地震动作用下均匀土质边坡的临界转角分析

均质土坡变形的整体旋转角度（即转角）与其弧形滑动特征相协调,是比永久位移更为优越的土坡变形与稳定性表征量。地震动瞬态弹性变形应变能相当于土坡系统势能的动态随机性“涨落”,临界点（临界转角）作为系统本身的一个固有特性,不受地震动随机性“涨落”的影响,土坡滑动失稳的临界转角实质上对应着系统势能的突变点。基于均质土坡地震动失稳的特点,结合突变理论,给出了确定失稳临界转角的计算公式,发现其仅与滑带介质本构模型参数 、 和滑弧半径R有关,但在本质上体现了诸因素的影响而具有广泛适用性。     

Quantitative estimation presort of glacier lake outburst debris flow based on bucket effect

Glacier-lake outburst debris flow(GLODF),unique in high altitude mountains where modern glacier is active,is significantly large in its scale of time and space,and strong in power of destroy.Following the world’s becoming warmer,GLODF frequency gradually rises.In late years,quantitative estimation methodologies has been put into use of mass GLODF estimations.To improve former methodologies,this article suggests that the glacier(or the massif)on the trailing edge and the moraine dam are the two major systems providing independent glacier lake outburst possibilities.Bucket Effect exists in GLODF issues.Therefore focusing on the relatively unstable one of the above two provides better accuracy in estimation on GLODF possibility.Thus,this article summarizes method of presort through specific GLODF evaluation.     

基于突变理论的单根锚杆脱黏分析

针对工程中单根预应力锚杆的脱黏失效问题,基于突变理论提出一种研究的新思路。在建立简化力学模型的基础上,推导出锚固界面的非线性剪切滑移模型;视预应力锚杆为弹性体,根据弹性理论得出锚杆的总势能;引入突变理论,将锚杆势函数化简为尖点突变模型的标准形式,构建锚杆失效的临界判据,并进行脱黏分析。结果表明：所建非线性剪切滑移模型可以合理考虑锚固界面的软化特性;拉拔荷载作用下,锚杆杆体与周围注浆体的界面剪应力分布逐渐演化为单峰曲线,直至极限状态下整个锚固界面发生软化破坏;推导出的临界松动位移理论公式简单实用,可为研究单根预应力锚杆的脱黏失效提供参考。通过对工程算例进行验算分析,证明所提方法是合理可行的。     

煤与瓦斯突出中单个煤壳解体突出的突变理论分析

在煤与瓦斯突出中,煤体自组织地形成最具抗力的球盖壳形式来抵抗被突出,煤壳一旦解体便丧失承载能力,高位势煤岩系统中与单个煤壳突出相应的各种能量得以释放。根据反映煤岩破坏特性的塑性变形局部化理论,导得突出前煤壳形变、位移时相应于偏应力的功、能增量关系,建立了煤壳失稳解体的突变模型,并对由于偏应力作用导致煤壳失稳解体机制进行了研究,给出失稳瞬间释放的偏应力应变能表达式、煤岩系统体积应变能释放量表达式和孔隙瓦斯粉碎解体后的碎煤及与煤层瓦斯渗流形成瓦斯-煤粉两相流描述。所得结果可深化对煤、地应力与瓦斯压力三因素对煤与突出演化规律综合作用的认识。     

基于尖点突变理论的端承桩竖向承载力分析

国内外关于单桩竖向极限承载力的确定方法很多,但至今还未找到较为完善、科学和经济的方法求解桩的极限承载力的方法,因此尝试将尖点突变理论引入单桩竖向极限承载力的计算中,并与静载荷试验和抛物线法相结合,推导出端承桩单桩竖向极限承载力的计算公式。实例验证表明,当桩的位移值较小时,计算值接近实测值;当桩的位移值较大时,计算值与实测值偏离较大。结论可运用于实践。     

地下工程中支架和围岩相互作用的突变模型

建立了支架和围岩相互作用的突变模型,利用支架刚度和围岩的弱化刚度模量研究了围岩的突变失稳。研究结果从理论上解释了新奥法的支护原理。利用突变模型定量地给出了突变失稳的关键点。当围岩的变形量达到变形关键点以后,围岩就进入了散体区。变形关键点的大小是围岩－支架系统内部因素决定的,与外界条件无关。     

弹性地基条件下狭窄煤柱岩爆的突变理论分析

将未采煤层视为弹性地基条件下,运用maple9.5符号运算软件解得岩梁的挠曲线方程。根据能量守恒原理得到的功、能增量平衡关系式,求得岩梁–煤柱系统作准静态形变时的平衡方程--折迭突变模型平衡方程;用折迭突变总势能函数所作的稳定性判别表明,岩爆前兆阶段岩梁–煤柱系统处于不稳定平衡状态;煤柱岩爆的条件是Cook刚度准则,该准则可以动态地用煤柱形变增大时所需外界的能量输入率趋于0来表示;计算了煤柱岩爆地震能释放量,阐明煤柱岩爆机制是由于岩梁弹性能释放量超过峰后软化煤柱形变所耗的能量。通过岩梁弹性势能变化率曲线和煤柱耗能曲线,以几何形式描述了所得研究结果。计算表明,未开采煤层刚度变化对岩梁的等效刚度影响微弱。工作面开挖和采空区增大,将显著减小岩梁刚度Ke,对煤柱岩爆有重要影响。     

岩石变形破坏的熵突变过程与破坏判据

在岩石的变形破坏过程中,当进入不稳定的破裂发展阶段之后,系统不断调整结构抵抗外力的扰动,裂纹向局域集中的有序方向发展,应变能不断耗散,并以应变能的耗散为媒介,使系统与外扰动所追加的负熵流产生能量流通,也使系统熵值和系统的维数逐次降低,这一阶段岩石系统远离平衡态,岩石的破坏是系统熵的突变过程。基于这一认识,并在验证应变能分布与结构块度分布模式的一致性的基础上,推导出包含了结构因素和能量分布的熵表达式;对熵表达式进行平衡分析获得局部突变的分岔集,得到了岩石局部破坏的熵折迭突变破坏准则;同时,探讨了熵表达式所表征的结构有序度的尖点突变性,解出岩石系统的分岔集,这个分岔集就是岩石系统熵突变的整体破坏准则。     

岩体动力失稳终止点、能量释放量解析解与图解

以精确和近似突变模型方式,按Ⅱ体的步调,给出了岩体系统动力失稳弹性能释放量的解析解和图解;将地震、岩爆前后阶段岩体系统稳定性的定性认识提高到定量描述;严格确定了岩体系统弹性能瞬间释放终止点位置,为计算地震效率、研究释放的地震能量级、地震应力降、震后断层错距和围岩弹性应变恢复量提供了科学依据。系统失稳时具备对外界做功的本领,地震波能便是失稳的岩体系统以破坏性方式对环境做功。给出的弹性能释放量图解中蕴涵了丰富的信息量,为确定岩体动力失稳问题的数学模型是折迭突变模型给出有力佐证。     

围岩稳定分析的熵突变准则研究

地下工程围岩体具有高度的非线性,可以借助当代非线性科学研究和预测它的力学行为。应用耗散结构理论、熵及突变论等非线性科学理论研究岩石非线性稳定问题,揭示了岩体失稳过程和破坏机理,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据。