基于残余强度修正的岩石损伤软化统计本构模型研究

岩石随着围压的增大,残余强度的增加幅度比峰值强度大,残余强度逐渐成为影响岩石全应力-应变曲线峰后段的主要因素,因此,建立岩石损伤软化统计本构模型时,对残余强度进行修正是非常必要的。基于岩石应变强度理论以及岩石微元强度服从Weibull随机分布的假设,考虑岩石峰后残余强度对损伤变量进行修正,在微元破坏符合Hoek-Brown屈服准则条件下,建立了能够反映岩石峰后软化特征的三维损伤统计本构模型;依据岩石试验全应力-应变曲线的几何特征,推导出本构模型参数的数学表达式,并基于花岗岩室内试验数据对模型参数进行探讨,研究了Weibull分布参数与本构模型的关系,探讨了损伤修正系数的取值和岩石累积损伤的扩展过程;将建立的本构模型理论曲线与4种岩石（斑状二长花岗岩、细晶大理岩、砂岩和粉砂质泥岩）不同围压下的常规三轴压缩试验曲线进行对比分析,结果表明,该模型能很好地描述岩石破裂过程的全应力-应变关系和表征岩石残余强度特征。这对于岩石损伤软化问题以及岩石加固处理措施的研究均具有重要的意义。     

基于Hoek-Brown强度准则的应变软化模型在隧道工程中的应用

基于Hoek-Brown强度准则及量化GSI围岩评级系统,分析岩体强度弱化行为,总结出确定岩体峰值及峰后强度参数的方法,提出应变软化模型的简化计算方法,并以FLAC3D数值模拟软件为工具,采用收敛-约束法对深埋大断面隧道支护结构及围岩稳定性进行分析,计算出支护结构安全系数。通过分析得出：随着围岩应力释放,岩体软化参数随之减小,岩体强度弱化行为突出;高地质强度GSI指标（GSI=75）的岩体虽然强度弱化程度较大,但围岩的变形量仍然较小,而低GSI指标（GSI=25）的岩体表现出了理想弹塑性行为;提出的简化Hoek-Brown应变软化模型适合应用于隧道中岩质相近区段围岩的研究;采用收敛-约束法对隧道支护结构的稳定性进行分析,可为隧道工程的初期支护优化设计及安全性评价提供参考。     

Testing and evaluation of strength and deformation behaviour of jointed rocks

The objective of the paper is to derive the strength and modulus properties of rockmass as a function of intact rock strength and joint factor. The joint factor reflects the combined effect of joint frequency, joint inclination and joint strength. A study for the strength and deformation characteristics of jointed rock is done by conducting standard laboratory tests on cylindrical specimens of plaster of Paris after introducing artificial joints. The specimens having one to four joints at different inclinations which vary from 0° to 90° were tested at different confining conditions. The test results were examined to understand the effect of joint frequency and joint inclination on the strength and deformation behaviour of rock mass. Empirical correlations were developed for prediction of the uniaxial compressive strength and elastic modulus of jointed rocks. Results are compared with the earlier work on jointed specimens covering a wide variety of rocks. So, knowing the intact rock properties and the joint factor, the jointed rock properties can be estimated. These relations can be used for developing an equivalent continuum model for rock mass for handling boundary value problems. A failure criterion as proposed by Ramamurthy (1993 Ramamurthy, T. 1993. “Strength and modulus response of anisotropic rocks”. In Comprehensive rock engineering, Edited by: Hudson, J.A. Vol. 1, 313–329. Oxford: Pergamon Press.  [Google Scholar]) has been validated from these experimental results.     

小波模变换技术在探地雷达资料中的应用

通过研究探地雷达信号的小波变换的模特征点的变化规律和特征,揭示了探地雷达信号奇异点和其小波变换模极值的关系.通过这些关系的研究,对小波各级分解的模特征点进行变频域处理.最后对处理后的地质雷达信号,利用非线性最小二乘方法求解李氏指数,从而进行地质体边界的检测.无论从理论模型的论证还是实际资料的处理都取得了较好的结果.     

黄河水下三角洲沉积物强度变化原位测试研究

研究区位于1964～1976年黄河由刁口入海时形成的水下三角洲叶瓣上。1995年为石油开采在潮坪上构筑的交通设施对波浪形成良好的屏障。在屏障两侧各选一典型研究区，于1999年和2002年进行了大量对比性现场原位土工测试，探讨了波浪对黄河口沉积物的次生改造作用，结果表明：(1)较强的波浪荷载作用，不会提高海底沉积物的表层强度，只是导致不均匀程度随水动力作用的时间增长有所加大：(2)较强的波浪荷载作用，使得海底表层沉积物之下一定深度范围内土体强度提高，形成强度硬层：(3)海底沉积物强度沿着剖面线在平面上呈现周期性或间隔性变化。     

基于有限元强度折减法的抗滑桩滑坡推力及抗滑桩内力可靠性分析

现行的抗滑桩滑坡推力以及抗滑桩内力计算方法本质上属于定值方法,由于该方法未考虑边坡岩土体材料参数的变异性等不确定性因素,存在着抗滑桩支护不足或过度支护等问题,因此提出基于有限元强度折减法(SRFEM)的抗滑桩滑坡推力及抗滑桩内力可靠性分析方法。将极限分析法、有限元方法和可靠性分析法三者耦合,用2结点梁单元模拟抗滑桩受力状态,采用拉丁超立方抽样法(LHS)进行可靠度计算,分析求解边坡抗滑桩可靠性问题,并将该过程在数值计算程序中得以实现。对抗滑桩滑坡推力以及抗滑桩内力进行概率统计,得出函数分布关系,并根据已给定的失效概率控制值,反算出滑坡推力以及抗滑桩内力设计值。结合典型算例分析结果表明该法显著区别于一般方法,能较全面地反映出边坡整体现状特征和岩土体材料强度参数的变异性,相对更加合理,且更符合工程实际。     

基于有效固结应力法确定结构性黏性土不排水抗剪强度

由于结构性的存在使得很多天然黏性土的强度和变形特性不同于重塑土和非结构性土。首先回顾了适用于确定重塑土和非结构性土不排水抗剪强度的有效固结应力法,并推导了相应的方程。在此基础上,对于结构性黏性土,采用两段不同斜率（内摩擦角正切）和截距（黏聚力）的直线模拟其抗剪强度包络线,建立了确定其不排水抗剪强度的有效固结应力法方程;当有效应力小于结构屈服应力时,有效固结应力方程中有效应力部分需乘以0.8的修正系数;只要已知剪切前的有效应力,利用相应的有效固结应力法公式,可确定结构性土体的不排水抗剪强度。利用连云港结构性软黏土的等压固结三轴试验数据,验证了有效固结应力法的适用性。分析表明：对于连云港软黏土的不排水抗剪强度,有效固结应力法的计算结果与试验结果吻合较好;对于结构屈服应力,有效固结应力法的预测结果与试验数据点的拟合结果有一定偏差,但并不明显。     

支持向量回归机在滑坡安全可靠度评价中的应用研究

探讨支持向量机的参数优化方法,将学习能力较强的支持向量机引入滑坡可靠度评价当中,并根据数理统计的理论,对滑坡稳定性敏感性因素作数据处理,并证明其合理性,在此基础上提出一种改进的可靠度指标的计算方法。为便于对比,分别选取49个学习样本和121个学习样本两种计算模型,计算实例表明,这两种计算模型与蒙特卡洛模型计算结果非常接近,充分体现了在小样本的情形下支持向量机的优势,说明将其应用于滑坡安全可靠度评价中是可行的。     

非线性Hoek-Brown强度折减技术

为精确执行非线性Hoek-Brown(HB)强度折减,首先在p-q空间分析了HB曲线任意点切线与Mohr-Coulomb(MC)准则的对应关系,推求了HB屈服函数材料折减系数和强度折减系数的关系,提出了潜入强度折减系数的HB弹塑性分析模型,介绍了在Flac3D平台上二次开发实现非线性HB强度折减的基本思路。对一边坡算例用本文方法和简化Bishop法进行了对比分析,计算结果表明,潜入强度折减系数的HB弹塑性模型计算获得的边坡潜在滑动面形态、位置和相应的安全系数,与简化Bishop法计算结果很接近。     

堆载预压过程中的地基稳定性计算方法

在分期堆载预压过程中,需要对每一级堆载以及对下一级堆载高度下进行地基稳定性计算,并根据计算结果确定加堆高度和时间。计算时,根据不同堆载高度下的比奥固结理论有限单元法计算结果,用考虑地基强度增长总应力法和考虑超孔隙水压力的有效应力法分别进行地基稳定性计算,以保证地基在每一次加载时的稳定性。结合具体的工程实例,得到了一个很有用的结论：考虑地基土强度增长的总应力法和考虑超孔隙水压力的有效应力法进行地基稳定性计算所得的安全系数趋于相等。