围岩力学参数反馈技术的应用研究

针对岩土工程结构分析时，所有反映岩体力学性质的参数基本未知，而原位岩体的力学参数一般难由试验获得准确数值，且室内外岩石力学参数试验所得资料只能反映岩体的局部情况，难较全面地反映围岩的真实情况等问题，提出了一些简单实用的常用围力学度参数反馈方法，并通过实际隧道工程的模型试验测试数据和计算反馈分析，验证了所论方法的可靠性。     

从锚固岩体力学性质的观点进行锚杆支护的计算

本文通过锚固岩体的模型试验和对一个简单算例的分析,认为在计算中要较真实地反映出锚杆的支护作用,则在选择计算参数时,必须考虑锚固岩体力学性质的提高。在此基础上提出一种将锚固岩体视为“承载环”的新计算方法。     

基于孔内摄像的湘江长沙综合枢纽坝基岩体结构面判译与验证

坝基勘察期间,难以直接观测到坝基岩体中的结构面特征．通过在勘探孔中进行孔内摄像,能观测到孔壁各类裂隙面的特征．基坑开挖后,对揭露的岩体结构面进行编录统计．将两种方法获得的成果进行比较,验证了孔内摄像成果能较好地反映坝基岩体结构面特征．工程实例证明：孔内摄像可用于解决勘察期间坝基岩体结构面勘探这一难题,具有高效、直观、可靠的特点．通过孔内摄像,容易发现基坑中出露少的缓倾不利结构面．使用孔内摄像勘探坝基岩体结构面特征时,应注意“一孔之见”的局限性及岩体结构面在空间上的不均匀性．勘探时,一方面要保证有合适的孔内摄像点数量,另一方面要及时分析孔内摄像成果,判断岩体结构面的变化规律．     

基于岩石非线性统一强度理论的地下洞室弹塑性分析

采用岩石非线性统一强度理论考虑了岩体的塑性软化特性,利用衬砌与围岩的位移协调条件,对地下圆形洞室进行了弹塑性分析,获得了圆形洞室的应力,洞室变形及塑性区半径的解,这些解既考虑了岩石拉压强度相差较大的特点,又考虑了中间主应力效应及其区间性;既反映了岩石的非线性破坏特征,又可以推广到岩体及节理岩体之中去,有一定的理论及工程应用价值.     

基于不同应力释放作用下小线间距隧道开挖地表沉降规律的研究

隧道开挖常常伴随着开挖面周围岩体应力的释放,而应力释放的大小与开挖面的大小、岩体的性质、地下水的埋深等多个因素密切相关。因此,在进行隧道开挖数值模拟计算时,初步估计开挖面岩体应力释放大小显得尤为重要。基于此,并结合工程实例,研究了不同应力释放下小线间距隧道开挖地表沉降规律,并与实测沉降数据相结合加以分析。结果表明,开挖面应力释放为60%时,数值模拟结果与实测结果较为接近,更能合理反映工程实际。     

基于进化神经元算法的堡镇隧道软弱围岩施工弹塑性智能位移反分析

结合宜万铁路堡镇隧道的施工,将BP神经网络和遗传算法引入特长隧道软岩段的施工位移反分析,采用遗传算法自动搜索BP神经网络训练效果最优的参数,建立起反映围岩变形与岩体物理力学参数及初始地应力之间高度非线性、不确定的GA-BP智能模型,然后采用遗传算法在岩体物理力学参数和初始地应力取值范围内,搜索BP神经网络预测围岩变形与实测围岩变形最接近的参数组合,取得反演获得的岩体物理力学参数和初始地应力.从堡镇隧道应用结果来看,这种进化神经元算法反演结果可以满足隧道施工的需要,并为类似工程提供了借鉴.     

沙坝水电站高边坡卸荷过程数值仿真

以贵州省务川沙坝水电站高边坡为例,在地质模型建立与计算参数确定的基础上,采用卸荷岩体力学的方法进行边坡不同开挖高程的数值仿真.根据边坡开挖过程中卸荷百分比大小,划分出强卸荷区、弱卸荷区和非卸荷区,基于此对岩体力学参数进行调整.根据卸荷过程中参数的折减与边界条件的变化进行边坡卸荷过程的动态数值仿真,并与传统有限单元法计算结果进行对比分析.结果表明,基于卸荷岩体力学的动态数值仿真可以反映岩石高边坡在开挖卸荷过程中的地质-力学响应,其结果与工程地质定性分析结果比较吻合,更加符合实际情况.     

考虑残余强度的层状岩体损伤演化规律

为更加真实准确地描述层状岩体的损伤演化过程，结合横观各向同性材料的弹性理论和损伤力学理论，采用修正的Lemaitre应变等价假设，建立了考虑残余强度的层状岩体损伤本构模型，通过页岩、千枚岩和板岩的三轴试验数据验证了模型的准确性，并分析了不同层理角度岩体的全过程损伤演化规律.研究表明：模型既可以描述层状岩体的弹性变形，又可以较好地反映峰后应变软化过程；在初期加载过程中岩体的损伤值基本为0，随着应力增加，损伤值呈现出缓慢增长、加速增长、减速增长以及达到残余强度后稳定于1；页岩层理角度为60°时损伤演化曲线最陡，损伤发展速度最快，最先破坏，千枚岩层厚较薄，强度更低，层理角度为90°时最先破坏，而板岩相对较厚，强度更高，层理角度为45°时最先破坏；岩体层理弱面的存在，导致了力学性能和破坏模式的各向异性，损伤演化规律也表现出明显的差异性.     

岩体边坡最优锚固方向研究

岩体边坡锚固是岩体力学及岩体工程中重要的研究方向和内容．在沿着铺杆布设方向岩体变形量最大的总体目标下,视岩体为离散介质．建立并推导了岩体锚固变形方程,据此求出了岩体锚固的优化方向,此方向的确定．使岩体边坡的加固治理摆脱了主观盲目性和随机性．本文方法在岩体边坡治理中具有重要的实用价值．     

岩石工程岩体各向异性的显现模式研究——以三峡工程永久船闸边坡工程为例

岩体各向异性是岩石工程所面临的重要问题 ,是一切岩体力学及岩体水力学行为特性的主要控制因子 .本文以三峡工程永久船闸边坡工程为例 ,对岩石工程岩体各向异性的基本显现模式进行了研究 .岩体各向异性主要表现在岩体中的地应力、岩体宏微结构特性、岩体力学及岩体水力学参数等方面 :地应力状态主分量值在垂直剖面σ1≠σ2 ≠σ3 、主方向会发生明显的偏转 ;地表及岩体中岩体结构面的分布、岩体的微观特性结构均呈现明显的方向性 ;岩体力学参数沿卸荷方向的值低于沿垂直方向的值 ,而渗透系数K1≠K2 ≠K3 .     

监控量测在公路黄土隧道洞口段的应用

监控量测是新奥法施工中一项非常重要,也非常必要的安全保障措施,它能够准确、及时反映围岩的变化趋势、规律,反映围岩的应力释放过程,能够指导围岩支护参数的修正,确定二次衬砌的支护时间等,对隧道施工的经济及安全有重要意义。     

基于Drucker-Prager准则的岩石损伤本构模型

为解决用对数变换再线性拟合的方法求岩石损伤本构方程参数计算过程复杂、不利于计算机编程的问题,引入岩石应力-应变曲线特征参量,并考虑岩石应力-应变曲线的极值条件,给出了模型参数的解析式,从而建立了新的岩石损伤本构模型.通过与砂岩试件三轴压缩试验结果比较,证明所建立的模型可以很好地反映岩石的应力-应变关系.通过对参数m和F0的讨论,认为m和F0分别代表了岩石的脆性和强度,而弹性模量是参数m和F0的共同反映.     

罩面层下岩沥青防水性能研究

目前,高速公路罩面层下防水层大多采用SBS改性沥青。该文提出用天然岩沥青改性沥青作防水层,并对其进行了室内试验和试验路观测。对天然岩沥青改性沥青防水层与SBS改性沥青防水层进行了比较,指出天然岩沥青改性沥青防水层适合夏季气温较高的地区,对其进行大量推广可以产生较大的经济效益。     

广义Kelvin蠕变损伤模型及其参数的智能辨识

为了更好地描述岩石的流变变形特征,提出了考虑岩石蠕变过程中材料劣化效应的黏弹塑性模型,并导出了该模型的有限差分格式.基于FLAC3D软件的接口平台,采用C++语言实现了模型的二次开发.在此基础上,采用粒子群算法、模拟退火算法与FLAC3D相结合的智能方法,用已有试验数据进行了参数反演.结果表明:该模型能反映岩石的黏弹塑性以及损伤特性,能模拟低应力下岩石的两阶段蠕变和高应力下岩石的三阶段蠕变变形效应;只要反演算法参数取值适当,算法在40代左右就可以收敛到全局最优解.      

特路达布敦岩沥青改性沥青的路用性能试验研究

通过对天然岩沥青成因机理的分析,介绍了天然岩沥青的路用特点,并对岩沥青改性沥青和相应的混合料路用性能进行了室内试验与分析。结果表明：适量添加岩沥青（15％一20％）能改善沥青路面的使用性能。     

中国公路自然区划空间数据库的设计

为了实现中国公路自然区划的定量化与自动化,从概念、逻辑和物理层面进行了中国公路自然区划空间数据库结构设计,利用空间数据引擎技术,借助大型关系型数据库管理系统对数据存储与管理功能建立了空间数据库,基于此数据库,利用多因子权重法计算了公路工程困难程度指数。分析结果表明:海拔高程、地形坡度、地表切割深度、地表切割密度、硬岩覆盖度以及植被覆盖度是影响公路工程困难程度指数分布的主要因素,根据困难度指数分布图,从地貌角度直观地反映了中国不同地区公路建设的困难程度。可见此数据库系统的建立实现了公路自然区划的量化分析模式,解决了海量空间数据的存储与管理问题。     

基于收敛约束原理的大断面黄土隧道围岩与初支稳定性分析

黄土特殊的工程性质决定了黄土隧道结构的受力复杂性．大断面黄土隧道由于开挖断面大,开挖方法一般采用台阶法或交叉中隔壁法（CRD）．因此,沿用传统的观测点布置方法进行测点布置和位移观测,存在一定的困难．收敛约束法应用方便,思路明确．用收敛约束法对隧道初期支护进行稳定性分析,不仅能正确地反映隧道施工中的各种力学现象和过程,还能弄清楚围岩与支护“相互作用”和“动态作用”的特点．本文基于收敛约束原理,结合现场实测数据,对兰渝高铁某大断面黄土隧道的围岩稳定性和初支的安全性进行评价．为隧道的后续施工．提供参考．     

天然岩沥青在公路养护中的应用

通过晋焦高速养护工程中的几个实验段,用天然岩沥青改性后的沥青混合料性能的分析,指出天然岩沥青在处理车辙推移病害方面的优势（方便、经济）,为高速公路养护工程使用岩沥青改性混合料修补提供了新的思路。     

非共面双裂隙层状岩石破坏特征及工程应用

为了研究层状岩石在预存裂隙作用下的破坏机理，基于颗粒离散元理论，构建能反映岩石各向异性特征的数值模型. 基于该模型，系统研究了含非共面双裂隙层状岩石在单轴压缩条件下裂纹的产生与演化规律，并揭示了双裂隙层状围岩中隧道开挖后岩体的破坏模式. 研究结果表明:存在预制裂隙的岩石，其抗压强度值小于相同条件下的完整岩石，但岩石强度与层理面倾斜角度的关系曲线仍呈U形分布；竖向加载时，试样的破坏形态同层理面倾斜角度（β）与预制裂隙倾斜角度（α）间相对大小有关. 当β < α时，岩石的破坏受预制裂隙控制；当β > α时，岩石的破坏可分为预制裂隙与层理面共同控制与层理面控制两类；隧道围岩的细观破坏模式也与β、α的相对大小有关，但破坏区域均集中在洞周两侧垂直于层理面的一定范围内.