一、卸荷岩体力学特性研究的试验条件(论文文献综述)
李建林,黄天柱,张恒宾,邓华锋[1](2022)在《卸荷岩体力学试验研究进展与展望》文中研究表明卸荷岩体力学试验是卸荷岩体力学理论研究的基础,也是模拟分析工程岩体开挖卸荷变形稳定的主要手段之一.随着岩土工程试验设备和相关测试技术的发展,卸荷岩体力学试验技术与方法取得了明显的进步.本文分三个方面系统回顾和分析了卸荷岩体力学试验的重要研究进展及不足:在室内岩石三轴卸荷试验方面,主要介绍了岩石常规三轴卸荷试验和多源测试技术、多场耦合三轴卸荷试验和室内真三轴卸荷试验技术的发展与应用;在工程岩体开挖卸荷模型试验方面,分析了模型试验在边坡工程与地下工程开挖卸荷模拟中的研究进展;在工程岩体现场开挖卸荷试验方面,介绍了现场真三轴试验系统的研制与应用进展情况,以及现场监测技术在工程岩体开挖卸荷变形与稳定分析中的研究进展.最后,结合卸荷岩体工程发展需求和卸荷岩体力学试验中所存在的不足,对卸荷岩体力学试验将来的发展方向进行了分析展望.
李涛[2](2021)在《灰岩卸荷损伤抑制效应及机理研究》文中研究说明实际工程中,为了有效降低开挖卸荷损伤效应带来的工程问题,在开挖过程中会对其中的损伤岩体进行加固,以提高其强度及稳定性。基于此,本文选取某水电站工程中开挖灰岩为研究对象,结合室内试验以及理论分析,同时建立PFC2D颗粒流离散元模型,研究加固作用对灰岩卸荷损伤的抑制效应及其微细观机理,主要研究内容和成果如下:(1)为研究卸荷应力路径对灰岩力学特性及能量演化的影响,设计了恒偏压卸围压、恒轴压卸围压、加轴压卸围压三种不同卸荷应力路径下灰岩的卸荷试验,并在卸荷至相应卸荷量后再加载破坏。研究结果表明,恒偏压卸围压卸荷应力路径下,在卸荷量大于85%时岩样的强度及变形参数劣化趋势更显着,侧向、轴向应变围压柔量、变形模量、抗压强度较初始值的劣化程度分别为365.19%、313.10%、17.32%和20.00%;初始围压越大,卸荷过程中变形参数劣化趋势越显着,初始围压30MPa时,侧向、轴向应变围压柔量、泊松比分别增加了0.750MPa-1、0.470MPa-1、0.058,变形模量减少了7.841GPa;三种卸荷应力路径相比较,加轴压卸围压卸荷应力路径下岩样变形参数劣化程度最明显,岩样再加载抗压强度较三轴压缩抗压强度降低幅度在恒偏压卸围压卸荷应力路径下最大为14.15%;随着卸荷量的增加,岩样的破坏模式由剪切破坏向剪张破坏过渡,最终转变为张剪破坏;并在此基础上研究了岩样的能量演化规律以及损伤变量的变化,发现恒偏压卸围压卸荷应力路径下,各阶段耗散能及损伤变量整体上最大,平均为3.126MJ·m-3和0.826。(2)在不同应力路径卸荷试验的基础上,考虑70%,75%,80%,85%,90%等5种卸荷量和50%、70%、90%、100%等4种加固量级,在卸荷至相应卸荷量后通过施加围压的方法模拟加固作用,开展了卸荷损伤灰岩的加固及再加载试验。研究发现,在卸荷量为70%时进行加固,恒偏压卸围压卸荷应力路径下岩样抗压强度较卸荷破坏强度提高了23.92%,轴、侧向累积应变降低了82.47%和91.52%,卸荷损伤抑制效果最明显;随着初始围压的增加岩样抗压强度、累积应变和峰值应变均呈非线性增加趋势,加固量级越大加固效果越好,在初始卸荷量70%时采用加固量级100%进行加固,抗压强度提高幅度最大为23.92%,累积轴向、侧向应变下降幅度最大分别为81.61%和91.54%;较小的卸荷损伤及加固过程对岩样的破坏模式影响较小,恒偏压卸围压卸荷应力路径下岩样的破坏模式以卸荷量85%为转折点由剪切破坏向剪张破坏转变,卸荷量对岩样破坏模式的影响在恒轴压卸围压及加轴压卸围压卸荷应力路径下较小。(3)在卸荷损伤灰岩的加固及再加载试验中,依据加卸载响应比理论以及能量密度计算公式,获取岩样的能量演化规律以及加卸载响应比和损伤变量在加固作用前后的变化,从能量的角度研究分析加固作用对灰岩卸荷损伤的抑制机理。结果显示,加卸载响应比以卸荷量85%为转折点呈现非线性减小趋势,卸荷量90%时加卸载相应比相较于初始值减小幅度最大为85.34%,岩样卸荷阶段耗散能及损伤变量也随卸荷量的增加而非线性增加,在卸荷量为90%增加最大分别为0.282MJ·m-3和82.76%,加固终点相较于卸荷终点损伤变量均有所减小,且在卸荷量为70%时减少幅度最大为27.92%;三种卸荷应力路径相比较,加轴压卸围压卸荷应力路径下加卸载响应比减小幅度最小为45.13%,加固阶段耗散能减少幅度最大为28.67%,恒偏压卸围压卸荷应力路径下各阶段损伤变量整体上最大,初始卸荷量为90%时在卸荷终点最大为0.53。(4)运用PFC2D颗粒流离散元程序建立岩样的数值模型,模拟岩样在三种卸荷应力路径下的三轴卸荷破坏以及卸荷—加固—再加载破坏试验,分析岩样在卸荷损伤发育过程中微观裂纹的扩展演化规律,以及加固作用对因卸荷损伤而发育的微观裂纹的抑制作用。研究结果表明,卸荷量小于70%时卸荷损伤发育过程中微观总裂纹数目在恒偏压卸围压卸荷应力路径下最多,较卸荷起点增加了7331,卸荷破坏时总裂纹数目也最多,较卸荷量90%时增加了83.10%且分布最密集,经加固作用后微观裂纹数目减少最不明显,在初始卸荷量为90%时仅减少了1.13%;恒轴压卸围压卸荷应力路径下,在卸荷量大于80%时裂纹数目增加速率才开始逐渐增大,经加固作用后岩样裂纹数目较卸荷终点减少较明显,在初始卸荷量为70%时减小了27.29%;加轴压卸围压卸荷应力路径下,卸荷损伤发育过程中微观裂纹生成及扩展速率最缓慢,在卸荷至90%卸荷量时仅增加了14.58%,加固作用对裂纹发育及扩展的抑制作用最明显,在初始卸荷量为70%时加固终点相较于卸荷终点减少最多为40.66%,三种卸荷应力路径下最终破坏时数值模拟试验中裂纹的分布规律与室内试验中一致;定义了岩样的破裂程度和损伤抑制程度,发现在恒偏压卸围压卸荷应力路径下破裂程度最大为0.467,损伤抑制程度则在加轴压卸围压卸荷应力路径下最大为0.412;加固作用使得岩样总裂纹数目占比从34.47%减小到32.73%,张拉裂纹数目占比减小了6.49%,使岩样向剪切破坏转变。
武娜[3](2020)在《节理岩体力学特性尺寸效应与各向异性研究》文中研究指明工程岩体中通常含有大量随机分布的节理,节理的存在不仅控制着岩体的变形和破坏,而且使岩体的力学性质具有明显的尺寸效应与各向异性。目前,对工程岩体稳定性进行分析时很难考虑每一条节理对计算结果的影响而进行大规模工程计算,这与工程实际存在一定的差异。通过开展节理岩体尺寸效应与各向异性的研究,可获得节理岩体表征单元体(Representative Element Volume,REV)和等效力学参数,把大量节理对岩体力学性质的影响平均到整个岩体中去,将岩体的各向异性转移到本构关系的各向异性上来,采用等效连续方法并辅以主要断层或裂隙对工程岩体的稳定性进行分析,从而使工程计算问题得到简化。因此,开展节理岩体力学特性尺寸效应与各向异性研究,对岩体工程的变形计算和稳定性分析具有重要意义。本文采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法,开展节理岩体力学特性尺寸效应与各向异性研究,并确定其相应的等效力学参数,主要工作及结论如下:(1)开展了节理岩体尺寸效应与各向异性特征的物理力学试验研究。通过对含有相同节理倾角、不同模型尺寸和具有相同模型尺寸、不同节理倾角的试样进行室内单轴压缩试验研究,分析了节理岩体尺寸效应与各向异性之间的关系。结果表明,节理岩体的尺寸效应与各向异性并不是独立存在的,而是互相关联的。节理岩体的各向异性随着模型尺寸的增加而降低,具有尺寸效应,而节理岩体的REV尺寸随着节理角度的变化而变化,具有各向异性。(2)从理论上建立了考虑节理岩体尺寸效应与各向异性的弹性损伤本构模型。根据节理岩体弹性模量随模型尺寸与节理倾角的变化关系,提出了考虑节理岩体尺寸效应与各向异性的弹性损伤本构模型。该模型可以反映不同模型尺寸和节理倾角岩样应力-应变曲线的线性和非线性阶段及力学参数的尺寸效应与各向异性,通过与物理试验结果对比,验证了所提本构模型的合理性。(3)采用数值模拟方法,研究了工程节理岩体尺寸效应与各向异性特性。结果表明,不同研究方向上节理岩体力学参数REV表现出明显的各向异性。为了考虑节理岩体的各向异性,提出了广义REV的概念。节理岩体的尺寸效应与各向异性均随着围压的增加而降低,具有一定的围压效应。因此,以单轴压缩条件下获得的REV尺寸作为不同围压下节理岩体的REV尺寸是合理的。另外,以单轴压缩条件下节理岩体各向异性(各向异性程度最大)参数和各向同性参数,对工程岩体的稳定性进行研究,其结果可作为评价工程岩体稳定性的两个极值情况,为工程岩体的稳定性分析提供参考。(4)构建了等效岩体三维节理网络模型,开展三维节理岩体尺寸效应与各向异性的研究。基于Baecher模型和Monte-Carlo方法,利用RFPA3D软件,可实现随机三维随机离散裂隙网络(Discrete Fracture Network,DFN)模型的重构和三维等效节理岩体模型的建立;采用ShpaeMetrix3D获得两河口水电站左岸边坡坝址区下游100m处的边坡岩体节理几何特征参数,并以此为例验证了利用RFPA3D软件生成三维随机DFN模型的合理性;通过与基于广义Hoek-Brown强度准则获得的岩体力学参数进行对比分析,验证了等效岩体三维节理网络模型计算节理力学参数的有效性;基于等效岩体三维节理网络模型,开展三维节理岩体尺寸效应与各向异性的研究,并确定了研究区内节理岩体的等效力学参数。(5)开展了随机节理几何参数对节理岩体力学参数的敏感性研究。为了研究随机节理岩体力学参数对节理几何特征参数的敏感性,运用正交试验法分析随机节理迹长、倾向、倾角和体密度(间距)等主控因素对节理岩体力学参数的影响。结果表明,岩体的弹性模量对节理岩体的几何参数均不敏感,而单轴抗压强度对节理迹长、体密度和倾角的敏感性高度显着,对节理倾向的敏感性不显着。这为工程岩体节理几何参数的测量和统计提供参考,为提高节理岩体力学参数准确性分析提供一种有效的方法。(6)小湾水电站进水口右岸边坡节理岩体工程应用研究。以小湾水电站进水口右岸边坡为例,基于考虑节理岩体尺寸效应与各向异性的等效力学参数,运用横观各向同性模型和正交各向异性剪切屈服准则,对研究区边坡岩体的变形和剪切区进行分析,并与传统的各向同性计算成果进行对比。结果表明,基于两本构模型,获得研究区内初始竖向应力的最大和最小值差别不大。断层的存在,使得在各向同性本构模型中边坡内水平位移分布云图较横贯各向同性为复杂。采用横观各向同性本构模型获得沿边坡坡表和坡里的水平位移远大于各向同性本构模型,其最大差值分别为21.28 mm和7.54 mm。
钟正恒[4](2020)在《如美水电站坝基岩体渗流及防渗范围分析研究》文中研究表明拟建如美水电站位于西藏昌都地区芒康县境内的澜沧江以下河段流域上,是昌都以下河段流域规划的第五个梯级电站,挡水建筑物拟采用心墙堆石坝,最大坝高315m,水库正常蓄水位2895m,水电站控制流域面积7.94万km2,多年平均流量为648m3/s,相应正常蓄水位以下库容37.43亿m3,装机容量2100MW。前期现场调查表明:如美水电站区域地质构造背景复杂,枢纽区内地质构造发育,两岸斜坡风化卸荷特征差异明显,发育有多条断层和挤压带,各级结构面组数较多且发育密集。尤其斜坡浅表部卸荷带岩体、长大裂隙以及侵入岩脉发育,与周围围岩裂隙形成的裂隙网络结构复杂,构成了地下水运移的直接通道,对坝基防渗治理和工程安全运行带来一定困难。本文从坝址区工程地质环境条件出发,系统研究了两岸坝基岩体裂隙的发育程度及规模,对岩体结构及岩体渗透结构进行了深入的分析,并通过坝基岩体渗透特性的研究获得了不同结构类型岩体的渗透系数;最后利用Visual Modflow软件对中坝址区蓄水前后的渗流场进行分析和对比,讨论了防渗帷幕深度对渗漏量的影响,并对防渗帷幕处理的范围进行了工程地质类比研究。取得的主要成果如下:(1)总结分析了左、右岸坝基岩体结构面的发育特征,对不同类型结构面产状、发育规模及充填特征等进行了统计分析,得出左岸共揭露有Ⅲ级断层20条,产状为N5~25°E/NW(SE)∠75~88°的断层发育具有绝对优势,延伸长达100~400m,其中重点概括了断层L72的空间发育特征;右岸Ⅲ级断层多呈陡倾发育,破碎带宽度在10~40cm。Ⅳ级断层在左右岸多以陡倾角为主,且成组发育;Ⅴ级结构面主要为基岩裂隙,裂隙面多闭合,且裂隙发育程度与岩体卸荷有关,不同规模裂隙在空间中的展布和组合,构成了坝基岩体渗流的基本地质模型。同时两岸坝基岩体结构类型随卸荷分带变化,斜坡由表及里随卸荷程度降低岩体完整性有所提高。(2)归纳了多数工程岩体当中常见的5类基本渗透结构及其复合类型,对如美坝址区不同卸荷带岩体的渗透结构进行划分,得出坝址区岩体渗透结构主要以带状、裂隙网络状渗透结构为主。带状渗透结构主要由强卸荷带岩体、规模较大的断层、岩脉及其周围裂隙密集带组成,为渗流的主要通道。裂隙网络状渗透结构主要由弱卸荷和未卸荷基岩中的裂隙切割构成,为渗流的次级通道。(3)通过压水成果试验分析和裂隙岩体渗透张量计算,得出坝基岩体渗透性总体随垂向埋深和水平硐深的增加而逐渐减小,岩体渗透性主要随风化、卸荷分带变化,不同开度岩体的渗透系数往往不同。为验证计算参数的合理性,收集了多个水电工程卸荷分带岩体的渗透系数及试验数据,讨论了岩体卸荷程度与渗透性大小的关系,结合参数类比综合选取了坝址区各卸荷分带岩体的渗透系数。(4)利用Visual Modflow三维地下水有限差分软件,对中坝址区不同工况下地下水渗流场进行模拟计算,结果表明:天然状态下,中坝址区浅部地下水由两岸向澜沧江排泄,深部岩体地下水自右岸向左岸径流。当水库正常蓄水以后,由于坝前后水头差的存在,水头等值线向坝后发生折变,库区上游水流绕过两岸岩体向下游渗漏,在两岸坝肩位置形成了绕坝渗流。其中,坝基强卸荷及弱卸荷岩体均形成了一定范围的绕坝渗流,且随卸荷程度的降低,绕渗范围有所扩大。蓄水后两岸观测孔地下水位均有明显抬升,右岸水位逐渐上升,左岸水位先上升而后逐渐递减。(5)蓄水产生的坝基及坝肩渗漏问题突出,通过模拟软件中的水均衡模块对坝基及坝肩渗漏量进行预测,显示蓄水后坝基及坝肩的渗漏量为10307.968m3/d;设置120m防渗帷幕后渗漏总量为7495.363m3/d;设置150m防渗帷幕渗漏总量为6384.9199m3/d;设置200m防渗帷幕渗漏总量为5690.7113m3/d。防渗帷幕对坝基渗漏量有较好的抑制作用,帷幕深度为150~200m时防渗效果较好。(6)综合上述坝址区裂隙发育特征、岩体结构及渗透结构特征、坝基渗透特性以及渗流场分析,参考国内外大型土石坝工程防渗设计规范及处理经验,对如美坝址区防渗标准进行区段划分,拟定了帷幕在河床坝基及两岸坝肩的延伸范围。其中河床坝基段以q≤1Lu作为相对不透水层,建议该段坝基帷幕深度(与建基面最小距离)取200m。左、右岸中上高程坝基以q≤3Lu作为相对不透水层,并按照50m左右高差设置一层灌浆平硐,左、右岸坝基分别设置5层灌浆平硐用于防渗帷幕灌浆及相关水文试验。(7)对于坝址区浅表强卸荷带岩体及煌斑岩脉等带状渗透结构,建议全部挖除,结合置换和加固措施进行防渗处理;而深部起主导作用的断层和长大裂隙,应保证帷幕灌浆方向与主导裂隙方向正交,从最大程度上封堵渗漏通道,从而降低坝基岩体渗漏量,保证坝基渗透稳定。
何旭东[5](2020)在《金沙江白格特大型滑坡失稳机理研究》文中提出白格滑坡发生于2018年10月11日和2018年11月3日,间隔24天先后发生两次特大型滑坡,并两次形成堰塞体阻断金沙江。虽未直接造成人员伤亡,但因堰塞湖水位上涨和堰塞湖泄洪,导致金沙江上、下游乡镇部分房屋损坏,道路、桥梁冲毁,耕地被淹没,造成上、下游较大次生灾害和经济损失,并产生了巨大的社会影响。在环青藏高原,高地壳隆升速率、高海拔和高地震烈度地区开展滑坡发育分布特征和成因机理研究还有很多问题值得探索。特别是随着川藏铁路、川藏高速公路和水电工程的相继规划、建设,针对区域滑坡的发育特征及失稳机理的研究亟需开展,为川藏铁路、公路建设沿线边坡防治提供一定的参考价值。在眉山地质工程勘察院实习期间,参加了白格滑坡的野外现场调查工作。通过相关查阅文献和资料,采用现场地质调查、钻探、遥感影像解译、数值模拟和后期变形监测等方法,查明白格滑坡的工程地质条件,阐明白格滑坡的变形发展历程,分析白格滑坡的失稳机理。所得认识主要如下:(1)通过对白格滑坡地质条件进行详细的调查,得出白格滑坡位于金沙江深切峡谷段,河谷多为“V”型谷,滑坡发育于金沙江右岸(西藏岸)陡-缓-陡的台阶状岸坡。滑坡受后缘的波罗-木协断层(F14)影响,斜坡上部主要为华里西期侵入的蚀变碎裂状蛇纹岩,中下部为元古界雄松群组变质片麻岩,白格滑坡为上部坡体岩质软下部坡体岩质硬的岩质高边坡。(2)白格滑坡为大型高位、高速的岩质滑坡。滑坡平面形态呈圈椅状,主滑体呈楔形体,剖面形态呈陡缓相间的阶状。斜坡发育3级平台:第Ⅲ级平台最大,高程约3550~3450m;Ⅱ级次之,高程约3200~3100m;Ⅰ级平台很小,高程约2970~2940m,位于滑坡剪出口。滑坡后缘高程3732m,前缘高程2882m,前后高差约850m,剪出口位置位于金沙江面以上,高程约为3000m。滑坡纵向长约1600m,最大宽度约700m,平均宽度约550m,平均厚度45m,主滑方向82°~102°。(3)对现场变形破坏迹象进行了详细勘察,根据滑坡形态和变形特征,将滑坡体分滑源区(A1、A2),刮铲区(B1、B2),堆积区(C),涌浪影响区(D),滑坡影响区(K1、K2、K3)。根据滑源区岩性的差异,细分为左滑源区(A1)、右滑源区(A2)两个亚区;由于刮铲程度不同分为主刮铲区(B1)和次刮铲区(B2);滑坡影响区根据位置关系分为后缘不稳定区(K1),下游侧不稳定区(K2)和上游侧不稳定区(K3)三个亚区。(4)基于现场调查,得出不利的坡体结构为滑坡形成的不良地质条件,金沙江河谷的河流下切侵蚀、降雨和地震都对斜坡的演化起到明显不利于影响,导致斜坡局部破坏,逐步形成边坡破坏边界。滑坡及形成分为三个阶段:后缘滑移和沉降下错阶段;坡体裂缝发展、贯通,锁固段形成阶段;锁固段剪切破坏-滑坡高速滑动阶段。(5)通过滑坡区岩石物理力学试验得出:华里西期侵入蛇纹岩内摩擦角为31.3°,内聚力为3.22MPa,抗剪能力低,单轴抗压强度14.45MPa;元古界雄松群组片麻岩的内摩擦角45°,内聚力21.3MPa,抗剪能力高,单轴抗压强度45.01MPa;二者的力学性质差异与地形条件是片麻岩演化形成锁固段的根本原因。其中蚀变的蛇纹岩遇水易软化,岩体强度急剧降低。(6)选取白格滑坡Ⅰ-Ⅰ工程地质剖面,采用FLAC-3D6.0软件对滑坡进行建模进行了模拟,结果表明:(1)白格滑坡未完成下切时,初始应力总体上从坡表向里增大,最大主应力为-61Mpa。在河谷完成下切时,最大主应力为-37Mpa,边坡在河流下切侵蚀过程中,边坡发生了明显的侧向和垂向卸荷,最大主应力降低了24Mpa。在河谷未下切前,最小主应力为压应力,最小主应力为-21.7Mpa。河谷完成下切后,最小主应力中既有压应力同时也存在拉应力,在边坡河谷处,应力减小,最小主应力为-14.2Mpa,在坡顶和斜坡的中上部的坡表,出现了拉应力区域,大小约为0.023Mpa。越靠近金沙江方向,坡表的最小主应力变化较大,深部位置变化较小。表明卸荷作用主要发生在临空条件较好的坡表,且卸荷分带明显。(2)在地震工况下,加剧了坡体的变形。在坡体的F14断层附近出现了明显的拉张裂缝,由于蛇纹岩的力学性质较差,蛇纹岩中出现有条带状的应力集中带。在蛇纹岩和片麻岩交界的地方,出现了局部鼓胀,坡体整体处于稳定状态。(3)在降雨工况下,表层地下水的汇集,增加了岩土体的容重,坡体表层的第四系和全风化的蛇纹岩渗透性较好,利于雨水下渗。斜坡上部的蛇纹岩在雨水加载、强度软化和水力作用下,出现局部失稳。在滑坡的剪出口,塑性区逐渐沿着强卸荷底界向上贯通,但未形成贯通面。坡体的片麻岩充当了“挡墙”作用。(4)在降雨和地震作用后,上部蛇纹岩在重力的作用下,坡体后缘的沉降加剧,拉张裂缝加深。坡体中部的片麻岩无法承受坡体上部的荷载,塑性区贯通,滑坡失稳。失稳后,由于坡体具有良好的临空条件,上部陡部在坡体具备了较大的能量,向N90°E方向金沙江失稳,并沿线刮铲坡土体表面,在金沙江的对面四川岸形成了涌浪区,最后堵塞金沙江,形成了堰塞湖。
刘浩[6](2020)在《类砂岩材料单节理岩体卸荷力学特性研究》文中研究说明卸荷岩体工程往往表现为一个或多个方向的卸载,卸荷作用使岩体的承载能力发生改变甚至失稳,影响岩体工程的安全与稳定。岩石在卸荷条件下的力学特性与加载条件下不尽相同,将加载条件下的强度准则、破坏理论等应用于卸荷岩体中并不符合实际情况,尤其是对节理、裂隙岩体表现得更为明显。为克服不易重复取样的困难,深入研究节理岩体卸荷力学特性,研制了类岩石材料,并在此基础上确定了包含不同倾角单节理试件的制备方法,以室内试验为主要手段开展了三轴压缩试验、三轴卸荷试验,分别对单节理岩体加载、卸荷力学特性进行了研究。同时以PFC3D软件开展了三轴加卸荷数值模拟研究,综合室内试验、数值模拟的三轴加卸荷力学特性研究内容,得出以下结论:(1)基于正交配比试验得到一种类岩石材料制备方法。按正交设计方案通过室内试验测得各组材料物理力学性质,以配比核心影响因素为自变量,以目标原岩物理力学性质为因变量,提出了确定类岩石材料最佳配比的经验公式。(2)常规三轴加载试验下,单节理岩体强度、峰值应变随围压等级增大而线性增大,弹性模量随围压增大而增大,泊松比随围压增大而减小。节理岩体破坏形态表现为压剪破坏,破坏面沿节理面贯穿。(3)三轴卸荷试验下,卸围压过程中轴向应力随围压降低而逐渐降低,径向应变随着围压的降低而逐渐增大,且变化速率均逐渐增大。相同围压条件下,卸荷强度大于加载强度。相比加载破坏,卸荷破坏下岩样的粘聚力值更低,而内摩擦角更大。岩样破坏形态以沿节理面张剪破坏为主。(4)节理倾角对岩样的力学性质具有较大影响,节理倾角从0°增加到90°,岩样加卸荷强度均呈U型变化。
王晓兰[7](2020)在《卸荷岩体断裂损伤机理及稳定性分析 ——以西藏如美水电站右坝肩边坡为例》文中研究指明伴随着我国经济的高速发展,山区各类基础设施建设造成的滑坡、崩塌等事件频繁发生,危害严重,给人民生命财产安全及工程建设安全造成了极大的威胁。改革开放以来,我国大力发展水电事业,而在水利水电工程建设过程中常因开挖边坡浅层岩体而形成大量的高边坡。开挖劣化了岩体边坡的质量、强度等,改变了其结构和荷载条件,是诱发大量边坡失稳的重要因素之一。针对卸荷岩体边坡的稳定性问题,本文以如美水电站右坝肩边坡为研究案例,探究卸荷岩体断裂损伤机理及对卸荷边坡的稳定性进行分析。通过对研究区内地形地貌、地层岩性、地质构造、风化特征等进行了详细了解后,本文应用数值模拟手段,开展卸荷应力及微裂纹的分布、联系细尺度微裂纹分布的岩体宏观损伤因子及边坡整体断裂带形成模拟的研究工作,获得的理论成果与工程结论,如下所示:(1)基于PFC2D构建离散元边坡数值模型,在边坡模型中开展分阶段开挖模拟试验,试验结果得出监测点处颗粒集合体的表征元内微裂纹及卸荷应力变化量,前两阶段产生量均大于后两阶段,表明前两阶段开挖对边坡整体的影响较大。通过统计分析结合试验结果得出细观卸荷应力变化量与宏观损伤因子变化量之间的定量关系式,获得了岩体边坡开挖卸荷后应力变化与岩体破裂程度的定量评价。(2)基于ABAQUS开展卸荷边坡的裂纹扩展数值模拟试验,试验结果得到卸荷边坡存在的潜在滑动面为,在2、3号缓倾断层处发生岩桥破坏,在3号缓倾断层于开挖面剪出口剪出。通过损伤因子变化量分布等值线图得出开挖面及断层尖端的附近区域损伤程度较大,该部分区域发生断裂破坏的可能性较大。基于ABAQUS与PFC2D开展卸荷边坡断裂失稳数值模拟试验,得出有限元ABAQUS数值模拟结果与边坡预估结果基本一致,最终沿2、3号断层发生滑移-拉裂式断裂失稳;离散元PFC2D数值模拟结果表明边坡模型内以拉张破坏为主,推测出边坡在宏观上最终将发生滑移-拉裂式断裂失稳。(3)基于PFC2D开展单轴压缩数值模拟试验,进行细观参数标定。不断调试细观参数,当调试为最佳细观参数时,结果得出岩石材料单轴压缩数值模拟试验与室内单轴压缩试验的应力-应变曲线基本吻合、基本物理力学参数相对误差非常小、破坏模式基本一致。(4)基于PFC2D开展三轴压缩与三轴卸荷数值模拟试验,试验结果得出岩石材料数值模拟试验与室内试验的应力-应变曲线在峰前阶段基本相符。在峰后阶段,三轴压缩数值模拟试验表现出明显的脆性特征,三轴卸荷数值模拟试验表现出应变软化现象。得出数值模拟试验与室内试验的峰值强度与弹性模量的相对误差值都很小,得出数值模拟试验中岩样最终发生剪切断裂。
丛怡[8](2020)在《加卸荷路径下硬岩破坏面形貌宏细观解译及破裂机制研究》文中指出深部岩体工程开挖是一个复杂的加、卸荷过程,由此诱发的工程灾害屡见不鲜。对于岩石卸荷破坏机理的研究,传统方法多是在宏观尺度下进行,岩石内部细观结构没有得到足够的重视。随着测试技术手段的提高,从细观结构角度对岩石破坏演化过程进行表征成为可能。破坏面作为岩石变形破坏过程的记录,蕴含着丰富的破坏细观信息,通过分析岩石破坏面可追溯破坏本质。现阶段对不同卸荷路径下岩体破坏面蕴含破坏机理信息解译不足,本文基于大理岩加、卸荷破坏试验和数字图像处理技术,探索破坏面三维形貌与破坏机理之间的相应关联,利用三维颗粒流仿真试验对大理岩破坏过程的裂纹演化机制与破坏面形貌特征进行定量表征,构建基于破坏面形貌特征的岩石破坏本构模型。论文主要研究成果如下:(1)通过大理岩加、卸荷破坏试验,分析卸荷路径下大理岩变形破坏全过程力学特性,诠释围压及卸荷速率对弹性模量的影响,给出岩样脆性指数随围压及卸荷速率增加的变化规律。试验表明:卸荷速率一定时,卸荷应力水平越高,岩样损伤应力与峰值应力越大;卸荷应力水平一定时,随卸荷速率增加,损伤应力、损伤应变与峰值应力、峰值应变均减小。卸围压过程中,围压-弹模曲线由线性逐渐变为非线性关系,且非线性特征随卸荷速率的增加逐渐减弱,相同卸荷速率下弹模减小量随卸荷初始围压的增加明显增大。10MPa~40MPa围压下脆性指数σB均随卸荷速率增加而增大,且40MPa围压下随卸荷速率增加脆性指数波动性最大。(2)通过加、卸荷路径下大理岩破坏面三维形貌扫描分析发现,随卸荷速率增加,破坏面测点高程值分布趋于集中,且卸荷应力水平越高,测点高程正态拟合相关系数越高;幅度参数Sa与分形维数D随围压增加而减小,且两者与围压均呈线性关系;幅度参数Sa与分形维数D随卸荷速率的增加而增大。随围压与卸荷速率增加,较大的幅度参数Sa对应较大的脆性指数σB;随幅度参数Sa增大,岩样粘聚力c总体呈降低趋势,内摩擦角φ呈增大趋势。分形维数D与破坏面幅度参数存在线性联系,较高的幅度参数对应于较大的分形维数;分形维数D随破坏面粗糙度系数JRC3D的增加而增加,二者呈二次正相关关系。(3)建立大理岩加卸荷破坏的三维颗粒流仿真模型,给出颗粒流仿真试验卸荷速率(MPa/step)与室内试验卸荷速率(MPa/s)之间的转换关系为1MPa/s=0.007MPa/step;基于相对位移场特征,对加、卸荷路径下颗粒流仿真试验三维破坏面进行二次筛选及验证。三维颗粒流仿真试验表明,加载过程中张拉裂纹数量明显高于剪切裂纹数量,且剪切裂纹扩展滞后于张拉裂纹;相比加荷试验,卸荷路径下张拉、剪切裂纹数目均减少;随卸荷速率增加,张-剪裂纹比呈增大趋势;峰值应力前,随卸荷速率增加,裂纹数量急剧减小,卸荷速率对试样破坏的影响体现在裂纹扩展速度上,峰值应力后,随卸荷速率增加,瞬时动能逐渐增大,卸荷速率对试样破坏的影响体现在破坏剧烈程度上。通过分析数值模型的破坏面特征发现,卸荷路径破坏面张-剪裂纹比均大于加荷路径,且围压越高增长幅度越大;破坏面张-剪裂纹比与幅度参数、分形维数D均呈线性正相关关系。(4)基于大理岩破坏面形貌特征,定义损伤变量d为同一网格间距下破坏面分形维数极小值与分形维数极大值的比值,考虑岩石变形过程中围压对弹性模量的影响,建立加、卸荷路径下修正的硬岩破坏本构模型。本构模型计算的理论曲线与试验曲线吻合程度较高,能够描述大理岩变形过程的整体性状及强度随围压变化的特征。
董昱霞[9](2020)在《高温后岩石加卸载变形及强度特性研究》文中研究说明深部岩体通常处于高温、高地应力作用环境,人为施工扰动行为将引起深部岩体处于典型的卸荷过程。因此研究深部岩体在高地应力、高温及强开采扰动等因素影响下的力学性能和变形破坏特征对资源安全开采、地下工程施工安全有着极其重要的理论指导意义。本文分别对高温作用后的红砂岩、页岩进行单轴、三轴加、卸荷试验,并对其力学行为、变形破坏强度特征进行了研究。具体研究内容如下:(1)对高温后的红砂岩和页岩分别进行了单轴压缩试验,结果表明:随着作用于岩石温度升高,红砂岩的弹性模量和峰值强度呈下降趋势,当温度为800℃时,红砂岩的峰值应变则大幅增加,其破坏形式表现为轴向劈裂和局部剪切破坏。而页岩的抗压强度随温度升高呈快速降低趋势,其弹性模量和峰值应变整体上也呈下降趋势,其破坏形式多呈剪切破坏,且作用于岩样的温度越高破碎程度越剧烈。(2)对高温后的红砂岩和页岩进行三轴压缩试验,结果表明:围压越大,红砂岩和页岩的峰值强度和峰值应变均呈增大趋势;另随着作用于岩样的温度升高,红砂岩峰值应变快速增加,说明高温使得岩石的塑性性质增强,当T≤400℃,红砂岩峰值强度小幅增加,当T≥600℃时红砂岩峰值强度则快速降低,多为剪切破坏。而页岩对高温更为敏感,其峰值强度和峰值应变均随作用温度升高而减小,呈脆性破坏,温度越高破碎程度越大,破坏面越复杂。(3)对高温后的红砂岩进行三轴卸荷试验,结果表明:三向卸荷条件下,红砂岩的峰值强度、峰值应变均随围压增加而变大,横向和体积应变围压柔量增速远大于轴向围压柔量,进一步说明在卸荷试验中红砂岩是由扩容、碎胀导致的岩石破坏;另随着作用于岩石温度越高,其轴向峰值应变、横向峰值应变均呈增大趋势,红砂岩卸荷扩容特征越明显,粘聚力和内摩擦角均变小,破坏形态主要表现为剪切破坏,且在局部区域伴有纵向劈裂破坏,即为剪切和轴向劈裂混合型破坏。(4)在岩石单轴压缩试验过程中同步进行了声发射试验,结果表明:当岩样加载进入塑性屈服阶段后,声发射信息变得非常活跃并出现个别峰值,当加载应力达到峰值前后,声发射信号最为强烈,出现多个峰值,此时岩样发生了破裂。对比不同温度条件下的声发射累计振铃计数率,可以发现高温作用后的红砂岩在峰后阶段出现了斜率绝对值减小情况,这说明高温作用使红砂岩由脆性转换为弹塑性的特征。而页岩随着作用温度越高,其加载过程中声发射信息越少,这说明高温作用使得页岩在加载前其内部已经产生了大量的新裂隙,以致在加载过程破裂信号减少。(5)对高温后的红砂岩和页岩在单轴、三轴加卸荷试验过程中的能量演化规律进行了研究,对单位岩样在应力峰值点、破坏点时所吸收的外界输入总能量、储存的弹性应变能、耗散能随围压和温度的变化规律进行了分析;另通过引入偏平面上的破坏形状函数,基于能量演化理论建立了复杂应力状态下岩石的强度准则,得到了主应力空间岩石的空间破坏曲面,该准则可以较好地描述岩石在p-q平面上呈现的非线性特征,并能保证在偏平面上具有光滑外凸的特征。该文共有图192张,表8个,参考文献90篇。
朱子涵[10](2020)在《损伤破裂大理岩动静态再承载特性试验研究》文中指出地下工程开挖过程中,围岩体不可避免地承受卸荷和循环荷载等因素的扰动,损伤破裂围岩的力学性质是决定围岩承载能力和地下工程稳定性的重要因素之一。因此,研究经卸荷/循环荷载作用后的损伤岩体声发射特征、损伤演化、力学性能和能量耗散,对于地下高效安全生产具有重要意义。本文中利用经卸荷和循环荷载试验制备损伤的大理岩作为研究对象,其中卸荷损伤大理岩试样通过设置不同卸荷路径、卸荷点和卸荷速率制备,循环荷载损伤大理岩通过设定不同循环次数和上限应力得到,然后基于MTS815.03电液伺服岩石力学试验系统和霍普金森压杆系统(SHPB),对损伤大理岩试样展开静动态单轴压缩试验,其中在静态单轴压缩试验过程中运用声发射技术进行声发射监测。所得主要结论如下:(1)卸荷试验中,围压卸至0处体积应变为正时,可制备卸荷损伤破裂岩样,体积应变在卸荷过程中分为体积应变稳定段、缓慢减小段、扩容显着段3阶段。(2)卸荷点越大,累计振铃计数越小;随着卸荷点的增加,声发射b值整体呈上升趋势;损伤岩样的声发射b值随归一化轴向应变的增大,可分为缓慢增加、急剧增大和快速下降3阶段。(3)卸荷损伤大理岩静、动态单轴抗压强度及弹性模量均随损伤变量增加而呈负指数函数衰减,且脆性破坏特征趋于不明显;无论是静载还是动载,岩样的破碎程度随损伤变量增加显着增加,碎块数目增加而块度减小,相同损伤程度下,动载破坏的破碎程度明显高于静载条件,应变率效应显着。(4)临界损伤变量Dc=0.17将大理岩的动、静态力学特性的对比关系分为两个阶段:损伤变量较小时,动态增强因子稳定在1.5左右,动弹性模量快速下降而静弹性模量变化不显着;损伤变量大于Dc时,动态增强因子急剧增大,而动静态弹性模量则趋于一致。(5)当D<0.343时,反射能占比随损伤变量增加逐渐增大,透射能不断衰减,但透射能占比大于反射能占比,破碎吸能占比在10%上下浮动,其数值约为13J;当D>0.343时,反射能和破碎吸能占比逐渐增加,透射能不断衰减,此时透射能占比小于反射能。碎块弹射动能随损伤变量的演化规律仍然需要进一步的研究。本论文有图77幅,表10个,参考文献132篇。
二、卸荷岩体力学特性研究的试验条件(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、卸荷岩体力学特性研究的试验条件(论文提纲范文)
(1)卸荷岩体力学试验研究进展与展望(论文提纲范文)
1 室内岩石三轴卸荷试验 |
1.1 常规三轴卸荷试验 |
1)应力路径对岩石卸荷力学特性的影响 |
2)卸荷速率对岩石卸荷力学特性的影响 |
3)时间效应对岩石卸荷力学特性的影响 |
1.2 多源测试技术在岩石卸荷力学试验中的应用 |
1)超声波测试技术在卸荷力学试验中的应用 |
2)声发射技术在卸荷力学试验中的应用 |
3)CT扫描技术在卸荷力学试验中的应用 |
1.3 岩石多场耦合三轴卸荷试验 |
1.4 岩石真三轴卸荷试验 |
2 工程岩体开挖卸荷物理模型试验 |
2.1 边坡工程岩体开挖卸荷模型试验 |
2.2 地下工程岩体开挖卸荷模型试验 |
3 工程岩体现场开挖卸荷试验 |
3.1 工程岩体现场真三轴卸荷试验 |
3.2 开挖卸荷岩体工程现场监测 |
4 结论与展望 |
(2)灰岩卸荷损伤抑制效应及机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 卸荷损伤效应研究现状 |
1.2.2 卸荷路径对岩体力学特性及能量演化影响研究现状 |
1.2.3 卸荷损伤岩体加固方法及理论研究现状 |
1.3 有待进一步研究的问题 |
1.4 论文主要研究内容及方法 |
1.4.1 论文主要研究内容 |
1.4.2 论文主要研究方法 |
1.5 论文试验流程及技术路线 |
1.5.1 试样的选取及制备 |
1.5.2 试验仪器设备 |
1.5.3 试验方案设计 |
1.5.4 论文技术路线 |
1.6 本章小结 |
第2章 不同卸荷应力路径对灰岩力学特性的影响 |
2.1 灰岩的基本力学性质分析 |
2.2 不同卸荷应力路径下灰岩的力学特性分析 |
2.2.1 应力—应变曲线分析 |
2.2.2 强度和变形参数影响分析 |
2.2.3 卸荷损伤灰岩破坏特征分析及破坏模式总结 |
2.2.4 卸荷损伤灰岩能量密度占比分析 |
2.2.5 卸荷损伤灰岩损伤变量分析 |
2.3 本章小结 |
第3章 加固作用对卸荷损伤灰岩力学特性影响分析 |
3.1 初始卸荷量对加固后卸荷损伤灰岩力学特性分析 |
3.1.1 应力—应变曲线分析 |
3.1.2 强度和变形参数影响分析 |
3.2 加固量级对卸荷损伤灰岩加固效果分析 |
3.2.1 应力—应变曲线分析 |
3.2.2 强度和变形参数影响分析 |
3.3 加固作用对卸荷损伤灰岩破坏特征影响分析 |
3.3.1 岩样破坏特征分析 |
3.3.2 岩样破坏模式总结 |
3.4 本章小结 |
第4章 加固作用对灰岩卸荷损伤抑制机理分析 |
4.1 加固作用对灰岩加卸载响应比影响分析 |
4.2 加固作用对卸荷损伤灰岩能量演化规律影响分析 |
4.3 加固作用对卸荷损伤灰岩损伤变量影响分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 卸荷损伤及加固抑制机制数值模拟分析 |
5.1 PFC的基本理论与基本方程 |
5.2 损伤发育及加固抑制数值模型的建立 |
5.2.1 数值模型建立 |
5.2.2 细观参数标定 |
5.3 卸荷损伤发育过程细观分析 |
5.4 加固作用对卸荷损伤发育抑制的细观分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论及展望 |
6.1 创新点 |
6.2 主要研究结论 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)节理岩体力学特性尺寸效应与各向异性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 节理岩体试样物理力学试验研究 |
1.3 节理岩体尺寸效应研究 |
1.3.1 节理岩体尺寸效应物理力学试验研究 |
1.3.2 节理岩体尺寸效应数值模拟研究 |
1.3.3 节理岩体尺寸效应其它研究方法 |
1.4 节理岩体各向异性研究 |
1.4.1 节理岩体各向异性力学试验研究 |
1.4.2 节理岩体各向异性数值模拟研究 |
1.4.3 节理岩体各向异性理论研究 |
1.5 节理岩体力学参数确定 |
1.5.1 室内试验和现场原位试验法 |
1.5.2 经验分析法 |
1.5.3 数值模拟方法 |
1.5.4 解析方法 |
1.5.5 反分析法 |
1.6 本文主要研究思路 |
1.6.1 现存问题及拟解决思路 |
1.6.2 主要研究内容及研究路线 |
2 断续单组节理岩体尺寸效应与各向异性物理力学试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 试样设计及试验方案 |
2.2.1 试样设计与制作 |
2.2.2 试验设备与加载条件 |
2.3 岩体试样变形特性 |
2.3.1 模型尺寸对岩体试样应力-应变曲线影响 |
2.3.2 节理倾角对岩体试样应力-应变曲线影响 |
2.4 岩体试样贯通特性 |
2.4.1 模型尺寸对岩体试样贯通模式影响 |
2.4.2 节理倾角对岩体试样贯通模式影响 |
2.5 岩体试样力学特性 |
2.5.1 模型尺寸对岩体试样力学参数影响 |
2.5.2 节理倾角对岩体试样力学参数影响 |
2.6 岩体试样力学参数尺寸效应与各向异性关系 |
2.7 本章小结 |
3 考虑岩体尺寸效应与各向异性的损伤本构模型研究 |
3.1 引言 |
3.2 考虑岩石尺寸效应的细观损伤本构模型 |
3.2.1 岩石细观损伤本构模型建立 |
3.2.2 岩石细观损伤本构模型验证 |
3.3 考虑节理岩体尺寸效应与各向异性的宏细观耦合损伤本构模型 |
3.3.1 节理岩体宏细观缺陷耦合损伤变量计算 |
3.3.2 节理岩体宏细观耦合损伤本构模型建立 |
3.3.3 节理岩体宏细观耦合损伤本构模型验证 |
3.4 本章小结 |
4 二维随机节理岩体尺寸效应与各向异性数值模拟研究 |
4.1 引言 |
4.2 数值模拟方法 |
4.2.1 RFPA~(2D)基本原理 |
4.2.2 RFPA~(2D)有效性验证 |
4.3 二维随机节理岩体表征单元体各向异性研究 |
4.3.1 研究方法 |
4.3.2 结果分析 |
4.3.3 讨论 |
4.4 围压对二维随机节理岩体尺寸效应影响 |
4.4.1 研究方法 |
4.4.2 结果分析 |
4.4.3 讨论 |
4.5 围压对二维随机节理岩体各向异性影响 |
4.5.1 研究方法 |
4.5.2 结果分析 |
4.6 二维随机节理岩体等效力学参数确定 |
4.7 本章小结 |
5 节理面识别与等效岩体三维随机节理网络模型构建 |
5.1 引言 |
5.2 工程背景 |
5.2.1 工程概况 |
5.2.2 岩体力学性质 |
5.3 基于ShapeMetriX3D两河口节理结构参数化模型 |
5.3.1 两河口边坡岩体节理面识别 |
5.3.2 节理面优势组划分 |
5.3.3 节理面几何参数确定 |
5.4 三维随机离散节理网络模型构建 |
5.5 三维随机离散节理面优势组划分 |
5.6 等效岩体三维随机节理网络模型构建 |
5.6.1 RFPA~(3D)基本原理 |
5.6.2 三维随机节理网络模型构建 |
5.7 本章小结 |
6 三维随机节理岩体等效力学参数确定 |
6.1 引言 |
6.2 等效岩体三维随机节理网络模型校核 |
6.2.1 基于等效岩体三维随机节理网络模型力学参数研究 |
6.2.2 基于广义Hoek-Brown强度准则岩体力学参数估算 |
6.2.3 等效岩体三维随机节理网络模型校核 |
6.3 数值试验旋转模型建立 |
6.3.1 三维坐标轴旋转理论分析 |
6.3.2 三维数值试验模型旋转 |
6.4 三维随机节理岩体等效力学参数确定 |
6.4.1 三维随机节理岩体空间等效力学参数确定 |
6.4.2 等效弹性模量主值和主方向计算 |
6.5 基于正交试验岩体力学参数敏感性分析 |
6.5.1 正交试验方案 |
6.5.2 数值模拟计算方案和结果 |
6.5.3 极差分析 |
6.5.4 方差分析表和显着性检验 |
6.6 本章小结 |
7 节理岩体各向异性本构模型及工程应用 |
7.1 引言 |
7.2 各向异性理论模型和等效力学参数 |
7.2.1 弹性本构模型 |
7.2.2 正交各向异性剪切屈服准则建立 |
7.3 研究背景及模型建立 |
7.4 小湾水电站进水口右岸边坡变形和剪切屈服区计算 |
7.4.1 岩体等效力学参数确定 |
7.4.2 小湾水电站进水口右岸边坡变形计算 |
7.4.3 开挖引起的小湾水电站进水口右岸边坡剪切屈服区计算 |
7.5 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)如美水电站坝基岩体渗流及防渗范围分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 前言 |
1.1 工程概况 |
1.2 选题依据及研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 裂隙岩体渗透性研究现状 |
1.3.2 岩体渗透结构研究现状 |
1.3.3 坝基渗漏与防渗的研究现状 |
1.3.4 地下水数值模拟研究现状 |
1.4 研究内容、研究思路及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 研究思路及技术路线 |
第2章 坝址区工程地质环境条件 |
2.1 自然地理 |
2.1.1 地理位置 |
2.1.2 气象水文 |
2.2 区域地质特征 |
2.2.1 区域地貌 |
2.2.2 区域构造及地震 |
2.3 坝址区工程地质条件 |
2.3.1 地形地貌 |
2.3.2 地层岩性 |
2.3.3 坝区地质构造 |
2.3.4 水文地质条件 |
2.3.5 物理地质现象 |
2.4 小结 |
第3章 坝基岩体结构及渗透结构特征 |
3.1 坝址区结构面规模分级 |
3.2 坝址区Ⅲ级和Ⅳ级结构面发育特征 |
3.2.1 Ⅲ级结构面发育特征 |
3.2.2 Ⅳ级结构面发育特征 |
3.3 坝址区Ⅴ级结构面发育特征 |
3.3.1 左岸陡倾裂隙发育特征 |
3.3.2 右岸陡倾裂隙发育特征 |
3.4 坝基岩体结构特征 |
3.4.1 左岸坝基岩体结构特征 |
3.4.2 右岸坝基岩体结构特征 |
3.5 岩体渗透结构类型及其特征 |
3.5.1 岩体渗透结构类型定义 |
3.5.2 如美不同卸荷带的渗透结构类型及其渗流性 |
3.6 小结 |
第4章 坝基岩体渗透特性研究 |
4.1 坝基岩体压水试验成果分析 |
4.1.1 常规压水试验 |
4.1.2 高压压水试验 |
4.2 裂隙岩体渗透系数张量研究 |
4.2.1 裂隙岩体渗透系数张量计算原理 |
4.2.2 坝基岩体渗透张量计算 |
4.3 渗透系数的综合选取 |
4.4 小结 |
第5章 坝址区渗流场三维数值模拟 |
5.1 计算模型的建立 |
5.1.1 模型范围的确定 |
5.1.2 模型介质类型及参数 |
5.1.3 模型计算单元与边界条件概化 |
5.1.4 模型的空间离散 |
5.2 模拟方案及模型验证 |
5.2.1 模拟方案 |
5.2.2 模型验证 |
5.3 不同工况下的模拟对比分析 |
5.3.1 天然渗流场分析 |
5.3.2 水库蓄水条件下渗流场分析 |
5.3.3 水库蓄水+防渗帷幕工况下渗流场分析 |
5.4 坝基岩体渗漏量预测与评价 |
5.5 小结 |
第6章 坝基防渗范围分析与评价 |
6.1 防渗标准的确定 |
6.2 帷幕的设计要求 |
6.3 如美坝基防渗帷幕范围分析 |
6.4 小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得学术成果 |
(5)金沙江白格特大型滑坡失稳机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 前言 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 斜坡结构特征及分类研究 |
1.2.2 斜坡失稳机理及类型划分 |
1.2.3 滑坡形成机理量化研究方法 |
1.3 主要研究内容、思路及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 研究思路及技术路线 |
第2章 研究区工程地质条件分析 |
2.1 自然地理 |
2.1.1 地理位置 |
2.1.2 气象水文 |
2.2 区域地质特征 |
2.2.1 区域地貌 |
2.2.2 区域构造 |
2.2.3 新构造运动及地震 |
2.3 滑坡区工程地质条件 |
2.3.1 地形地貌 |
2.3.2 地层岩性 |
2.3.3 地质构造 |
2.3.4 水文地质条件 |
2.3.5 岩体风化卸荷 |
2.4 人类工程活动 |
第3章 滑坡基本特征及形成机制定性分析 |
3.1 滑坡基本形态及规模 |
3.2 滑前斜坡结构特征 |
3.3 滑坡结构特征 |
3.3.1 滑源区特征 |
3.3.2 刮铲区特征 |
3.3.3 涌浪影响区特征 |
3.3.4 滑坡影响区特征 |
3.4 滑坡变形特征 |
3.4.1 基于光学卫星影像的历史形变定性分析 |
3.4.2 滑坡启动区特征 |
3.4.3 滑坡主滑区特征 |
3.4.4 滑坡阻滑区特征 |
3.4.5 滑坡堆积区特征 |
3.5 白格滑坡形成因机制分析 |
3.5.1 滑坡影响因素分析 |
3.5.2 滑坡形成机制定性分析 |
第4章 滑坡区岩体物理力学试验研究 |
4.1 岩石物理力学实验 |
4.1.1 岩土体密度实验 |
4.1.2 岩石含水率试验 |
4.2 岩石力学及变形特性研究 |
4.2.1 岩石直接剪切强度试验研究 |
4.2.2 岩石单轴压缩应力-应变全过程试验研究 |
4.3 岩石物理力学试验综合分析及物理力学参数取值 |
4.3.1 岩石物理力学试验综合分析 |
4.3.2 岩石物理力学参数取值 |
第5章 白格滑坡失稳机理数值模拟研究 |
5.1 计算模型的建立 |
5.1.1 模型的建立 |
5.1.2 模型的范围 |
5.1.3 模型介质及参数 |
5.1.4 计算方案 |
5.1.5 边界条件及网格划分 |
5.2 初始应力场模拟 |
5.3 地震条件下边坡变形破坏特征分析 |
5.3.1 地震波的选取 |
5.3.2 应力场分析 |
5.3.3 位移特征分析 |
5.3.4 剪应变分析 |
5.4 降雨条件下边坡变形破坏特征分析 |
5.4.1 应力场特征分析 |
5.4.2 位移特征分析 |
5.4.3 剪应变特征分析 |
5.4.4 塑性区分布分析 |
5.5 斜坡演化模式分析 |
5.6 滑坡失稳机理数值模拟研究 |
5.6.1 应力场特征分析 |
5.6.2 变形场特征分析 |
5.6.3 破坏特征分析 |
5.6.4 滑坡形成机理综合分析 |
5.7 小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
(6)类砂岩材料单节理岩体卸荷力学特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 课题的提出及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 类岩石材料研究现状 |
1.2.2 卸荷试验研究现状 |
1.3 以往研究存在的问题与不足 |
1.3.1 类岩石材料研究的不足 |
1.3.2 卸荷试验研究的不足 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 研究方法与技术路线 |
2 类岩石材料配比试验研究 |
2.1 概述 |
2.2 原岩参数测试 |
2.3 配比试验设计 |
2.3.1 原料选取 |
2.3.2 正交试验配比设计 |
2.3.3 完整试件制备 |
2.4 类岩石材料物理力学性质试验研究 |
2.4.1 密度测定 |
2.4.2 单轴压缩试验 |
2.4.3 巴西劈裂试验 |
2.4.4 试验结果 |
2.5 类岩石材料最佳配比确定 |
2.5.1 敏感性分析 |
2.5.2 最佳配比求解 |
2.5.3 最佳配比检验 |
2.6 本章小结 |
3 单节理岩体常规三轴压缩试验研究 |
3.1 概述 |
3.2 试验方案及设备 |
3.2.1 单节理岩体试件制备 |
3.2.2 试验设备介绍 |
3.2.3 常规三轴压缩试验方案 |
3.3 单节理岩体三轴压缩特性分析 |
3.3.1 常规三轴压缩试验数据 |
3.3.2 常规三轴压缩应力应变曲线 |
3.3.3 单节理岩体三轴压缩强度特性分析 |
3.3.4 单节理岩体三轴压缩变形特性分析 |
3.3.5 单节理岩体三轴压缩破坏特性分析 |
3.4 本章小结 |
4 单节理岩体三轴卸荷试验研究 |
4.1 概述 |
4.2 试验方案及设备 |
4.3 单节理岩体三轴卸荷特性分析 |
4.3.1 三轴卸荷试验数据 |
4.3.2 三轴卸荷试验应力应变曲线 |
4.3.3 单节理岩体三轴卸荷强度特性分析 |
4.3.4 单节理岩体三轴卸荷变形特性分析 |
4.3.5 单节理岩体三轴卸荷破坏特性分析 |
4.4 节理倾角对岩体卸荷力学特性的影响 |
4.5 单节理岩体三轴加卸荷力学特性对比分析 |
4.5.1 加卸荷试验强度特性对比分析 |
4.5.2 加卸荷试验变形特性对比分析 |
4.5.3 加卸荷试验破坏特性对比分析 |
4.6 本章小结 |
5 单节理岩体三轴加卸荷数值模拟研究 |
5.1 概述 |
5.2 数值模拟试验方案 |
5.2.1 PFC3D简介 |
5.2.2 数值试验方案 |
5.2.3 数值试验模型 |
5.3 常规三轴压缩模拟及参数标定 |
5.3.1 数值试验参数标定 |
5.3.2 三轴压缩数值试验力学特性 |
5.4 恒轴向变形卸围压模拟试验 |
5.4.1 三轴卸荷数值试验力学特性 |
5.4.2 数值与室内试验卸荷力学特性对比 |
5.4.3 三轴加卸荷数值试验力学特性对比 |
5.5 本章小结 |
6 结论 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)卸荷岩体断裂损伤机理及稳定性分析 ——以西藏如美水电站右坝肩边坡为例(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 岩石卸荷损伤的基础性研究 |
1.2.2 岩石卸荷损伤的数值模拟研究 |
1.2.3 岩质边坡稳定性研究现状 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 研究区概况 |
2.1 地理位置 |
2.2 地形地貌 |
2.3 地层岩性 |
2.4 地质构造 |
2.5 岩体风化、卸荷特征 |
2.5.1 风化特征 |
2.5.2 卸荷特征 |
2.5.3 风化、卸荷标准和对应关系 |
2.6 地表破坏特征 |
2.7 区域岩体物理力学参数 |
2.8 本章小结 |
第3章 基于PFC2D测量圆内的参量计算方法 |
3.1 离散元PFC2D简介 |
3.1.1 颗粒离散元基本理论 |
3.1.2 接触模型 |
3.1.3 PFC2D测量圆 |
3.2 测量圆内卸荷应力计算方法 |
3.3 测量圆内损伤因子计算方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 PFC2D数值模拟分析 |
4.1 PFC2D细观参数标定 |
4.1.1 构建单轴压缩试验数值模型 |
4.1.2 参数标定 |
4.1.3 单轴压缩数值试验结果对比分析 |
4.2 三轴压缩数值模拟试验 |
4.2.1 应力-应变分析 |
4.2.2 破坏模式分析 |
4.3 三轴卸荷数值模拟试验 |
4.3.1 应力-应变分析 |
4.3.2 破坏模式分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 岩体内部细观机理分析 |
5.1 构建模型 |
5.1.1 构建离散元边坡数值模型 |
5.1.2 开挖方案 |
5.1.3 构建表征元模型 |
5.2 表征元内微裂纹演化特征 |
5.3 细-宏观参数的演化规律 |
5.3.1 卸荷应力演变过程 |
5.3.2 损伤因子演变过程 |
5.3.3 卸荷应力变化量-损伤因子变化量的定量关系 |
5.4 本章小结 |
第6章 卸荷岩体边坡断裂数值模拟分析 |
6.1 扩展有限元简介 |
6.2 卸荷边坡的裂纹扩展数值模拟 |
6.2.1 构建有限元边坡数值模型 |
6.2.2 分级开挖的数值模拟结果分析 |
6.2.3 卸荷边坡稳定性预估 |
6.3 断裂失稳数值模拟分析 |
6.3.1 基于ABAQUS的岩体边坡断裂失稳数值模拟 |
6.3.2 基于PFC2D的岩体边坡断裂失稳数值模拟 |
6.3.3 数值模拟对比分析 |
6.4 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得学术成果 |
(8)加卸荷路径下硬岩破坏面形貌宏细观解译及破裂机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
变量注释表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究的背景、意义和目的 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 岩石卸荷破坏力学特性研究 |
1.2.2 岩石卸荷破坏面表征方法研究 |
1.2.3 岩石卸荷破坏数值模拟研究 |
1.2.4 岩石卸荷破坏本构模型研究 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 硬岩破坏力学特性及破坏面三维形貌表征 |
2.1 硬岩加、卸荷室内试验 |
2.1.1 试验准备 |
2.1.2 试验方案 |
2.1.3 力学特征分析 |
2.2 破坏面三维形貌扫描试验 |
2.2.1 投影栅线法基本原理 |
2.2.2 破坏面三维形貌采集 |
2.2.3 破坏面几何模型建立 |
2.3 破坏面三维形貌表征 |
2.3.1 测点高程分布规律 |
2.3.2 幅度参数特征 |
2.3.3 粗糙度系数分布规律 |
2.3.4 破坏面分形维数计算 |
2.4 本章小结 |
第3章 硬岩破坏面三维形貌特征解译 |
3.1 破坏面测点高程分布规律 |
3.1.1 加荷破坏测点高程分析 |
3.1.2 卸荷破坏测点高程分析 |
3.2 破坏面三维形貌与力学特性关系 |
3.2.1 形貌参数与围压关系分析 |
3.2.2 形貌参数与卸荷速率关系分析 |
3.2.3 形貌参数与力学参数关系分析 |
3.3 破坏面三维形貌与能量演化关系 |
3.3.1 加荷破坏能量分析 |
3.3.2 卸荷破坏能量分析 |
3.4 破坏面分形维数与统计参数关系 |
3.4.1 分形维数与幅度参数关系分析 |
3.4.2 分形维数与粗糙度系数关系分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 硬岩破坏颗粒流仿真及三维形貌重构 |
4.1 颗粒流仿真试验 |
4.1.1 颗粒流程序基本理论 |
4.1.2 颗粒流细观参数校核 |
4.1.3 颗粒流仿真试验方案 |
4.2 硬岩破坏颗粒流仿真定量卸荷方法 |
4.3 硬岩破坏颗粒流仿真破坏面重构方法 |
4.3.1 相对位移场特征 |
4.3.2 相对位移拟合法 |
4.3.3 相对角度拟合法 |
4.3.4 三维破坏面重构 |
4.4 本章小结 |
第5章 硬岩破坏裂纹演化机制与破坏面细观特征 |
5.1 硬岩破坏细观力学特征 |
5.2 硬岩破坏位移场特征 |
5.3 硬岩破坏力链分布特征 |
5.4 硬岩破坏裂纹演化机制 |
5.4.1 加荷破坏裂纹特征 |
5.4.2 卸荷破坏裂纹特征 |
5.5 硬岩破坏细观能量特征 |
5.5.1 细观能量定义 |
5.5.2 瞬时动能特征 |
5.5.3 瞬时断裂能特征 |
5.6 硬岩破坏面细观特征 |
5.6.1 破坏面三维形貌参数分析 |
5.6.2 破坏面裂纹发育特征 |
5.6.3 破坏面三维形貌与裂纹发育关系 |
5.7 本章小结 |
第6章 基于破坏面形貌特征的硬岩破坏模型 |
6.1 基于破坏面形貌特征的硬岩模型构建 |
6.1.1 基于Weibull分布的硬岩本构模型 |
6.1.2 基于破坏面形貌特征的变量改正 |
6.1.3 基于修正变量的硬岩模型构建 |
6.2 基于破坏面形貌特征的模型参数确定 |
6.3 基于破坏面形貌特征的本构模型应用 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及科研工作 |
致谢 |
(9)高温后岩石加卸载变形及强度特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究内容及技术路线 |
2 试验系统及试验方案 |
2.1 试样制备及物理特性 |
2.2 试验系统 |
2.3 试验方案 |
2.4 本章小结 |
3 高温作用后岩石单轴压缩试验分析 |
3.1 高温作用后岩石矿物成分变化 |
3.2 单轴压缩下岩样力学特性试验分析 |
3.3 单轴压缩下岩样变形破裂过程中声发射特征分析 |
3.4 单轴压缩下岩样破裂特征分析 |
3.5 本章小结 |
4 高温作用后岩石三轴压缩试验分析 |
4.1 三轴压缩下岩石的力学特性试验分析 |
4.2 三轴压缩下岩样变形破裂过程中声发射特征分析 |
4.3 高温作用后岩样三轴压缩破裂特征分析 |
4.4 三轴压缩下红砂岩和页岩的强度特征分析 |
4.5 本章小结 |
5 高温作用后红砂岩卸荷力学特性及破裂特征 |
5.1 红砂岩三轴加卸荷力学试验分析 |
5.2 三轴卸荷作用下红砂岩的强度特征 |
5.3 高温冷却后红砂岩卸荷条件下破裂模式 |
5.4 本章小结 |
6 岩石变形破坏过程中的的能量演化及强度特征 |
6.1 能量计算方法 |
6.2 高温冷却后岩石加、卸荷条件下的能量演化 |
6.3 基于应变能的强度准则 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(10)损伤破裂大理岩动静态再承载特性试验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景与研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究内容及技术路线 |
2 峰前卸荷条件下大理岩变形演化规律及破坏耗能特征 |
2.1 概述 |
2.2 大理岩岩样峰前卸荷试验 |
2.3 卸荷点及总体方案 |
2.4 卸荷变形特征 |
2.5 破坏耗能特征 |
2.6 本章小结 |
3 卸荷损伤大理岩声发射特征及静态再承载破坏耗能特征 |
3.1 概述 |
3.2 试验方案与设备 |
3.3 加载过程中岩石声发射特征 |
3.4 基于声发射参数的损伤演化规律 |
3.5 静态再承载破坏耗能特征 |
3.6 本章小结 |
4 卸荷损伤大理岩动静态再承载力学特性试验研究 |
4.1 概述 |
4.2 卸荷损伤试验 |
4.3 卸荷损伤大理岩静态压缩破坏试验 |
4.4 卸荷损伤大理岩动态破坏试验 |
4.5 动静力学特性对比分析 |
4.6 本章小结 |
5 循环加卸载损伤大理岩动态再承载特性试验研究 |
5.1 概述 |
5.2 等荷载循环加卸载损伤试验 |
5.3 循环荷载损伤大理岩动力学试验 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
四、卸荷岩体力学特性研究的试验条件(论文参考文献)
- [1]卸荷岩体力学试验研究进展与展望[J]. 李建林,黄天柱,张恒宾,邓华锋. 三峡大学学报(自然科学版), 2022(01)
- [2]灰岩卸荷损伤抑制效应及机理研究[D]. 李涛. 三峡大学, 2021
- [3]节理岩体力学特性尺寸效应与各向异性研究[D]. 武娜. 大连理工大学, 2020
- [4]如美水电站坝基岩体渗流及防渗范围分析研究[D]. 钟正恒. 成都理工大学, 2020(04)
- [5]金沙江白格特大型滑坡失稳机理研究[D]. 何旭东. 成都理工大学, 2020(04)
- [6]类砂岩材料单节理岩体卸荷力学特性研究[D]. 刘浩. 北京交通大学, 2020(03)
- [7]卸荷岩体断裂损伤机理及稳定性分析 ——以西藏如美水电站右坝肩边坡为例[D]. 王晓兰. 成都理工大学, 2020(04)
- [8]加卸荷路径下硬岩破坏面形貌宏细观解译及破裂机制研究[D]. 丛怡. 青岛理工大学, 2020(01)
- [9]高温后岩石加卸载变形及强度特性研究[D]. 董昱霞. 中国矿业大学, 2020(01)
- [10]损伤破裂大理岩动静态再承载特性试验研究[D]. 朱子涵. 中国矿业大学, 2020