于边坡稳定性。     

隧道围岩变形监测及其有限元分析

介绍了湖北长阳县某工程隧洞施工变形监测断面的布设方式、位移监测结果及其对设计与施工的指导作用。变形监测结果说明锚喷支护的手段作为完整的石灰岩段的永久支护是可行的,作为页岩施工期临时支护也是有效的,但不能作为页岩段的永久支护手段。然后利用实测岩体位移,采用有限元法,反算出岩体的平均弹性模量E_R灰为5.2×104kg/cm2,ER页为1.4×104kg/cm2,初步分析该计算结果的可靠性,认为综合考虑施工方法及时间因素,利用反算法所得的弹性模量进行工程设计是可行的。      

岩体边坡楔形体动力学分析

本文对岩质边坡中楔形块体作了动力分析,推导了一组相应的动力平衡公式,并编制了计算程序。算例计算表明,这是评价楔形体滑动位移的一种可行的方法。     

草峪岭隧洞岩体结构特征及围岩稳定有限元分析

岩体结构是影响岩体力学性质和隧洞围岩稳定性的重要因素。本文依据大量实测岩体结构面的资料，统计求得了结构面分布的概率模型，采用Ｍｏｎｔｏ－Ｃａｒｌｏ法，获得岩体结构网络图进行有限元分析，位移、二次应力分布及塑性、拉裂区范围分布，规律均较清楚。     

贮量集中有限元方法在渗流计算中的优点

普通有限元方法和有限差分方法是渗流计算中常用的数值方法,而贮量集中有限元方法则很少被实际应用。为了使渗流计算者全面了解贮量集中有限元方法,并能够较多地应用这种方法,本文将渗流计算中的贮量集中有限元方法、普通有限元方法和有限差分方法进行了对比,具体比较和分析了有限元方程组的系数矩阵特征、计算工作量,通过具体的算例分析了它们的计算精度,由此指出贮量集中有限元方法的计算精度与有限差分法基本相同,而远好于普通有限元法,它的计算工作量小于其他二种方法。     

贮量集中有限元方法在渗流计算中的优点

普通有限元方法和有限差分方法是渗流计算中常用的数值方法,而贮量集中有限元方法则很少被实际应用。为了使渗流计算者全面了解贮量集中有限元方法,并能够较多地应用这种方法,本文将渗流计算中的贮量集中有限元方法、普通有限元方法和有限差分方法进行了对比,具体比较和分析了有限元方程组的系数矩阵特征、计算工作量,通过具体的算例分析了它们的计算精度,由此指出:贮量集中有限元方法的计算精度与有限差分法基本相同,而远好于普通有限元法,它的计算工作量小于其他二种方法     

有限单元法在地质力学中的应用

地质构造体和岩体是一种岩性和结构高度变化的非连续而且非均一的介质,在压力(包括岩体中的间隙水压力)和温度的作用下所产生的变形和破坏现象,不仅为非线性关系,并随空间和时间而变化。对某一点而言,这种关系会由于作用力的大小和时间的长短,由弹性过渡到塑性或粘性状态。对整体而言,在同一时间内,却会在不同的部位出现不同的应力状态和变形的程度。