3D打印技术在节理岩体试样制备中的应用与研究

岩石节理面的粗糙度对岩体的形变、位移和强度均有显著影响。为了研究岩石节理面粗糙度的测量问题,以巴顿(Barton)公式[1]为基础,利用3D打印技术制作模具并以此制备模拟岩石试样。选取10组不同粗糙度的节理面,以相同的法向应力进行直剪试验,研究恒定的法向应力下节理面抗剪峰值与粗糙度的定性关系。将试验结果与巴顿公式进行对比分析,验证其数据的合理性。试验结果表明:3D打印技术应用于节理面试样制备中的模具制作可行且高效。     

裂隙岩体隧道爆破设计方法及应用

钻爆法开挖是隧道工程开挖的重要方法之一,且天然岩体中赋存大量节理裂隙,会对隧道爆破质量产生严重的影响,目前隧道爆破设计方法仍以经验法为主,且缺乏对节理裂隙的考虑。本文通过使用新型地质扫描仪进行裂隙确定并研究了裂隙岩体隧道爆破设计方法,包括炮孔布置、装药量计算、起爆方式选择等方面,并以华家山隧道DK142+201.3上台阶为试验断面进行现场应用,验证了设计方法的可行性和有效性。现场测试结果表明,本文提出的裂隙岩体隧道爆破设计方法可以提高爆破效果,降低爆破对周围环境的影响,为类似工程提供参考。     

映秀特长隧道单压明洞施工技术

映秀隧洞进口段地处2008年"5.12"大地震的震源中心地带,"5.12"大地震产生的剧烈地层挤压、振动、剪切运动等,使岩层断裂带松散破碎加剧,节理裂隙进一步发育,裂隙变成断裂带,节理变成裂隙,闭合裂隙变成张性裂隙,嚼合裂隙变成错位裂隙等。由于洞口岩体极为破碎,构造节理极为发育,且边坡高陡,极易产生崩塌落石,容易造成明洞偏压,存在较大的安全隐患。针对这一技术难题,介绍明洞基础处理、明洞浇筑、洞门墙施工、抗滑桩桩基加固和明洞回填等关键技术,为类似工程施工提供借鉴。     

基于离散傅立叶变换的岩石节理形貌分析与随机重构

为了进一步开展节理面细观形貌特征对其宏观剪切特性影响的数值模拟研究,提出既可以定量地对实地采集节理试样的形貌特征进行正向分析,又能够根据预定的形貌特征范围随机地进行节理试样逆向重构的傅里叶形貌分析法。分别采用传统粗糙度分析法与傅里叶分析法对50 224个实测的节理样本进行形貌分析,得到傅里叶参数计算的经验公式;确定采用离散傅立叶变换法进行不同粗糙度节理试样逆向重构时的傅里叶参数取值范围;研究成果能为快速随机重构符合一定粗糙度特性的节理轮廓,建立一个完全数字化的虚拟试验系统提供重要基础。     

非共面组合节理剪切破坏特征研究

为探究非共面组合节理在剪切荷载作用下的破坏规律,利用室内试验和数值计算的方法建立不同夹角的组合节理试样和数值模型,并进行相同荷载和剪切速率的测试。以试验和数值相结合的方法,对不同夹角的节理剪切结果、剪切应力曲线和微裂隙进行对比分析。同时对微裂隙产生过程、不同试样的组合节理夹角与其峰值和残余剪应力的关系分别进行分析。研究结果表明:相邻组合节理的贯通方式与组合节理的夹角有关,当夹角小于或等于90°时,相邻组合节理的贯通遵循就近原则;当夹角大于90°时,贯通裂纹右侧终端由组合节理交叉点向下移动并最终到达下部尖端;随着夹角的增大,产生微裂隙的破坏方式由剪切破坏为主逐渐转为由拉剪破坏为主,并且,对于夹角较大的组合节理贯通之后,会产生以张拉破坏为主的次生裂纹;剪应力曲线的峰值与残余值呈负相关,峰值剪应力与组合节理夹角呈正相关而残余应力与之呈负相关。     

基于3DEC裂隙岩体强度的参数敏感性分析

结构面是裂隙岩体的主要特征,利用离散元软件3DEC程序,通过变化单节理结构面的倾角度数,计算得到裂隙岩体的强度变化情况,在此基础上分析裂隙岩体的主要参数岩(石摩擦角和粘聚力)以及节理摩擦角和粘聚力对其强度的影响,得出各参数影响裂隙岩体破坏形式和强度的规律,并分析结构面位置和结构面的组数对岩体强度的具体影响。     

锚注技术在边坡岩体加固中的应用

结合某高速公路边坡岩体加固工程 ,介绍锚注技术的应用 ,即在一定的压力作用下 ,将水泥浆压入边坡岩体的节理裂隙中 ,通过水泥浆在节理裂隙中的充填作用或与介质充填物的结合作用 ,使岩层中薄弱结构面的强度和破碎岩块的稳定性得到提高。     

裂隙岩体结构面直剪特性与参数反演试验

为准确获取裂隙岩体工程中结构面的力学参数,以细观岩石力学理论和岩石结构面的数字精细化测量为基础,运用PFC~(2D)颗粒流软件,建立铜坑矿锌铜矿体裂隙结构面的精细数值仿真模型,开展节理岩石直剪数值模拟试验。实现岩体结构面的剪切力学参数的反演与预测,获得铜坑矿裂隙节理结构面的抗剪力学参数。研究结果表明:由于结构面平滑,在裂隙结构面的直剪数值模拟试验过程中,主要形成剪切滑移破坏;铜坑矿裂隙结构面的黏聚力为0.45 MPa,内摩擦角为35.8°,其反演的数值计算结果与本地区高峰矿的无厚度节理面试验数据相似度高,试验结果可为岩体结构面参数的工程应用提供基础参数。     

多孔微差爆破下岩石损伤演化规律研究

目前山岭隧道开挖中大多数采用钻爆法,但爆破施工时难免会出现超欠挖、围岩损伤破坏严重等现象,直接影响施工安全。通过建立本构模型和有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对不同节理裂隙角度下的爆生裂纹规律以及逐孔起爆、间隔起爆两种起爆顺序和不同微差间隔时间下岩石损伤演化规律进行研究,得出当节理裂隙与炮孔中心连线成60°～90°夹角时岩体破碎效果较差,当节理裂隙与炮孔中心连线成45°时岩体破碎效果最好;间隔起爆下中间孔先起爆的爆生裂纹扩展长度分布较为均匀,可将其应用于辅助眼处,以便于岩石破碎以及减少大块率,为实际隧道工程提供了技术参考。     

正阳隧道光面爆破施工技术

渝怀线正阳隧道地质复杂 ,溶洞、溶槽、节理裂隙发育 ,涌水量大 ,设计铺设防水板 ,光爆效果的好坏将直接影响防水板的挂设与衬砌混凝土的质量。本文对该隧道的光面爆破施工技术作了简单介绍 ,总结了几点体会。