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岩石力学与工程学报 2007年第A01期杂志 文档列表

岩石力学与工程学报杂志岩石力学与岩石工程

爆破应力波对边坡预应力锚索的动力影响2593-2600

摘要：岩体边坡爆破振动对高刚度的预应力锚索的破坏事故迫使设计与施工人员予以关注,然而这一问题由于其复杂性与地质条件的随意性使研究的难度大大超出目前常用的经典研究手段与方法的能力范围,应用先进的计算机数值仿真试验技术对不同爆破单响药量、不同岩体阻尼下,距爆区不同距离处不同预应力吨位的预应力锚索的动态响应特性进行探索性研究,得到一些初步量化规律,可借鉴于其他工程设计与施工。

隧道施工对临近桩基影响的三维数值分析2601-2607

摘要：通过与两阶段分析方法的对比,表明所采用的三维整体数值分析方法能够有效地模拟隧道施工对临近桩基的影响。在此基础上建立三维弹塑性模型,模拟实际的施工过程,从整体上研究黏性土地基中桩–土–隧道三者间的作用特征。计算结果表明：隧道施工对临近桩基影响显著,桩体的变形和受力性态不仅与隧道施工工况有关,而且也与桩基的位置、长度和数目紧密相关;桩基的存在改善局部区域内土体的受力状态,但也加剧此处土体的变形;桩体沿隧道轴线方向的弯矩数值较大且分布曲折,长桩尤为明显;群桩可以显著提高隧道施工过程中桩体的受力性能。

岩体流-固耦合的Taylor展开随机有限元模拟2608-2612

摘要：采用等效连续介质模型,引入介质渗透系数张量与介质体积应变之间的函数关系式,建立能反映介质中孔隙压力与骨架变形非线性耦合作用的数学模型。视模型中的参数为随机变量,采用Taylor展开随机有限元法对该模型进行数值模拟,研究参数具有随机性情况下耦合场中孔隙压力、有效应力、位移等场变量的随机分布特征及孔隙压力、位移等场变量对参数的灵敏度。数值算例可检验所提出方法的有效性。

岩石裂隙渗流与法向应力耦合的复合单元模型2613-2619

摘要：首先,基于复合单元原理,建立渗流与法向应力耦合分析的复合单元模型,该模型前处理简便快捷,可含有一组或几组有明确定位的裂隙面,且可考虑裂隙面与相邻岩块的流量交换;然后,采用两场交叉迭代算法,对岩石裂隙的渗流场与应力场进行耦合分析。模型中视岩石裂隙为虚拟的＂充填介质＂,采用＂充填模型＂将有充填和无充填的岩石裂隙统一处理,并进行裂隙面开度与其法向有效应力关系的推导。依据的耦合机制为：法向应力的作用导致裂隙面开度的变化,从而引起裂隙面导水系数的改变,以至渗流场的改变,从而反过来影响应力场。算例分析表明法向应力作用会引起裂隙岩体的渗透不均匀性：局部区域的渗透坡降、扬压力和渗透流速显著增大。研究结果表明在裂隙岩体中进行渗流与应力耦合分析的重要性。

兖州矿区立井井筒破坏机制的理论分析2620-2626

摘要：通过对兖州矿区的工程地质水文地质的分析可知,立井井筒破坏的主要原因为井筒周围底部含水层的压缩,且含水层水头的降低与立井井筒的破坏直接存在一定的规律,底部含水层的压缩在立井井筒内产生附加应力,此附加应力造成立井井筒的变形破坏,通过拉格朗日法对立井井筒的破坏过程进行数值模拟,通过计算得到立井井筒破坏过程中各个影响因素的变化规律,从而得到立井井筒的破坏规律,为兖州矿区立井井筒破坏的治理提供理论基础,而且在立井井筒的破坏机制分析及防治方面发挥重要的作用。

基于AHP的模糊评判法在边坡稳定性评价中的应用2627-2632

摘要：在对常用边坡稳定性评价方法广泛研究的基础上,分析常用边坡稳定性分析方法存在的一些缺陷,针对其复杂性和局限性,建立边坡稳定性评价的模糊层次分析模型。该模型在建立评价指标体系的基础上,将层次分析法和模糊数学理论结合起来,运用层次分析法确定评价指标的权重,采用模糊数学方法对边坡的稳定性进行综合评价,得出评价结论。同时,应用该评价模型对清江隔河岩水电站厂房高边坡的稳定性进行分析评价,验证模型的正确性。结果表明,使用该模型可以使边坡稳定性评价更全面、更科学、更符合实际,该方法简便可行,结论可靠,具有一定的优越性,为决策者提供有力的参考和支持。

各向异性油藏渗流的有限元数值模拟2633-2640

摘要：为使模拟计算更加接近实际情况,将油水井作为油藏的内边界处理,建立各向异性油藏单相流体渗流问题的有限元方程。在此基础上利用八节点四边形等参元,结合伽辽金有限元方法对渗流方程在空间域上离散,采用全隐式时步格式在时间域上离散。对单相流体的平面单向流、各向异性油藏平面径向流的有限元解和解析解进行对比,得到了地层中不同位置处的压力变化和产量变化规律。研究结果表明,有限元模拟的结果与解析解相比很接近,这充分说明所建立的模型和计算程序是正确的。该研究成果可用来指导油井的实际生产,对预测油井的产能变化具有重要意义。

分形介质饱和渗流应力耦合数值模拟研究2641-2647

摘要：基于介质骨架、固体颗粒以及水是可压缩的这一假设,推导出饱和的渗流应力耦合控制方程组。采用加权残值法对耦合方程组进行有限元离散,并推导相应的弹塑性矩阵。对耦合计算中的渗透系数分形模型展开讨论,综述采用分形维描述多孔介质和裂隙介质渗透系数方面研究的进展。最后,在给出的固结算例中采用一个较为实用的分形渗透系数模型,该模型可模拟渗透系数随介质变形而变化。数值计算的结果显示出良好的规律性,可以提高对耦合试验观测现象的理解。

拉伸载荷下准脆性材料微裂纹损伤宏细观损伤变量关系初探2648-2653

摘要：给出一种建立拉伸载荷下准脆性材料微裂纹损伤宏细观损伤变量关系的方法,用于发展连续损伤力学和细观损伤力学思想相结合的损伤力学模型。通过假设宏观损伤分析和细观损伤分析所得到的有效模量等价得到宏细观损伤变量的联系,将宏观损伤变量赋予与细观损伤机制相关的物理意义,并以单轴拉伸为例表明这种分析方法的可行性。

基于松动圈-位移增量监测信息的高地应力下洞室群岩体力学参数的智能反分析2654-2662

摘要：考虑到高地应力下洞群围岩力学行为独特性和深部地下工程研究需要,提出大型洞室群岩体参数的智能反演新方法。该方法是采用弹脆塑性本构CWFS模型,以分步开挖引起的松动圈和位移增量监测信息为输入,首先通过参数敏感性分析确定待反演的参数,再建立位移增量–松动圈深度的联合适应度函数,用进化神经网络–遗传算法求得待反演参数的数值,并进行后续开挖引起的位移演化的灰色关联度分析和松动圈的实测值与计算值对比对反演结果进行检验的反分析方法。用该方法对具有高地应力特征的拉西瓦水电站花岗岩地下洞室群围岩的力学参数进行了反演,通过地下洞室群的第2～6层开挖引起的位移增量和松动圈的测试值,反演求出相关5个岩体力学参数的值。用反演所得的参数值对第7步开挖引起的位移增量和松动圈变化进行计算分析,结果表明该方法的正确性。

模拟岩石材料破坏的有限元方法2663-2668

摘要：介绍一种能够模拟岩石材料破坏过程的有限元方法,该方法引入单元分裂和界面分离技术描述破坏引起的材料几何拓扑结构变化,采用接触单元表征破坏界面,借助动态松弛方法完成求解。该有限元方法主要针对岩石材料的张拉和剪切两种破坏形式,通过计算实例验证该方法的适用性。

基于功能系统分析技术的葵岗隧道围岩施工方案选择研究2669-2677

摘要：基于价值工程中的功能系统分析技术,结合专家知识和群决策（DSS）技术,对高速公路隧道施工方案的优化选择方法进行研究,建立一个针对不同围岩类别的施工方案优化理论模型。然后结合一个具体案例（葵岗隧道施工优化）来阐述该模型的应用。实践证明,这种模型很适合大型隧道工程的施工方案优化选择决策。

盐岩渗透性影响因素研究综述2678-2686

摘要：由于盐岩具有极低的渗透性（渗透率小于10-20 m2）,很多国家将盐岩作为能源（石油、天然气）和核废料储存库的首选岩体。发达国家利用盐岩建造能源储备库技术已经相当成熟,而国内尚处于研究阶段。盐岩力学特性和溶腔的稳定性研究已得到国内学者的广泛重视,而由于试验仪器精度的限制,对其渗透性的研究较少。为系统地研究盐岩的渗透性,通过总结众多国内外学者的学术观点,从内因和外因两个方面对盐岩渗透性进行分析。详细介绍盐岩的孔隙结构、孔隙率、Klinkenberg效应、毛细孔压力、应力状态等对其渗透性的影响。研究成果认为：盐岩的孔隙结构和低孔隙率是其低渗透性的根本原因,极小的孔隙半径导致在孔隙中产生很高的毛细孔压力,Klinkenberg效应、毛细管压力阻碍流体在盐岩孔隙中的运移和扩散。开挖扰动改变盐岩所受的应力状态,盐岩在偏应力作用下容易发生膨胀变形,破坏盐岩的孔隙结构,从而使渗透性显著增强。

建筑物下条带开采煤柱矸石置换开采的研究2687-2693

摘要：针对建下条采煤柱回收和井下矸石处理的重大技术难题,提出矸石置换开采。通过阐述矸石充填巷集中与分散布置对地表移动的影响、分析置换开采留设煤柱的合理宽度,最终确定在条采煤柱中央集中布置2条矸石充填巷,充填巷尺寸为4.0 m×5.0 m（宽×高）、巷间煤柱宽4.0 m;基于数值模拟方法分析置换开采留设煤柱的稳定性、条采与置换开采老顶层面上垂直应力分布,得出置换开采留设煤柱满足煤柱强度设计要求、基本顶岩层结构保持稳定的结论。并运用相关的力学理论,分析置换开采后顶板的运动和变形特征,得出基本顶不会破断,地表变形没有超过建筑物允许变形范围。设计矸石置换开采充填工艺,该研究成果已成功应用于工程实践。

多排管局部冻结冻土壁温度场特性2694-2700

摘要：上海地铁一区间隧道因施工联络通道发生工程事故导致隧道坍塌,修复工程中部分采用四排局部垂直冻结形成冻土墙,用于抵挡水土压力和嵌固完好隧道。针对冻结深度深以及冻结土层为扰动的粉质黏土、砂质粉土并承受较高承压水头这些特点,工程中对冻结壁温度场发展进行实时监测。从冻结深度、厚度方向上分析多排局部冻结排内和排外温度发展特征,并分析计算出积极冻结期排内冻土壁交圈时间、发展速度。鉴于目前计算冻土帷幕厚度公式并不适用于计算多排管冻结,引入双排管计算公式,并利用作图法推导出平均温度计算公式。利用这2个公式,分析多排局部冻结冻土壁特征,计算出积极冻结期结束时冻土壁厚度和平均温度,以及整个冻结期排外冻土壁单侧发展厚度和发展速度。

红砂岩碎石土高填方路基强夯加固时的动应力扩散及土体变形试验研究2701-2706

摘要：利用4种不同的夯击能量（840,960,1 080,1 200 kN.m）对红砂岩填土路基分别进行动应力扩散和夯后路基的沉降试验研究。试验结果表明：强夯对红砂岩填土路基的加固效果明显,动应力在水平方向上的有效加固宽度从2～3 m变化至3～4 m,在竖直方向上的有效加固深度从3.5～4.0 m变化至5.0～6.0 m;随着夯击次数的增加,动应力在有效加固范围内的增加亦更加明显,但在3～5击后基本稳定;4种夯击能量在土体中产生的变形为4.0～6.0 m的变化比较显著,但当深度超过6.0 m的之后,产生的沉降量就几乎相等,而且在不同夯击能量以及在不同夯击次数下,其最终的下沉位移在5.5 m处都为5.0～7.0 cm,因此这4种夯击能量在红砂岩碎石土高填方路基中的有效加固深度基本上都在4.0～6.0 m之间。这些试验成果可为以后同种条件下的山区公路加固提供参考。

基于突变理论的边坡安全稳定性综合评价2707-2712

摘要：由于边坡问题的复杂性,有必要对边坡的安全稳定进行综合评价。在边坡的综合评价中,评价体系的建立和评价因素权重的确定十分重要。为充分考虑边坡的现场情况,基于长期的监测资料,建立边坡安全稳定的综合评价体系。针对评价因素权重确定中的困难,把突变理论运用到边坡的综合评价中,利用突变理论在多准则评价决策中的优点,避免人为确定权重的主观性。具体实施步骤是首先对多层评价目标进行分解,在将底层评价指标进行标准量化后,运用不同突变模型的归一公式进行计算,从而计算出边坡安全总突变级数值,实现对边坡安全的综合评判。通过工程实例的计算表明,该评价方法是合理、可行的,为边坡稳定的综合评价提供新的思路。

冲积层疏排水与注浆过程中井壁应变变化规律实测研究2713-2717

摘要：为掌握冲积层疏排水及注浆加固地层过程中井壁的变形规律,开展井壁变形实测研究,获得如下规律：在冲积层疏排水过程中,井壁竖向受压,竖向压应变随疏水层水压下降而增大,与此同时井壁环向因泊松效应产生相对拉应变;相对于每次注浆前的初始状态,在注浆过程中井壁内缘有两个水平切向受拉区和两个水平切向受压区,受拉区或受压区的圆心角为90°左右,距注浆点最近和最远的两个区域受拉;注浆使井筒周围土层抬升,使井壁在竖向相对受拉,缓释了井壁内的压应力。该研究成果对指导注浆施工、保证井筒安全起到重要作用。