岩石力学与工程学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

岩石力学与工程学报 2014年第S1期杂志 文档列表

锦屏二级上游调压室洞室群开挖支护动态设计与研究2593-2599

摘要：锦屏二级上游调压室工程布置大断面、高竖井的巨型洞室群,为确保在较为复杂的地质条件下工程建设期的围岩稳定和运行期衬砌结构安全,采用三维离散元数值分析软件3DEC,结合现场揭露的地质情况,主要针对调压室竖井进行开挖及支护动态优化分析,计算成果基本与实际监测数据匹配,起到指导工程设计的作用。提出一整套动态设计的工作流程及方法和计算分析和参数选取方法的建议,并展示3DEC软件和离散单元法对结构面控制型工程的应用效果,可为类似工程提供有益参考。

斜倾厚层山体滑坡启动机制的模型试验研究2600-2604

摘要：首先分析鸡尾山斜倾厚层岩质滑坡视向滑动的成因机制,对前期的滑坡物理模型进行优化;开展土工离模型试验,重现滑坡失稳过程;研究斜倾厚层岩质滑坡视向滑动的变形破坏特征,对斜倾厚层岩质滑坡视向滑动的"后部块体驱动–前缘关键块体瞬时失稳"的破坏模式进行验证。试验结果显示,滑坡模型在73 g时发生破坏,与前期80 g破坏的试验具有较好的重复性,节理化的滑坡模型与岩体结构完整的滑坡模型相比,更易于发生变形破坏;内侧滑块大部分残留堆积在滑动面上,外侧滑块视向滑动、高位剪出。随着离心加速度的增大,模型后部块体首先出现蠕滑现象,前缘块体阻滑作用明显;当加速度达到73 g时,前缘块体被突然视向挤出,诱发后部块体沿滑面产生滑移;滑坡的初始变形破坏过程是由渐进破坏向瞬时破坏转变的过程,经历蠕滑变形–节理张拉–滑面滑动–前缘撞击–视向偏转–高位剪出–碰撞解体–静止堆积。

考虑顶管施工过程的地面沉降控制数值分析2605-2610

摘要：顶管施工扰动周围土体,从而引起地面沉降或建筑物的损坏,尤其在高水位软土地层中。为了减小曲线顶管施工对邻近土体的扰动和建筑物的影响,以地面沉降为控制目标,进行施工参数优化,达到较好的控制效果。采用数值模拟方法,通过调整顶管的摩阻力、机头压力、土体抗力,模拟得到地表沉降的大小。研究发现,当摩阻力为10 kPa,机头压力为0.18 MPa,土体抗力为15 kPa时,地面沉降值最小,能够满足周围环境和施工安全的要求,结论可为类似工程设计施工提供参考。

导洞超前开挖施工性态空间效应分析2611-2619

摘要：围岩变形机制及稳定性控制是隧道施工过程中关键技术之一。针对导洞超前开挖施工性态空间效应,采用有限差分软件FLAC3D模拟分析隧道施工过程中围岩变形规律,并与全断面法、上下台阶法作对比分析。研究表明:导洞超前开挖施工引起的水平收敛、拱顶沉降位移变化速率最小,开挖形成临空面之后产生的水平收敛和拱顶沉降值最小,有利于隧道围岩的稳定;水平收敛值随隧道埋深、侧压力系数的增大呈线性增大;拱顶沉降值随埋深的增大呈线性增大,随侧压力系数的增大呈非线性增大趋势;隧道埋深越大,水平收敛、拱顶沉降先行位移占总位移比例越大;侧压力系数越大,水平收敛先行位移所占比例越大,而拱顶沉降先行位移所占比例越小。结合宜巴(宜昌至巴东)高速公路石门垭隧道施工现场监测数据,验证所得结论的可靠性,可为同类工程借鉴,具有一定的科学意义和工程实用价值。

平顶山矿区地应力分布规律与空间区划研究2620-2627

摘要：深埋地下工程往往面临着高地应力环境,在研究平顶山矿区区域地质构造演化规律的基础上,通过搜集平顶山矿区多组深部岩体地应力实测资料,得出矿区范围内地应力场的分布规律。按平顶山矿区地应力场类型和分布特点对其进行空间区划,将整个矿区划分为三部分,分别为西南部I区(自重应力场为主)、中部II区(构造应力场为主,水平构造应力影响微弱)和东部III区(构造应力场为主,且水平构造应力影响显著),并对每个分区的地应力分布特征及与地质构造的关系进行深入研究。为验证空间区划结果的科学性和合理性,采用空心包体应力解除法对9个测点进行现场地应力测试,结果表明:现场实测结果与空间区划结果具有较好的一致性。研究结果可为平顶山矿区井田开拓、巷道布置与支护设计等工程实践提供可靠的基础参数,提高工程设计的科学性、合理性与可靠性。

充气截排水滑坡治理数值模拟研究2628-2634

摘要：依据充气排水原理和非饱和渗流理论,提出在后缘水入渗路径上设置充气孔进行充气排水,从而形成非饱和截水帷幕的滑坡治理方法。气排水过程属于多项渗流问题,是一个非常复杂的气–水两相流过程,以渗流力学为基础,建立气–水两相渗流模型描述流体在地层中真实的物理过程。通过有限元方法对充气截排水方法的可行性和影响截排水效果的影响因素进行模拟分析。分析得出如下结论:气体主要沿着水位降低的方向扩散,后缘来水的渗流方向大部分发生改变而流向坡面,充气排水形成的非饱和区截排水效果良好;气排水存在启动压差,渗透系数越小,启动压差越大;充气气压越大,截排水效果越好;渗透系数和孔隙率对截排水效果无影响。

雅鲁藏布江街需水电站巨型危岩体基本特征及防治措施2635-2640

摘要：高位危岩体对水电工程的施工安全和正常运营具有显著影响,尤其是规模较大且位于开挖线以外的大型危岩体,大型设备难以到达且加固难度较大,其治理方案对地质勘探提出更高要求。雅鲁藏布江上游河谷深切,边坡高陡,在街需水电站左坝肩发育一大型危岩体,约37.5万方,通过查明危岩体的赋存边界、连通状态、等效参数,采用定性和定量方法综合确定危岩体整体和局部稳定性、失稳方式,并提出了针对性的治理措施,这对巨型危岩评价思路和防治措施,具有一定指导意义。

白鹤滩拱坝基础垫座方案优化研究2641-2648

摘要：白鹤滩高拱坝地基地质条件复杂,需要设计大范围的垫座以改善受力条件。目前关于拱坝地基和坝肩处理措施的研究大多依赖工程经验,尚没有完整、可靠的垫座评价准则。提出拱坝垫座设计的综合优化方法,通过分析垫座对坝体的影响及垫座自身的稳定性,找到最优的设计方案。该方法综合坝体位移、应力、屈服区、抗滑安全度等因素,采用不平衡力分析坝踵开裂,采用塑性余能范数(PCE)评价垫座整体稳定。不平衡力是结构局部失稳后的度量,能够有效地预测裂纹扩展部位和方向。余能范数是不平衡力的标量范数,可用于判断结构的整体稳定性。对比4种垫座设计方案,通过对坝体位移、坝踵开裂、垫座整体稳定和抗滑安全度的分析,确定将垫座视为坝体、垫座上游侧设缝为白鹤滩拱坝垫座的最优设计方案。

碾压混凝土温度场分析中层面模拟的复合单元法2649-2654

摘要：碾压混凝土层面的模拟是温度场仿真分析中的难点。基于复合单元法的基本原理,建立针对碾压混凝土(RCC)温度场分析的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,层面含于复合单元之中,划分网格时不予考虑,使网格的生成大大简化,减少了计算模型的规模。复合单元中可含有由层面分割而成的任意形状的子单元,每个子单元各有一组用于插值的映射节点温度,而层面上的温度值则由其相邻的2个子单元的映射结点温度计算得到。复合单元中映射子单元的结点温度求解过程与传统有限元法类似,不含层面的单元自动退化为常规有限单元,因而复合单元法计算程序可以方便地与传统有限元分析程序融合,简单模型算例验证了该算法的正确性。

利用各向异性软岩筑高混凝土面板堆石坝关键技术研究2655-2661

摘要：首先在混凝土面板堆石坝工程中提出各向异性软岩筑坝的概念,与纯粹的软、硬岩筑坝予以区别。通过研究各向异性软岩之绿泥石片岩和其衍生堆石料,揭示各项异性软岩的物理力学特性。然后,在硬岩、砂砾石筑坝坝体主要分区示意图的基础上,提出各向异性软岩筑坝坝体主要分区示意图及相关施工措施。以新疆某水电站面板堆石坝工程为例,就该坝址区特殊的地形地质条件,对标准断面3种分区方案建立三维模型,辅以非线性有限单元法数值仿真,并对结果进行分析、比较,给出推荐方案,达到充分利用当地各向异性软岩的目的。

基于混凝土多轴强度的高土石围堰防渗墙安全性研究2662-2669

摘要：塑性混凝土材料广泛用于水工建筑物基础的防渗处理中,尤其在高土石围堰防渗墙中得到了较大规模的应用,但其材料试验方法及结构计算中所采用的安全评判标准尚无相应的规程规范。以往常采用土石料的三轴压缩试验方法获取塑性混凝土的变形及强度参数,并采用应力水平衡量围堰塑性混凝土防渗墙的安全性。但应力水平由土体三轴压缩状态引入,其多用于适应莫尔库仑摩擦强度理论的散粒体材料安全状态的评判,对于应力状态复杂的深防渗墙混凝土材料宜通过混凝土强度理论进行安全复核。通过对高土石围堰防渗墙应力状态的分析,引入包含混凝土多轴强度的安全度准则,以白鹤滩大坝上游高土石围堰防渗墙为例,利用三维有限元分析,比较基于应力水平与安全度准则评价防渗墙安全性的差异,表明安全度准则较应力水平能更为灵敏地反映防渗墙安全性态,认为在三轴受压状态下应力水平尚能较好的反映防渗墙的安全状态,但在拉应力较明显的条件下宜采用基于混凝土多轴强度的安全度准则进行复核。

弯曲河道洪水冲刷重力式护管挡墙稳定性分析2670-2676

摘要：护管挡墙受洪水冲刷破坏是沿河管道水工保护结构(护管挡墙)水毁的主要类型。针对目前工程中遇到的弯曲河道处重力式护管挡墙在洪水冲刷下的破坏现象,根据护管挡墙的结构特征和实际受力状态,综合考虑洪水冲刷、挡墙基底浮托力、渗透压力、墙底侧向淘蚀深度以及洪水水位骤降幅度等因素,导出护管挡墙受洪水冲刷稳定性系数和墙底侧向极限淘蚀宽度计算式,并探讨和分析各相关因素对挡墙稳定性的影响。结果表明:墙前受洪水离心作用使挡墙在洪水水位缓慢上涨期间向河内水平滑移失效的可能性降低,挡墙基底浮拖力、渗透压力和墙底侧向淘蚀等均使挡墙倾覆失效可能性增大,挡墙前后水位差大小与挡土墙抗倾覆能力呈非正比关系。文中所导公式及分析思路和方法能适用于沿河重力式护管挡墙稳定性分析,可为类似工程问题的设计与研究提供理论参考。

三峡库区龚家方崩滑体涌浪物理原型试验与数值模拟对比研究2677-2684

摘要：利用物理试验对数值模拟结果的有效性和准确性进行验证,是国内外检验新的数值模拟模型的通用方法。利用三峡库区龚家方崩滑体涌浪物理原型试验结果,对基于水波动力学的崩滑体涌浪数值模拟方法进行对比研究。研究表明:数值模拟再现物理试验中波浪的相互作用过程,2方法的波高测点波高过程线吻合性较好。数值模拟得到的定量值与物理试验有一定误差,误差来源于涌浪源模型。基于水波动力学的涌浪灾害数值模拟方法具有有效性和准确性。该方法可为长距离大范围的河道涌浪灾害预警预测提供科学依据,将是相关领域未来发展的主流,研究结论将有利于基于水波动力学的崩滑体涌浪数值模拟方法的推广与应用。

室内地下空间基础补偿原理初探2692-2697

摘要：讨论将补偿基础用于室内建造地下空间的原理与方法,提出考虑活荷载影响的室内地下空间补偿原理及相应的活荷载地基应力影响系数,根据该原理,增建地下室新增荷载将被基坑开挖移去的土重和以地坪活荷载影响为主的先期固结压力的一部分所补偿。初步研究和应用实例显示,将补偿法应用于既有建筑室内地下空间开发是可行的,适当控制开挖深度和新增荷载,室内基坑开挖和地下空间建造引起的地基扰动和变形可以被控制在较小范围内,从而降低对既有建筑造成损害的风险。

地下水位变化对砂土边坡地震动力响应的影响研究2698-2706

摘要：研究地下水作用下边坡的地震动力响应,对边坡的工程抗震设计具有重要的指导意义。基于边坡的有限元仿真分析和室内振动台试验,研究地下水位变化对边坡地震动力响应的影响规律,研究表明:沿着边坡高度的增加,最大水平加速度放大系数与最大水平位移随着地下水位的升高均呈现出增大的趋势,与无水时相比,地下水的存在使坡面水平位移最大增大2.35倍;水位的升高导致边坡有效应力降低,且边坡地下水位最高时在远场地震动作用下最大有效应力比无水时降低63%,近场地震动作用下降低64%,对边坡的稳定极为不利;地下水对坡脚抗剪能力的影响存在一个临界水位,超过此临界水位时其对边坡抗剪能力的影响逐渐减弱;将室内振动台试验结果与数值模拟的结果进行对比,验证文中数值模拟结果的准确性。

软土地基中地下连续墙用作基坑围护的变形特性分析2707-2712

摘要：由于地下连续墙结合内支撑围护结构的系统刚度较大,其变形特性有异于柔性支撑结构。为了更好地研究连续墙的变形特性,对连续墙不同位置处的墙身侧向位移、土体沉降、支撑轴力等进行现场监测。分析软土地区地下连续墙结合内支撑围护结构的监测资料发现,墙身侧向位移达到最大值的深度介于开挖深度He-3 m和He+1 m之间,随着系统刚度的增大,最大桩身位移dhm/He值分布较为离散但有减小的趋势;墙后土体的沉降呈先增大后减小的趋势,在距离开挖距离x/He值为0.67附近时,土体沉降达到最大值,随着L/He(L为测点沿基坑纵向方向上距基坑端部的距离值)值的增大,土体平面应变比(PSR)呈先增大后保持稳定的趋势,在基坑边角附近处,PSR值为0.71,当L/He值为3.0时,PSR值接近于1;第1,2道混凝土支撑轴力值在安装第3,4道支撑时有减小的趋势,第3,4道支撑卸载时第1,2道支撑的轴力值有增大的趋势。

设垃圾坝填埋场平移破坏可靠度分析2713-2719

摘要：在考虑垃圾土物理力学参数随机性的条件下,研究设垃圾坝垃圾填埋场抵抗平移破坏的稳定性。对设垃圾坝垃圾填埋场采用梯形–三楔体方法和可靠度分析方法,考虑垃圾土重度、内摩擦角及黏聚力作随机变量并且服从独立正态分布,通过一次二阶矩法可以得到垃圾填埋场边坡稳定性的可靠度指标。研究发现,岩土结构可靠度分析广泛要求可靠度指标达到3.0,为了满足这一要求,不同的破坏模式对安全系数的要求不尽相同。综合这2个指标(安全系数和可靠度指标)能够更好地评估设垃圾坝填埋场边坡的稳定性。

地震波入射角对盆地地震反应影响的数值分析2720-2727

摘要：利用二维时域非线性场地地震反应分析程序,针对不同坡角的盆地,利用不同峰值、不同卓越频率、不同入射角度的Ricker波作为输入基岩的SH波,研究地震波入射角、卓越频率以及盆地坡角对盆地地表地震反应的影响,研究表明:盆地地表加速度峰值(PGA)比例系数的最大值不一定出现在地震波垂直入射时,而大致在5°~25°之间,按垂直入射得出的计算结果在某些部位可能偏于不安全,在场地地震安全性评价工作中应适当考虑地震波入射角对场地地表地震反应的影响,综合确定场地地震动参数;同时,随着地震波入射角的增大,加速度反应谱峰值有减小的趋势;入射地震波卓越频率越大,对盆地地表加速度峰值有影响的地震波入射角变化范围越小;随着入射地震波卓越频率的增大,同一测点的加速度反应谱曲线逐渐向左"走移";盆地坡角对盆地地表加速度峰值分布模式有重要的影响,当盆地坡角较小时,盆地边缘处的地震反应最为强烈,而盆地中部地表的地震反应相对较弱,随着盆地坡角的增大,反应强烈位置逐渐远离盆地边缘向中部转移。