危岩主控结构面损伤-断裂数值模拟研究

危岩是迄今研究程度极其薄弱的地质灾害类型,而主控结构面受荷损伤断裂扩展过程是危岩发育机理研究的核心技术.本文通过对主控结构面裂端损伤区范围确定及损伤区损伤材料参数的求解,运用有限元数值模拟方法对天然状态工况、持续暴雨工况及地震工况进行了数值模拟,获取了不同工况主控结构面的断裂韧度富余系数,与危岩体的稳定系数具有良好的一致性.     

危岩主控结构面损伤—断裂数值模拟研究

危岩是迄今研究程度极其薄弱的地质灾害类型，而主控结构面受荷损伤断裂扩展过程是危岩发育机理研究的核心技术．本文通过对主控结构面裂端损伤区范围确定及损伤区损伤材料参数的求解，运用有限元数值模拟方法对天然状态工况、持续暴雨工况及地震工况进行了数值模拟，获取了不同工况主控结构面的断裂韧度富余系数，与危岩体的稳定系数具有良好的一致性。     

危岩稳定性分析研究现状及趋势

危岩崩塌灾害是三峡库区乃至整个西部地区主要地质灾害类型,具有泛生性、突发性、隐蔽性及致灾严重性等基本特性。基于对国内外研究文献的检索分析并结合笔者多年在三峡库区的研究实践,将危岩稳定性研究现状概化为危岩形成机制、危岩稳定性计算方法、危岩稳定性评价方法、数值分析的应用等4个方面,系统梳理了每个方面的研究情况,发现国内外学者聚焦危岩体主控结构面端部裂纹平面扩展问题,对危岩体稳定性与变形特性的影响机制进行了深入系统的研究,但未考虑危岩空间形态的影响,缺乏对主控结构面四周贯通中部区域非贯通情形下的三维断裂稳定的研究。指出了危岩稳定性分析进一步研究中应高度聚焦的3个研究方向,即危岩体破坏的三维断裂表达、危岩体稳定性预测、危岩体稳定性监测预警技术。     

三峡库区陡崖形成及长期稳定性初步研究--以万州区太白岩为例

陡崖是山丘地区常见的地貌景观,是危岩灾害孕发的起源地.以三峡库区万州区太白岩陡崖为例,笔者运用危岩发育链式机理探讨了陡崖的形成过程,指出陡崖是危岩链式发育的必然结果.得到了危岩主控结构面连通率与弹性模量及危岩体损伤度之间的相关参数,运用岩石蠕变时效本构关系建立了危岩微观链蠕变稳定时间计算式,初步建立了陡崖长期稳定性预测方法.初步得到了太白岩陡崖微观链稳定时间在891～15904年之间,在8万年内将会有危岩体逐渐发育的结论.     

考虑月球引潮力和昼夜温差效应的危岩稳定性分析

危岩稳定性是科学分析崩塌灾情的关键环节。根据天文固体潮理论,分析了月球引潮力造成危岩重力效应出现昼夜交替变化的特征,建立了危岩受月球引潮力作用的荷载计算方法;分析了昼夜温差效应对危岩主控结构面内充填物吸水膨胀特性的影响,提出了膨胀力计算公式;引入月球引潮力和昼夜温差效应膨胀力修正危岩稳定系数计算公式,实例分析表明,考虑月球引潮力和昼夜温差效应后,危岩的稳定系数可降低0.96%～6.73%,坠落式危岩劣化程度更为明显。研究成果对进一步实施危岩破坏机理研究有积极意义。     

重庆市巫山县望霞危岩形成机制及破坏模式

危岩形成机制及破坏模式的确定是对危岩进行有效治理的前提.基于地貌学、工程地质学、岩石力学等理论,对重庆市巫山县望霞危岩形成机制及破坏模式进行了研究,并有针对性地提出了工程治理措施建议,为三峡库区同类危岩发育机理的深入研究及有效治理奠定了相应的理论基础.     

考虑月球引潮力和昼夜温差效应的危岩稳定性分析

危岩稳定性是科学分析崩塌灾情的关键环节.根据天文固体潮理论,分析了月球引潮力造成危岩重力效应出现昼夜交替变化的特征,建立了危岩受月球引潮力作用的荷载计算方法;分析了昼夜温差效应对危岩主控结构面内充填物吸水膨胀特性的影响,提出了膨胀力计算公式;引入月球引潮力和昼夜温差效应膨胀力修正危岩稳定系数计算公式,实例分析表明,考虑月球引潮力和昼夜温差效应后,危岩的稳定系数可降低0.96％ ～6.73％,坠落式危岩劣化程度更为明显.研究成果对进一步实施危岩破坏机理研究有积极意义.     

三峡库区陡崖形成及长期稳定性初步研究——以万州区太白岩为例

陡崖是山丘地区常见的地貌景观，是危岩灾害孕发的起源地．以三峡库区万州区太白岩陡崖为例，笔者运用危岩发育链式机理探讨了陡崖的形成过程，指出陡崖是危岩链式发育的必然结果．得到了危岩主控结构面连通率与弹性模量及危岩体损伤度之间的相关参数，运用岩石蠕变时效本构关系建立了危岩微观链蠕变稳定时间计算式，初步建立了陡崖长期稳定性预测方法．初步得到了太白岩陡崖微观链稳定时间在891—15904年之间，在8万年内将会有危岩体逐渐发育的结论     

地下水作用下近水平岩层隧道塌方机理分析

地下水是影响隧道围岩稳定性的重要因素之一,以万源石塘隧道发生坍塌为工程背景,为探清该隧道塌方发生机理,以隧道岩性条件、地质条件、水文条件以及气象条件为基本出发点,结合地下水发育情况以及隧道近水平岩层的特点,分析地下水对近水平岩层隧道的影响。借助断裂与损伤力学,从裂纹孕育、扩展角度剖析初期支护裂缝形成原因及隧道塌方发生机理。结果表明,石塘隧道发生塌方的原因主要有"地下水破坏节理和软弱结构面、环向裂纹孕育发展导致钢拱架失稳、地下水影响隧道围岩剪切强度"三个方面。     

卸荷条件下地下洞室围岩稳定的损伤力学分析方法

岩石地下洞室围岩的失稳主要是由于工程开挖导致岩体局部卸荷，从而使围岩体损伤逐步累积和发展所造成的，由于应力路径的不同，岩体在卸荷条件下与加载条件下具有不同的强度破坏特征和破坏准则。本文在围岩失稳力学机理分析和岩体损伤破坏试验的了，应用“损伤破坏表面”的概念和各自异性损伤力学理论，提出了卸荷条件下地下洞室围岩稳定性分析的损伤力学方法，并已在青岛地铁隧道的围岩稳定及合理埋深研究中得到成功应用。     

浅埋隧道局部存水冻胀作用机制与安全性评价

为揭示寒区隧道局部存水冻胀作用机制并提出有效的衬砌结构安全评价方法, 设计了三维地质力学模型试验, 通过设置3种积水范围冻胀试验工况, 观测冻胀过程中裂缝开展和衬砌结构受力等情况; 改进了局部存水冻胀数值计算方法, 建立了基于岩体力学法并耦合冻胀力和围岩荷载的冻胀数值模型, 对比了不同存水位置、不同局部存水厚度和不同存水范围下隧道冻胀力和结构内力的变化规律, 进一步揭示了局部存水冻胀对隧道受力的影响机制, 评判了衬砌结构的安全性。分析结果表明: 局部存水冻胀具有显著的区域性特征, 衬砌冻胀开裂发生在局部存水与非存水交界处, 冻胀力大小取决于交界处冻胀产生的应力集中效应, 衬砌裂缝多为纵、斜向裂缝; 衬砌局部存水冻胀最不利位置由优到劣依次为拱脚、边墙、仰拱、拱腰和拱顶, 衬砌受力随局部存水厚度的增大而增大, 局部存水范围的增大有利于衬砌受力均匀化; 不同部位局部存水冻胀条件下衬砌结构容许压应力比均小于1, 满足抗压检算要求; 拱顶、拱腰和仰拱容许拉应力比均大于1, 不满足抗拉检算要求, 实际工程应针对上述部位采取适当的防冻胀措施予以处治; 揭示的隧道局部存水冻胀作用机制和建立的衬砌结构安全性评价方法为寒区隧道冻害防治提供了一定理论依据。      

危岩崩落激振作用下的质点峰值振动速度

群发性危岩破坏机理必须考虑危岩体之间的相互作用,研究危岩崩落激振作用对相邻危岩块的影响具有重要意义。对危岩崩落试验激振信号进行积分变换,同时针对坠落式危岩,建立危岩崩落激振效应物理模型。依据能量守恒原理,构建危岩崩落激振作用下由激振源各向同性向外均布传播的质点振动速度计算方法。并通过实例分析,得到了与试验基本一致的结果。这对进一步实施危岩破坏及演化机制研究提供了一定科学依据。     

寒区隧道冻胀效应测试与分析

为研究寒区隧道冻胀力随时间和空间的分布规律, 基于温度场变化定义了测试冻胀力, 通过衬砌压力和钢架应力间接反映真实冻胀力的变化规律; 提出了冻胀力简化测试方法, 研发了温度场-冻胀力同步测试系统; 以四川省省道215线鸡丑山隧道为例, 布置5个测试断面开展大规模现场测试, 并选取典型断面K117+700 (简称700断面) 和K117+600 (简称600断面) 分析了隧道环境温度、围岩温度、衬砌压力与钢架应力; 以围岩冻结(12~次年2月) 和未冻(7~9月) 时对应的衬砌压力和钢架应力差值为测试冻胀力, 结合温度场分析了隧道周边各测点测试冻胀力; 采用现有冻胀模型计算理论冻胀力, 并与测试冻胀力进行了对比, 研究了寒区隧道冻胀规律。分析结果表明: 隧道环境温度随时间呈季节性正弦函数变化, 受环境温度影响, 围岩温度呈季节性正负温变化, 并出现季节性冻融现象; 当围岩为负温时处于冻结状态, 支护系统受到围岩压力和冻胀力的共同作用, 且温度越低冻胀效应越明显, 各断面测点应力峰值均出现在1月, 700断面衬砌和钢架最大应力分别为149kPa、31MPa; 当围岩为正温时处于未冻结状态, 支护系统仅受到围岩压力作用; 同一断面不同测点的测试冻胀力差值可达5.23MPa, 说明冻胀力除与围岩温度有关外, 还与富水条件和围岩级别有关; 最大冻胀力实测值比理论计算值小1.25MPa, 因此, 寒区隧道支护设计时建议考虑89.17%的冻胀力折减系数。      

桩基抗冻拔稳定分析及工程应对措施

多年冻土区和深季节冻土区的一些桩基公路桥,在冻胀尤其是极强冻胀作用下,发生不少变形损坏现象。所以研究冻胀力作用下的桩基的受力特性有着很重要的意义。首先分析冻土地区桩基在冻胀力作用下土冻胀特性,其次根据多年的工程实践,提出桩基冻胀防治措施,为今后季冻区的桥梁基础施工提供了有效地实践经验。     

基于AHP-Fuzzy方法的危岩危险度评价

危岩影响因素复杂，具有多因素、模糊性和不确定性．文中在危岩发育影响因素分析的基础上，运用层次分析模型，量化各影响因素的权值矩阵，并将该权值矩阵引入模糊综合评价，通过将层次分析法和模糊评价有机结合，提出了危岩危险度AHP—Fuzzy综合评价方法．通过工程应用，及同当前通行稳定性计算方法的对比分析表明，本文方法具有较好的可靠性，而且该方法使危岩危险度评价建立在部分定量、部分定性、易获得的指标之上，避免了传统方法对勘查质量、岩体参数的高要求．     

层次分析法在危岩稳定性评价中的应用:以重庆市渝北区老岩危岩为列

危岩的稳定性确定是危岩勘查的重要任务,决定着是否需要对危岩进行治理,在危岩的稳定性判别中定性判断是定量计算的前提.采用基于层次分析的综合指数法,对渝北区老岩危岩相关危岩单体逐一进行稳定性综合评价,旨在为该区域危岩的防治提供可靠依据.     

危岩变形的灰色预测方法及应用

危岩是山区常见的地质病害之一,危岩变形监测预测是危岩防灾减灾的重要基础。将灰色预测理论应用于危岩变形监测,建立了危岩变形灰色预测模型及残差修正灰色预测模型。以重庆南川甑子危岩为例,以实测危岩累计位移值为原始数据,建立了GM(1,1)灰色预测模型及残差修正预测模型。经精度检验,小误差频率P=1,后验差比值C=0.160243,模型精度等级达到较高水平,比常规危岩预测方法更具有可靠度。     

危岩变形的灰色预测方法及应用

危岩是山区常见的地质病害之一,危岩变形监测预测是危岩防灾减灾的重要基础。将灰色预测理论应用于危岩变形监测,建立了危岩变形灰色预测模型及残差修正灰色预测模型。以重庆南川甑子危岩为例,以实测危岩累计位移值为原始数据,建立了GM(1,1)灰色预测模型及残差修正预测模型。经精度检验,小误差频率P=1,后验差比值C=0.160243,模型精度等级达到较高水平,比常规危岩预测方法更具有可靠度。