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贯通型锯齿状岩体结构面剪切变形及强度特征被引量：34: 2014年; 利用二维颗粒流(PFC2D)程序,模拟研究了起伏角及法向应力对贯通型锯齿状岩体结构面的剪切变形及强度影响规律。剪切变形模式可分为爬坡、爬坡啃断和啃断3种基本类型,随着锯齿起伏角和法向应力的增大,逐渐由爬坡、爬坡啃断向啃断模式演变,且这种递变随起伏角和法向应力具有近对称矩阵分布特征。爬坡变形时,结构面两侧存在少量的擦痕及伴生的羽状微裂纹,但锯齿整体损伤破裂轻微,剪应力-剪切位移曲线峰后呈现波动型塑性流动。爬坡啃断变形时,锯齿中上部被剪断,同时结构面两侧也伴生着少量的爬坡摩擦产生的羽状裂纹,剪应力-剪切位移曲线呈现较明显的非线性和波动特征。啃断变形时,锯齿基本沿其根部整体被剪断,结构面两侧间的摩擦滑动损伤不明显,剪应力峰后脆性跃落。随着起伏角及法向应力的增大,剪切破坏时所产生微裂纹、吸收及耗散能量逐渐增多。锯齿状岩体结构面的剪切强度随法向应力及起伏角的增大均近线性增加。建立了一个同时考虑锯齿状结构面爬坡和啃断效应的剪切强度经验公式,并通过边坡稳定性算例得以验证。; 黄达黄润秋雷鹏; 关键词：岩体力学结构面剪切变形剪切强度

分级卸荷量对大理岩三轴卸荷蠕变特性影响规律试验研究被引量：22: 2015年; 岩体工程如地下洞室、边坡工程等的施工,大多采用分层开挖的方式。其在开挖卸荷的过程中,特别是高应力条件下常表现出显著的时效变形特征。为探究分级卸荷量对岩石卸荷蠕变特性的影响,以雅砻江锦屏I级水电站大理岩为研究对象,开展相同初始高应力状态条件下恒轴压分级卸围压三轴卸荷蠕变试验。试验结果表明:分级卸荷量越大,大理岩破坏时偏应力越小且破裂角越大,每级荷载作用下蠕变变形趋于稳定所需时间越长,分级卸荷瞬时应变和蠕应变越大。采用Burgers模型对各试件的卸荷蠕变特性进行描述并拟合相关参数,然后对分级卸荷量与理论模型参数间的相关关系进行分析。研究成果表明,分级卸荷量越大,瞬时弹性模量值越小,且应力状态对瞬时弹性模量随分级卸荷量的变化率影响很小。根据这一规律提出瞬时弹性模量随分级卸荷量变化的计算公式;而随分级卸荷量的增大,参数η1和η1'逐渐减小,η2/G2 和η2 /G2 逐渐增大。研究成果表明分级卸荷量对大理岩卸荷蠕变特性有较大影响,在理论分析和实际工程运用中应予以重视。 2/ G2 and η2’/; 黄达杨超黄润秋刘杰; 关键词：岩石力学 BURGERS模型

基于监测量值变化速度特征的围岩稳定动态综合评判模型被引量：9: 2014年; 隧道施工中围岩力学行为受较多因素影响,考虑多因素对围岩稳定的综合评判被越来越多研究者所共识。监控量测是隧道围岩应力、变形状态最直接的反映,其变化速度特征是围岩稳定性评价的重要指标;从围岩稳定性的综合评判模型构建角度来说,所建立的模型必须考虑时间因素进行动态综合评判。据此,文章利用具有速度特征的动态综合评价模型可将评价对象速度状态和趋势融合的特点,提出了基于监测量值变化速度特征的隧道围岩稳定动态综合评判模型的构建方法和评判准则。该模型从多因素角度出发,可以全面地对多时段内被评价对象的变化速度进行测度;所采用的被评价对象变化速度状态和速度趋势计算方法使模型在短时量测或量测数据拟合程度不高时同样适用。该模型的可行性在华蓥山隧道围岩稳定判别中得到了验证,为隧道围岩稳定的综合判定提供了一种新的途径。; 杨超黄达张永兴朱倩; 关键词：围岩稳定监控量测

高应力卸荷条件下大理岩破裂面细微观形态特征及其与卸荷岩体强度的相关性研究被引量：17: 2012年; 岩石的破裂性质及破裂面的起伏粗糙特征对岩石的破裂机制及破裂面的参数取值具有重要的理论和应用意义。采用高精度的三维激光扫描和扫描电镜技术,结合分形理论,揭示高应力条件下大理岩卸荷破裂性质及破裂面的细微观形态特征,阐述主破裂面粗糙度分形维与卸荷岩体强度间的相关规律。在高应力卸荷条件下,大理岩岩样随着卸荷速率的递增宏观破裂性质由剪切、拉剪复合向张拉劈裂发展。初始围压越高卸荷速率越快,主破裂面越起伏粗糙,而初始围压越高卸荷速率越慢,主破裂面越平坦光滑。随卸荷速率的增大,微观上大理岩逐渐由穿晶剪切断裂、沿晶面张裂+穿晶剪切的复合断裂、沿晶面张裂或劈裂的变化特征。卸荷岩体的内摩擦角随破裂面粗糙程度分形维D的增大而增大,而黏聚力随D的增大而减小。; 黄达谭清黄润秋; 关键词：岩石力学卸荷

双圆盾构隧道施工偏转角对地表变形影响研究被引量：4: 2015年; 双圆盾构隧道施工中土体变形控制和纠偏控制是其主要的技术难点。在分析双圆盾构隧道施工中盾构机偏转特性的基础上,基于随机介质理论,采用坐标变换和分区域积分,推导双圆盾构隧道施工中偏转角与地表沉降和水平变形的函数关系式。通过实例计算,分析偏转角对地表变形的影响规律。结果表明:偏转将导致地表产生附加变形,使地表变形曲线由对称变为非对称;地表沉降曲线存在3个焦点(V_1,V_2和V_3),水平变形曲线存在4个焦点(H_1,H_2,H_3和H_4),每个焦点左右两边土体的附加变形方向相反。对于逆时针偏转,V_1左边和V_2,V_3之间的土体附加竖向变形为隆起,V_3右边和V_1,V_2之间的土体附加竖向变形为沉降;H_1与H_2之间、H_3与H_4之间的土体产生正的附加水平变形,而H_2与H_3之间、H_1以左和H_4以右的土体产生负的附加水平变形。最大地表沉降随偏转角增大呈非线性增加,且其位置向左移动;最大右向水平地表变形呈线性增加,最大左向水平地表变形先减小后增加;水平地表变形的平衡点逐渐向左移动。对于顺时针偏转,焦点两边土体的附加变形方向与逆时针偏转相反,且最大右向水平地表变形随偏转角增大而减小,最大地表沉降位置和平衡点逐渐向右移动。; 曾彬黄达刘杰顾东明岑夺丰; 关键词：隧道工程双圆盾构偏转地表变形随机介质理论

地形偏压隧道开挖变形特征及预加固措施被引量：14: 2012年; 在全面考虑了偏压隧道影响因素的基础上,采用FLAC对不同横坡坡度、围岩级别和侧覆土厚下的偏压隧道进行了开挖模拟,通过对隧道开挖变形特征及各关键点位移的分析,指出隧道在侧覆土厚大于20 m后基本不受偏压的影响,在侧覆土厚小于15 m时则需要在开挖前进行预加固措施。基于此,对不同工况下隧道进行的预加固措施的模拟分析,结果表明:V级围岩条件下,侧覆土小于7 m时主要需要解决的是浅埋侧反压能力不够的问题,而大于7 m后需要解决的则是深埋侧压力过大的问题,并在实际工程中得到验证。研究结论可为类似工程的设计和施工提供参考。; 杨超张永兴黄达刘小军; 关键词：FLAC 预加固

基于Copula理论岩体质量Q值及波速与变形模量多变量相关性研究被引量：6: 2014年; 以锦屏I级水电站坝址大理岩岩体原位变形试验和勘察结果为例,在分析岩体变形模量mE、纵波波速PV以及岩体质量指标Q值间的两两相关关系的基础上,利用Copula函数能够描述多变量相关性的优点,构造了拟合mE,PV和Q值间关系的最优Copula函数,并在岩体变形模量估值中进行运用。研究结果表明,三维Clayton Copula函数是拟合岩体波速PV,Q值和变形模量mE间相关关系最优Copula函数。利用构造的mE-PV-Q间关系的最优Copula函数求条件概率,可在已知岩体PV和Q值条件下计算其他方法对变形模量估值的保证率,或者计算具有一定保证率的岩体变形模量估值,得到具有最优拟合的变形模量估值。该方法建立多因素间的相关关系,使现场试验和勘察的数据得到充分利用,为建立岩体变形模量与岩体参数间相关关系及估值提供一种新的途径。; 杨超黄达张永兴; 关键词：变形模量岩体参数 COPULA理论

高围压卸荷条件下大理岩破碎块度分形特征及其与能量相关性研究被引量：42: 2012年; 高应力条件下,岩石卸荷的力学响应特征及发生机制是高地应力地区岩体工程开挖稳定性评价及控制的关键问题。基于不同卸荷速率和初始围压条件下三轴高应力大理岩卸围压试验,结合分形理论和能量原理,研究高应力卸荷条件下岩石破裂块度分布规律及其与能量耗散和释放的相关性。高应力条件下三轴卸围压大理岩试样碎块分形性质具有较强的局部性,仅在小于某一特征尺度(分形特征尺寸阈值)范围内表现出较好的分形性质,其碎块分维数均大于2,分维数随卸荷速率增大而单调减小,但初始围压对分维数的影响与卸荷速率密切相关。相对常规三轴压缩岩样,高围压下卸荷岩样虽然峰值点附近耗散和储存应变相对少得多,但其峰值前、后应变能转化速率相对大得多,特别是峰后的弹性应变能释放速率和环向膨胀消耗应变能速率。高应力卸荷条件下卸荷速率越快、初始围压越高,峰前损伤和峰后破裂贯通历时越短,峰值点处耗散应变能和储存弹性应变能越大,峰前、峰后应变能转化速率越快,破碎岩样的分形特征尺寸阈值越大,分维数越小,张性破裂程度和性质越强。; 黄达谭清黄润秋; 关键词：应变能卸荷

粗晶大理岩单轴压缩力学特性的静态加载速率效应及能量机制试验研究被引量：128: 2012年; 加载速率对岩石力学性质具有重要影响,影响的程度与岩石本身的微结构和加、卸载应力路径及状态等密切相关。基于静态加载速率范围内的9个不同等级应变率下粗晶大理岩单轴压缩试验,研究加载应变率对岩石的应力–应变曲线、破坏形态、强度、弹性模量及变形模量与应变能耗散及释放的影响规律,探讨岩石损伤演化的能量机制。根据总体积应变及裂纹体积应变与起裂及扩容应力的相关性,确定各应变率下岩石起裂及临界扩容应力。加载应变率大约以1×10-3s-1为分界点,小于该值时应力–应变曲线峰值点附近仍存在一定的塑性屈服或流动段,超过该值后表现为"折线"型。随着加载应变率的增加,岩样破裂模式由张剪型逐渐过渡到张性劈裂甚至劈裂弹射。一般而言,起裂及临界扩容应力和峰值应力均随加载速率增大而增大,且起裂及临界扩容应力越接近峰值强度,但当应变率为1×10-4～1×10-3s-1时,上述值均出现一个相对低值区间,这与粗晶大理岩的微结构特征相关。起裂应力、临界扩容应力、弹性模量及变形模量均与峰值强度线性相关。单轴压缩下峰前能量耗散量越多,强度越高,峰后可释放弹性应变能和释放速率越大,岩石的张性贯通破裂特性愈强,破裂块数越多。能量耗散使岩石损伤而强度丧失,而能量释放使岩石宏观破裂面贯通而整体破坏。; 黄达黄润秋张永兴; 关键词：岩石力学单轴压缩

基于Copula理论的岩体抗剪强度参数估值被引量：9: 2013年; 以锦屏I级水电站坝址微新大理岩岩体原位大剪试验结果为例,分析岩体质量指标与抗剪强度参数间的相关性。利用Copula理论可将边缘分布和相关结构分开研究的优点,建立小样本条件下各变量的边缘分布函数,并在分析岩体质量指标Q与抗剪强度参数f,c间相关结构特点的基础上构造拟合Q-f,Q-c间关系的最优Copula函数。对于相同岩性的同类岩体,在已知Q条件下求条件概率便可得到抗剪强度参数估值的保证率,或可计算一定保证率下的抗剪参数估值。最后运用该函数分析常用的优定斜率法、最小二乘法的保证率,并与Hoek-Brown准则估值进行比较。研究结果表明,岩体质量指标与抗剪断内摩擦因素f呈较高的正相关关系,与抗剪断黏结力c则呈较高的负相关关系,而具有对称结构的Nelsen NO 1和Nelsen NO 2则分别是拟合Q-f、Q-c间关系的最优Copula函数。常用的最优斜率法与最小二乘法由于忽略岩体质量指标与抗剪强度参数的相关性,因此造成较大的偏差,而具有保证率为0.8的抗剪强度估值与Hoek-Brown经验准则相比更接近实际值。该方法注重充分地利用现场有限的数据信息,可以得到具有一定保证率的抗剪强度参数估值,为岩体抗剪强度参数估值提供一种新的途径。; 杨超黄达张永兴吴俊宏; 关键词：岩石力学岩体抗剪强度岩体质量指标原位试验 COPULA理论

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国家自然科学基金(41172243)

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