隧道穿越节理岩体引起的围岩变形特征研究

岩体的节理是一种常见的构造地质现象,也是影响岩体稳定性的重要因素之一,节理的存在使得围岩的变形特征、应力变化以及完整性更加复杂。为了明确隧道穿越节理岩体引起的围岩变形特征,采用Midas GTS NX软件,基于莫尔-库伦准则,建立了节理岩体中的隧道施工模型,通过改变节理倾角和节理间距,分析不同工况条件下围岩的应力变化与围岩变形规律。结果表明：随着节理间距的减小,隧道围岩的水平位移值和竖向位移值均呈现递增趋势。     

侧压力系数对节理岩体隧道稳定性的影响

为研究侧压力系数对节理岩体隧道稳定性的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了节理岩体隧道模型,分析了不同的侧压力系数和倾角节理对隧道围岩稳定性的影响,研究了围岩变形规律、围岩应力分布、塑性区域分布及围岩破坏时塑性流动规律.研究结果表明:随着侧压力系数的不断增加,围岩竖向位移、最大主应力、最大等效塑性应变均呈现先减小后增...     

基于断裂理论的节理岩体等效弹模的研究

为了研究无填充断续节理岩体的力学特性,假定岩体中的节理类似于断裂力学中的裂纹,利用裂纹扩展的能量释放率理论,结合弹性力学中的Betti互易定理,推导出了在平面应力状态下一组闭合节理平板的等效弹模,并考虑到节理之间的相互影响,对其进行了相应的修正;同时进一步推导了三维含无填充断续节理岩体在闭合状态下的等效弹模。最后得出节理岩体的等效弹模与节理的几何形态及其力学参数以及节理是否闭合有关。     

复杂裂隙岩体力学损伤特性与破坏机理分析

针对不同节理状态的岩体受力复杂、力学损伤特性评估困难等问题,采用室内准确预设节理制备试件,模拟不同条件的力学损伤试验,并进行了应力-应变特性、弹性模量和破坏机理分析.结果表明:节理最不利倾角为45°,节理数量越多、贯通度越长、夹层厚度越大,岩体强度越低;0°和90°倾角节理岩体主要是剪切破坏,其余为复合张-剪破坏,破坏...     

溶蚀岩体各向异性力学性质的试验研究

溶蚀岩体通常对岩体工程稳定性具有关键控制作用. 为了揭示富含层理溶蚀岩体各向异性力学性质演化规律，分别针对不同溶蚀率（K = 0%，5%，10%，15%，20%）的岩体进行室内单轴抗压试验，获取每种溶蚀率条件下不同夹角（α = 0°，30°，45°，60°，90°）抗压强度和弹性模量，分析岩体破坏特征，依据试验结果建立含层理溶蚀岩体抗压强度和弹性模量的预测模型，并进行实验验证. 结果表明:抗压强度在α = 0°，90° 时最大，α = 45° 时最小，整体呈现对称U形；弹性模量在α = 60° 最小，α = 90° 最大，整体呈现不对称U形；完整岩体抗压强度以及弹性模量的各向异性指数最大，分别为1.98、3.05，随着溶蚀率增大其值逐渐减小，K = 20%时，分别为1.10、1.36；溶蚀率较小岩体变形破坏受岩体基质和层理控制，以劈裂、错动剪切和滑动剪切为主；随着溶蚀率增大，变形破坏受溶蚀孔隙和骨架控制明显，以骨架鼓胀剪切错动、压碎破坏为主.      

非饱和岩体三场耦合控制方程

为研究非饱和岩体对温度场-渗流场-变形场三场耦合作用的响应,采用等效连续介质模型,根据质量守恒方程、线动量平衡方程和能量守恒方程以及相应的物性方程（状态方程和本构方程）推导了非饱和岩体三场耦合控制方程,包括岩体变形场控制方程、地下水渗流场控制方程和岩体温度场控制方程.在推导三场耦合控制方程中,舍弃了局部热平衡假设,而采用热弹塑性本构关系,并考虑了温度梯度对地下水渗流的影响.     

非均匀收缩对大跨径连续刚构桥长期变形的影响

为了充分考虑非均匀收缩对大跨径混凝土连续刚构桥长期变形的影响,基于平截面假定,导出了等效收缩应变的计算公式.采用杆系有限元程序,对苏通大桥连续刚构由于截面非均匀收缩引起的长期变形进行了计算,并用降温法模拟等效收缩应变.分析结果表明:考虑截面非均匀收缩后,苏通大桥连续刚构主梁跨中的长期挠度比传统的不考虑非均匀收缩的方法增大6.0 cm,其中由于顶底板厚度差异引起的长期挠度达5.5 cm,截面配筋差异引起的长期挠度为0.5 cm;对于大跨径混凝土箱梁桥,桥梁预拱度设置时应考虑截面非均匀收缩对挠曲变形的影响.     

喷锚技术在国道101线高陡边坡防护中的应用

喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度,减小岩体侧向变形,增强边坡的整体稳定性。主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡;或虽为坚硬岩层,但风化严重、节理发育、易     

DDA方法中节理参数定义方式的改进

为提高非连续变形分析（discontinuous deformation analysis,DDA）方法程序中节理参数赋值的精度,在DDA原程序节理参数定义的基础上,提出了一种节理参数定义方式的改进方法.首先,根据节理的物理力学性质,对原DDA中节理参数定义存在的非一致性问题进行了分析;其次,由节理参数是由构成节理的两个结构面共同决定的特性,对程序中的节理参数进行了重新定义;最后,对DDA原程序中节理参数赋值部分进行了修改和补充,给出了相应的程序计算流程,并通过块体1和块体2的相对滑动算例对改进后的DDA程序进行了验证.研究结果表明:当块体1和块体2交换力学参数时,其间节理仍为同一性质节理;两种工况下,块体1的速度和位移保持一致,说明改进后的DDA程序能够很好地实现同一节理参数赋值的统一.      

岩体变形参数的应力状态效应研究

岩体力学参数存在随应力状态不同而变化的特性，称为应力状态效应。岩体力学特性的实测值具有空间场分布特征，分析表明地应力（或围压）的有规律变化是造成岩体力学参数空间变化的主要原因。考虑到实测地应力多具有较大的离散型，尝试利用反演方法获取地应力场信息，通过多元回归分析得到实测岩体变形参数与地应力的经验关系，以研究岩体变形参数的应力状态效应。通过一工程实例研究：得到地下厂房区域的岩体变形模量为16GPa左右，与反演分析结果也比较符合；通过应力状态效应研究得到的岩体变形参数物理场，是一个渐变的物理场模型，是更为符合工程实际的；主要考虑了岩体力学参数的应力状态影响，通过一系列的计算得到，人为因素少，计算结果可供工程实践参考。     

降雨条件下公路节理边坡稳定性分析

结合某公路节理岩质边坡,采用离散单元法,考虑节理岩体应力与渗流耦合机理,对降雨条件下节理边坡稳定性进行分析。重点分析了边坡主应力分布和位移矢量图,节理张拉和剪切位移以及边坡渗流产生的空隙水压力。分析结果表明:节理边坡变形主要受优势节理面控制,产生平面滑移。节理张拉和剪切位移趋势与边坡变形规律是一致的,地下水流动产生空隙水压力会加剧边坡的变形趋势。     

Determining Loading Field based on Required Deformation for Isotropic Hardening Material

Eringen's and Trusedell's polar decomposition are formulated by explicit formulation of displacement field, based on Chen's additive decomposition of deformation gradient. Then the strain introduced by the multiplicative decomposition and the strain introduced by the additive decomposition are formulated explicitly with displacement gradient. This formulation clears the intrinsic contents of strains defined by taking the Eringen's and Trusedell's polar decomposition. After that, Chen's strain definition was introduced to show that the plastic deformation can be understood as the irreversible local average rotation. For initial isotropic simple elastic material, the research shows that path-dependent feature of classical plasticity theory is naturally expressed in Chen's strain definition. For rate-independent plasticity, the related deformation stress was discussed. The research shows that for isotropic hardening material the relation equation between the required geometric configuration and the corresponding loading field is explicitly formulated. Hence, for metal forming, this paper explicitly formulates the related fields by displacement field and invariant elastic constants.     

强风化花岗岩边坡不同开挖及外荷载下的变形及应力分布特征

利用有限元数值分析软件,对其高速公路强风化花岗岩对边坡在不同开挖及工况下的变形及应力分布特征进行了详细分析,明确了潜在滑面位置,对边坡开挖后岩土体的卸荷深度进行了模拟计算．分析结果表明,只需在抗滑桩悬臂段施作预应力锚索便可以稳定整个坡体,无需进行较大工程变更（路基改为桥梁）,可为工程建设节省大量的投资成本．     

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响,人工制备多种不同充填物的节理岩石试样,对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理,使试样产生一定的累积损伤;在此基础上,对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验,并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加,充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低,且降低幅度逐渐变小,20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%~30%;通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布;随着干湿循环次数的增加,静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏,动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧,验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力;应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低,20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%,说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。     

复杂采煤区路基变形规律及影响因素分析

分析了山西省煤炭开采现状以及采空区路基变形基本规律,结合有限元数值分析软件,建立不同开采方式下的路基变形与受力分析模型进行分析.结果表明：自重应力和附加应力引起采空区顶板发生变形,影响路基稳定;煤层开采宽度越大,路基在水平和竖直方向位移越大;不均匀沉降引起路基弯曲、倾斜、基应力集中等现象;煤矿的复杂开采方式过程对路基变形影响差异较大,实际工程应当根据具体情况采取相应的支护措施.     

挤压性围岩隧道变形特征分析

乌鞘岭隧道是兰新线重点控制工程，是国内最长的单线铁路隧道。该隧道岭脊地段穿越四条区域性大断层，地应力高，围岩软弱、破碎，属挤压性围岩大变形隧道。隧道施工过程中，出现较为严重的支护变形、支护开裂、钢架扭曲，甚至变形侵限及坍塌事故。针对该隧道特点，开展以变形为主的施工监控量测，进行了变形分布规律、累计变形与最大变形速率的关系、变形与围岩条件的关系以及变形与施工方法的关系等综合分析。提出挤压性围岩隧道具有变形量大、变形速率高、变形持续时间长的变形特征。     

Study on toughening on crack prevention of jointed rock masses with different pre-stress anchor cables

The major reason of the failure of jointed rock-mass is the formation of the plastic zone near the crack tip of I-II mixed crack which leads to the growth, propagation of the branched crack under load condition. In the paper, the failure judgment of mini-plastic zone??s displacement is derived by the Mises yielding rule. The anchor cable is simulated by the different link elements and inflicting pre-strains according to the difference of mechanism of the consolidated segment and free segment. The stress and strain fields near crack tip of twain collinear cracks of different angles and consolidated conditions are simulated by iso-parametric element with eight nodes. The iso-parametric element with eight nodes is degenerated to singular element at crick tip to simulate crack. It is shown that the mini plastic zone??s displacement near the crack tip begins to increase, then decreases with the increase of the angle of the crack. The better consolidated condition is, the smaller the angle of crack tip is when the mini plastic zone??s displacement near the crack tip arrives at the biggest value. The mini plastic zone??s displacement near the crack Tip 2 is bigger than that near the crack Tip 3. The crack is easier to failure with the increase of load.     

Permanent Deformation of Highway Subgrade Soils

Based on a comprehensive review of the literature and preliminary testing performed on a subgrade soil, a testing methodology for repeated load testing was established. This testing protocol was verified using data from subgrade soil. The successful application of this testing protocol on the two subgrade soils proves that it can provide consistent, reliable results. A power model was used to fit the accumulated axial strain over load repetitions with the first hundred cycles excluded from the data set. A number of factors influencing the accumulation of permanent deformation were investigated. The results indicate that confining pressure, load frequency and density are relatively minor contributors to deformation accumulation. Moisture content, deviator stress and first cycle freeze-thaw are major factors governing permanent deformation. The effects of stress history resulting from staged loading are dependent upon the level of applied deviator stress. The interpretation of the rich and consistent deformation data derived from this testing protocol provide valuable insights for transportation engineers relative to the design, construction, operation and maintenance strategy of highway subgrades as well as railway roadbeds.     

混凝土箱梁应力与变形对温度梯度模式的敏感性分析

介绍了温度应力和温度梯度模式的分类.利用有限元方法,分7个工况计算6种温度梯度模式下在箱粱内部产生的温度应力以及引起的箱梁变形.分析预应力混凝土箱粱应力和变形对温度梯度模式的敏感性.结果表明,不同温度梯度模式在箱梁内产生的温度应力对预应力混凝土箱梁内部应力的影响较大,而且十分复杂.归纳出箱粱设计计算时应注意的主要问题.     

三向应力下典型岩石破坏预警及峰后特性

为探讨岩石在三向应力下的变形、破坏规律及其峰后本构模型,对不同围压下石灰岩和砂岩进行了三 轴压缩全过程试验,分析了2种典型岩石的变形、破坏规律和峰前、峰后承载能力与变形之间的关系,在此基础 上建立了岩石的本构模型.研究结果表明:石灰岩在低围压下易于发生失稳破坏,在高围压下较难发生失稳破 坏,围压的增大对岩爆有一定抑制作用;同种岩石峰值应力时对应的环向应变不随围压的改变而改变,近似为一 定值,可以将其作为岩石破坏的一个预警指标;石灰岩的剪胀效应发生在破坏后,而砂岩在轴向应力达到其峰值 的70%左右时就开始出现剪胀;岩石峰后应力与其承载能力相等,由侧向变形控制,随侧向变形增大逐渐衰减 至残余强度;基于本构模型的计算结果与三轴压缩试验结果吻合较好.