静荷载理论在岩爆研究中的局限性及岩爆岩石动力学机理的初步分析

对围岩切应力与单轴抗压强度的比值、岩爆事件的空间分布、TBM掘进隧道的围岩稳定及超深井井壁稳定等问题的分析表明，静荷载理论在岩爆研究中的局限性是明显的。对于钻爆法开挖的硬岩隧道，岩爆应该是处于非均匀应力状态的围岩在爆炸加载波、卸载应力波及岩爆应力波多次扰动的情况下，裂纹发生大规模瞬时动力扩展的结果，这可以概括为岩爆的岩石动力学机理。卸载扰动在已开挖围岩表面附近将产生P波、S波和Rayleigh波，对围岩扰动最大的是P波和Rayleigh波。P波和Rayleigh波的性质、分布及衰减规律可以较好地解释地应力量级对岩爆的控制及岩爆事件的空间分布等。     

缓倾煤层采空区上覆岩体变形特征物理模拟研究

以贵州马达岭滑坡所在的自然边坡为原型,通过框架物理模型试验,研究了缓倾煤层采空区上覆岩体沿岩层走向方向的变形过程,分析采动滑坡变形破坏机制。研究结果表明：煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面。     

贯通型锯齿状岩体结构面剪切变形及强度特征

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。     

确定岩质坡面上结构面迹线侧伏特征的算图

 分析结构面与坡面交切的特征,并对结构面及其迹线按交切性质进行分类。对比二者及交线的赤平投影和平面投影关系,提出判断交切关系及迹线侧伏性质的特征三角形,其结构简单、操作直观。结合产状要素变量间共点、共线原理,编制确定其迹线侧伏特征的诺模图,显示在定向数值空间中结构面交切性质的分区分布规律;运用其中的各种图解操作,有助于结构面定位定向数据的收集、复核,夯实岩体结构分析的数据基础。     

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

 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。     

格地罗沟高频泥石流特征及成因机制研究

格地罗泥石流沟位于四川省凉山州盐源县境内,为典型高山区沟谷型高频率稀性泥石流,据调查访问,格地罗沟每年均发生1~3次小型泥石流或含高泥沙的洪水,平均每10年就会发生一次一定规模的泥石流。该泥石流形成区流域面积较小,沟道较短,但物源极其丰富,在暴雨时期易发生泥石流,在川西地区具有一定的代表性。本文从泥石流的流域特征、水源条件、物源的启动与转化等方面,采用现场调查、遥感解译等手段研究了该沟发生高频泥石流的成因机理。     

层状岩体斜坡强震动力响应的振动台试验

 通过大型振动台试验,研究反倾和顺层两类结构岩体边坡在强震条件下的地震动力响应。结果表明：强震条件下,斜坡对水平地震动力的响应要远超过垂直地震动力,前者所导致的加速度响应峰值(PGA)放大系数是后者的2～3倍。在水平地震动力作用下,斜坡的地震动响应具有显著的高程效应和结构效应。对于硬岩顺层斜坡在1/2倍坡高以上坡面和坡内均出现显著的PGA放大效应;而硬岩反倾斜坡的放大效应则主要表现在坡体内部1/2倍坡高以上和坡体表部2/3倍坡高以上,且放大幅度要高于顺层斜坡。软岩斜坡在水平地震力作用下的动力响应总体上较硬岩斜坡弱,顺层斜坡表现为1/2倍坡高后,PGA放大系数的持续增大,而反倾斜坡主要表现为坡表中下部(1/4倍坡高处)和3/4倍坡高以上PGA的突然增大。模型在强震条件下的破裂观测结果表明：硬岩顺层斜坡(HD)在变形破坏通常表现为顺层滑移–下部隆起溃屈型失稳;硬岩反倾斜坡(HAD)为后缘垂直拉裂–中下部平缓剪出型失稳(L型滑面);软岩顺层斜坡(SD)为顺层滑移–底部挤出–分层滑移型失稳;软岩反倾斜坡(SAD)为斜坡顶部拉裂–下部剪出型失稳。试验结果与现场观察现象能较好吻合,从而深入揭示强震条件下层状结构斜坡的地震动力响应和失稳破坏机制。     

油气管道滑坡的分类

基于油气管道沿线滑坡的实际特点,以滑坡特征和管道敷设特点为分类依据,以滑坡体物质组成、滑坡规模、动力成因、管道所处位置、管道埋深、管道走向作为分类指标,对之进行了分类阐述.经过科学归纳,建立了管道滑坡分类体系,并提出了"滑坡特征"+"类"+"管道敷设特点"+"式"构成的管道滑坡命名规则.     

基于动态演化特征的锁固段型岩质滑坡前兆信息研究

 大型岩质滑坡是高能量突然释放的突发性地质灾害,常造成重大人员伤亡和经济损失。其中锁固段型岩质滑坡为大型岩质滑坡的主要类型,其发展演化具有较强的隐蔽性和突然性。依据锁固段存在形式和赋存位置,将锁固段型滑坡细分为“三段式”、“挡墙式”、阻滑块体、线性多级和阶梯状多级型5种类型。通过分析典型锁固段型滑坡的工程地质特性、滑坡阶段性演化规律和突发失稳特征,并基于动态演化特征从滑坡后缘拉裂缝开裂闭合、前缘鼓胀、坡体加剧变形和岩体微破裂声学信号特征等对岩质滑坡失稳前兆信息进行了系统总结。根据不同滑坡不同演化阶段的前兆失稳信息,利用InSAR,LiDAR,GPS,三维激光扫描和岩石微震等先进技术,采用“空–天–地–内”一体化的滑坡失稳预警防治方法。不同演化阶段的滑坡前兆信息的获取,对具有突发灾害的锁固段型岩质滑坡防治具有重要指导意义,可提高灾害预警预报准确率。     

考虑基体变形和微凸体变形相互作用的岩石节理闭合变形理论模型

地下岩体工程建设和运营过程中,需要考虑节理岩体的水力学性质,这与节理的闭合变形密切相关。对法向应力作用下节理微凸体的变形特征进行详细分析,逐个计算接触微凸体的法向变形和接触应力;采用接触理论计算微凸体基圆半径之外的基体变形,并以此调整微凸体的法向位置,进而提出新的闭合变形理论模型。新模型可反映节理的基体变形和微凸体变形相互作用的影响,也能体现形貌分量和接触类型对闭合变形的影响。与已有的理论模型比较,新模型的计算值更为接近试验值。采用叠加原理,新模型计算得到的初始法向刚度最小;但随法向应力的增加,法向刚度增加速率逐步加快。