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基于等效离散裂隙网络的三维裂隙岩体渗流模型
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作者 何忱 姚池 +3 位作者 杨建华 蒋水华 姜清辉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期2748-2759,共12页
基于等效离散裂隙网络模型,提出一种模拟具有裂隙网络–岩石基质复杂裂隙岩体渗流的三维数值计算方法。该模型将岩石看作由不透水的四面体块体组成的集合,渗流只在相邻块体之间的界面上发生,并遵循Darcy定理。为模拟复杂裂隙岩体的空间... 基于等效离散裂隙网络模型,提出一种模拟具有裂隙网络–岩石基质复杂裂隙岩体渗流的三维数值计算方法。该模型将岩石看作由不透水的四面体块体组成的集合,渗流只在相邻块体之间的界面上发生,并遵循Darcy定理。为模拟复杂裂隙岩体的空间结构,开发随机均布三维Delaunay四面体网格生成算法,可以显式模拟三维裂隙网络及其复杂的相交关系。岩石基质中的孔隙被等效界面网络系统代替。为保证该系统拥有与完整岩石相同的宏观渗透性,建立等效离散裂隙网络模型,并提出宏细观渗流参数的转换方法。裂隙也作为界面存在,但具有较高的渗透性,在数值上与基质中界面的处理方式相同,便于程序实现及数值稳定。为验证该方法的有效性,进行几个数值计算,数值结果与解析解吻合良好。最后,通过一系列算例研究裂隙渗透性、大小、方向、相交位置对岩体宏观渗透性的影响,及裂隙密度与逾渗阈值之间的关系。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体 等效离散裂隙网络 渗流 逾渗
铜尾砂和钨尾砂的抗剪强度及宏细观分析 预览
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作者 林海 +1 位作者 陈菲 姜清辉 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期317-324,共8页
铜矿和钨矿在经过开采和选矿过程后产生大量的尾砂,尾砂的抗剪强度直接影响到尾砂筑坝的稳定安全性和材料的创新利用。尾矿库现场取回尾砂的级配曲线不同于选矿产生的全尾砂,选用合适的尾砂抗剪强度参数以及对不同尾砂抗剪强度的比较和... 铜矿和钨矿在经过开采和选矿过程后产生大量的尾砂,尾砂的抗剪强度直接影响到尾砂筑坝的稳定安全性和材料的创新利用。尾矿库现场取回尾砂的级配曲线不同于选矿产生的全尾砂,选用合适的尾砂抗剪强度参数以及对不同尾砂抗剪强度的比较和分析有助于评估尾矿库的溃坝安全性。为了深入研究铜、钨两种尾砂的抗剪强度及异同点,针对不同粒径范围的铜、钨尾砂进行了直剪试验、X射线衍射分析和扫描电镜分析。直剪试验结果表明,干燥尾砂表现出无黏性土的强度性质,相同粒组尺寸的铜尾砂抗剪强度要高于钨尾砂的抗剪强度;铜尾砂和钨尾砂在含水率为15%情况下的抗剪强度表现出一定的黏聚力,使其抗剪强度相对于干燥状态下提高了16.7%~83.8%;随着含水率从10%增加到20%,细粒钨尾砂的内摩擦角变化不大,含水量的增加使得钨尾砂的黏聚力较明显地减小并使得抗剪强度降低。X射线衍射分析结果显示铜尾砂和钨尾砂都以石英为主晶相,其余矿物成分大都是以硅酸盐为主的次生矿物;5000倍扫描电镜照片显示细粒尾砂颗粒的表面附着一定量的黏土矿物,黏土矿物的存在导致了尾砂抗剪强度随含水率增加而发生变化。 展开更多
关键词 尾砂 抗剪强度 矿物成分 微观形态 尾矿库
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考虑裂隙迹长和开度相关性的随机裂隙网络数值模拟及渗流分析 预览
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作者 黄帆 姚池 +1 位作者 杨建华 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期35-42,共8页
基于蒙特卡罗法,引入裂隙迹线长度和开度的相关性函数,提出了一个改进的随机裂隙网络生成算法。利用MATLAB平台编制程序,实现二维裂隙网络的生成,通过与布尔模拟生成的真实裂隙场的比较,验证了改进算法的有效性和程序的正确性。然后借... 基于蒙特卡罗法,引入裂隙迹线长度和开度的相关性函数,提出了一个改进的随机裂隙网络生成算法。利用MATLAB平台编制程序,实现二维裂隙网络的生成,通过与布尔模拟生成的真实裂隙场的比较,验证了改进算法的有效性和程序的正确性。然后借助离散裂隙网络渗流模型对生成的裂隙网络进行渗流分析。分别在考虑迹长开度相关性和不考虑二者相关性的条件下,计算了随机裂隙网络的渗流场,给出了下游边界出口裂隙流量分布和裂隙网络内部水压力的分布。计算结果表明,考虑裂隙迹线长度和开度的相关性能很好地反映裂隙网络渗流的结构特征,从而证明了所提方法的合理性。该模型是对随机裂隙网络模型的有效补充,可为岩体工程渗控分析提供理论基础和数值计算工具。 展开更多
关键词 相关性 随机裂隙网络 渗流分析 结构特征
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不排水抗剪强度非平稳随机场模拟及边坡可靠度分析 被引量:1
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作者 蒋水华 曾绍慧 +3 位作者 杨建华 姚池 黄劲松 《岩土力学》 CSCD 北大核心 2018年第3期1071-1081,共11页
边坡可靠度分析中通常假定采用平稳或准平稳随机场表征土体参数的空间变异性,然而大量现场试验数据表明,土体参数如不排水抗剪强度沿土体埋深常呈现明显的非平稳分布特征,即其均值和标准差均随埋深发生变化,因此亟需发展土体参数非平稳... 边坡可靠度分析中通常假定采用平稳或准平稳随机场表征土体参数的空间变异性,然而大量现场试验数据表明,土体参数如不排水抗剪强度沿土体埋深常呈现明显的非平稳分布特征,即其均值和标准差均随埋深发生变化,因此亟需发展土体参数非平稳随机场模型及其模拟方法。针对目前不能有效单独模拟土体参数趋势分量和随机波动分量的不确定性,提出了一种有效的不排水抗剪强度参数非平稳随机场模型,并给出了土体参数二维非平稳随机场模拟方法计算流程,同时将新提出的模型与现有非平稳随机场模型及平稳随机场模型进行了系统比较。最后通过不排水饱和黏土边坡算例验证了提出模型的有效性,并揭示了不排水抗剪强度非平稳分布特征对边坡可靠度的影响规律。结果表明:提出模型能够有效地单独模拟土体参数趋势分量和随机波动分量的不确定性,考虑土体参数均值和标准差随埋深增加而增大的特性,可为表征土体参数非平稳分布特征提供了一条有效的途径。此外,与采用非平稳随机场模拟土体参数空间变异性相比,采用常用的平稳随机场模型会低估边坡失效概率,从而造成偏危险的边坡工程设计方案。 展开更多
关键词 边坡可靠度 不排水抗剪强度 空间变异性 非平稳随机场 趋势分量
岩土体参数约束随机场解析模拟方法及边坡可靠度分析
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作者 蒋水华 曾绍慧 +3 位作者 潘嘉铭 姚池 杨建华 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期642-651,共10页
约束随机场模型可充分利用有限的现场试验数据和监测资料等,较真实地表征岩土体参数空间变异性。提出岩土体参数二维各向异性约束随机场解析模拟方法,结合边坡可靠度分析给出计算流程,并基于2个钻孔的不排水抗剪强度现场试验数据建立约... 约束随机场模型可充分利用有限的现场试验数据和监测资料等,较真实地表征岩土体参数空间变异性。提出岩土体参数二维各向异性约束随机场解析模拟方法,结合边坡可靠度分析给出计算流程,并基于2个钻孔的不排水抗剪强度现场试验数据建立约束随机场模型更新边坡可靠度评价。通过不排水饱和黏土边坡算例验证了提出方法的有效性,并探讨钻孔位置与钻孔布置方案对边坡可靠度的影响规律。结果表明:提出方法不仅可以充分利用有限的现场试验数据真实地表征岩土体参数空间变异性,而且所获得的岩土体参数约束随机场能够有效反映岩土体参数的均值和标准差沿埋深逐渐增加的内在特性,使得边坡可靠度评价结果更加接近工程实际。钻孔位置与钻孔布置方案对边坡可靠度均具有一定的影响,在坡趾附近区域钻孔取样获得的现场试验数据可对边坡可靠度评价提供更多的信息量。 展开更多
关键词 边坡工程 可靠度 不排水抗剪强度 空间变异性 约束随机场 钻孔布置方案
基于贝叶斯更新和信息量分析的边坡钻孔布置方案优化设计方法
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作者 蒋水华 刘贤 +3 位作者 尧睿智 姜清辉 黄劲松 《岩土工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第10期1871-1879,共9页
为在节省岩土工程勘察成本的前提下获得最有价值的现场试验数据,通常需要事先设计最优的工程勘察方案。提出了基于贝叶斯更新和信息量分析的边坡钻孔布置方案优化设计方法,其中采用贝叶斯方法更新空间变异土体参数统计特征和计算边坡后... 为在节省岩土工程勘察成本的前提下获得最有价值的现场试验数据,通常需要事先设计最优的工程勘察方案。提出了基于贝叶斯更新和信息量分析的边坡钻孔布置方案优化设计方法,其中采用贝叶斯方法更新空间变异土体参数统计特征和计算边坡后验失效概率,在此基础上进行场地信息量分析确定边坡最优钻孔位置和最佳钻孔间距。此外,为更加准确地表征土体参数的先验信息,发展了非平稳随机场模型以表征土体参数均值和标准差随埋深逐渐增加的特性。最后通过一个不排水饱和黏土边坡算例验证了提出方法的有效性。结果表明:所提出的方法能够在现场勘察试验之前仅利用现有的土体参数先验信息有效确定边坡最优钻孔位置和最佳钻孔间距。对了解边坡稳定性能所需的试验数据,并不是钻孔间距越小所获得的信息量越大。 展开更多
关键词 边坡 空间变异性 贝叶斯更新 信息量分析 钻孔位置和间距
基于刚体弹簧–等效离散裂隙网络耦合方法的水压致裂数值模型
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作者 姚池 赵明 +3 位作者 杨建华 蒋水华 姜清辉 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1438-1445,共8页
提出一种模拟二维非稳定渗流过程的等效离散裂隙网络模型。在此基础上,结合改进刚体弹簧方法,通过引入考虑断裂能的渐进拉裂破坏准则,建立一种新的水压致裂过程数值计算模型。应力、变形、裂隙扩展过程计算采用改进刚体弹簧方法,非稳定... 提出一种模拟二维非稳定渗流过程的等效离散裂隙网络模型。在此基础上,结合改进刚体弹簧方法,通过引入考虑断裂能的渐进拉裂破坏准则,建立一种新的水压致裂过程数值计算模型。应力、变形、裂隙扩展过程计算采用改进刚体弹簧方法,非稳定渗流计算采用等效离散裂隙网络模型。为模拟等效的宏观渗透特性,给出细观渗流参数的确定方法,通过与一维非稳定渗流解析解的对比,验证等效离散裂隙网络模型的适用性。给出改进弹簧方法和等效离散裂隙网络水力耦合模型的计算流程,通过与弹性稳定流条件下厚壁圆筒的解析解对比,验证弹性稳定流条件下水力耦合计算格式的正确性。通过厚壁圆筒水压致裂算例验证所给模型模拟水压致裂过程的能力。与同类格子模型的对比,证明该模型的优越性。 展开更多
关键词 岩石力学 水压致裂 刚体弹簧方法 裂隙扩展 水力耦合
深埋隧洞爆破开挖地应力瞬态卸荷诱发围岩振动控制方法研究
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作者 杨建华 吴泽南 +3 位作者 蒋水华 姚池 卢文波 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期2751-2761,共11页
爆破引起的开挖面上岩体地应力快速释放是深埋洞室爆破施工主要动力扰动因素之一。针对深埋圆形隧洞全断面毫秒延迟爆破开挖过程,分析开挖面上地应力瞬态卸荷诱发围岩振动的力学机制及其影响因素,在此基础上从掏槽方式选择、孔网参数布... 爆破引起的开挖面上岩体地应力快速释放是深埋洞室爆破施工主要动力扰动因素之一。针对深埋圆形隧洞全断面毫秒延迟爆破开挖过程,分析开挖面上地应力瞬态卸荷诱发围岩振动的力学机制及其影响因素,在此基础上从掏槽方式选择、孔网参数布置、起爆网路优化的角度详细探讨诱发振动的控制方法。研究表明,通过设计合理的钻爆参数可降低开挖面上的地应力、延长卸荷持续时间、减小开挖面的大小,从而达到控制地应力瞬态卸荷诱发围岩振动的目的。研究成果对深地资源开采、深地空间开发利用等相关行业的深埋洞室爆破施工具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 爆破力学 深埋隧洞 爆破 地应力 瞬态卸荷 振动控制
基于改进刚体弹簧方法的断续双裂隙砂岩强度及裂纹扩展特征研究 预览
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作者 牛江瑞 姚池 +1 位作者 杨建华 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2017年第10期102-106,113共6页
为研究含非共面双裂隙砂岩的强度及裂纹扩展特征,以室内试验结果标定砂岩细观参数,建立含不同岩桥倾角的双裂隙数值计算模型,采用改进刚体弹簧方法对其单轴压缩过程进行模拟。基于模拟结果,研究了岩桥倾角对起裂应力、峰值强度、破坏模... 为研究含非共面双裂隙砂岩的强度及裂纹扩展特征,以室内试验结果标定砂岩细观参数,建立含不同岩桥倾角的双裂隙数值计算模型,采用改进刚体弹簧方法对其单轴压缩过程进行模拟。基于模拟结果,研究了岩桥倾角对起裂应力、峰值强度、破坏模式和裂纹扩展特征的影响。结果表明:岩桥倾角〈60°,起裂应力和峰值强度均随岩桥倾角增大而减小,岩桥倾角〉60°,均随岩桥倾角增大而增大;根据岩桥倾角不同,裂隙试样破坏模式呈现单一翼裂纹轴向贯通破坏、翼裂纹与翼裂纹搭接贯通破坏和翼裂纹与预制裂纹搭接贯通破坏3种类型;岩桥倾角对岩桥破坏程度有影响,60°岩桥贯通最易,0°和120°岩桥贯通最难。研究结果可为岩土工程的稳定分析提供参考。 展开更多
关键词 断续双裂隙砂岩 裂隙扩展 各向异性 岩桥倾角 裂纹贯通 刚体弹簧方法
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超临界CO2--水两相流与CO2毛细捕获:微观孔隙模型实验与数值模拟研究 预览 被引量:1
10
作者 胡冉 陈益峰 +1 位作者 万嘉敏 《力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期638-648,共11页
CO2毛细捕获机制是CO2地质封存中的关键科学问题,然而有关孔隙尺度下(微米极)超临界CO2毛细捕获的研究较少.采用高压流体--显微镜--微观模型实验装置,开展超临界CO2条件(8.5MPa,45C)下CO2驱替水(排水)和水驱替CO2(吸湿)实验,采用高... CO2毛细捕获机制是CO2地质封存中的关键科学问题,然而有关孔隙尺度下(微米极)超临界CO2毛细捕获的研究较少.采用高压流体--显微镜--微观模型实验装置,开展超临界CO2条件(8.5MPa,45C)下CO2驱替水(排水)和水驱替CO2(吸湿)实验,采用高分辨率照相机采集CO2水两相流运动图像,并借助光学显微镜直接观测孔隙尺度下CO2毛细捕获特征.同时,采用计算流体动力学方法对实验过程进行三维数值模拟.数值模拟不仅反映了实验过程中两相流驱替锋面的推进过程,还刻画了孔隙尺度下被捕获的CO2液滴/团簇三维空间形态特征.最后,基于数值模拟给出了CO2初始饱和度与残余饱和度曲线,即毛细捕获曲线,并对比分析了3种毛细捕获曲线预测模型(即Jurauld模型、Land模型和Spiteri模型)的优劣.分析表明,Jurauld模型的描述能力稍优于Land模型,Spiteri模型的描述能力较弱.由于Land模型只需单个参数,且参数具有明确的物理意义,因此在实际工程中,建议优先采用Land模型. 展开更多
关键词 CO2地质封存 微观模型 两相流 数值模拟 毛细捕获
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岩石粗糙裂隙非线性渗流特性试验研究 被引量:2
11
作者 胡少华 佳庆 +1 位作者 陈益峰 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期48-56,共9页
通过开展岩石单裂隙不同粗糙起伏、水力梯度及法向荷载作用下的非线性渗流特性室内试验,研究了裂隙非线性渗流特征与发生机制,建立了考虑裂隙几何形貌的临界雷诺数Rec模型。研究结果表明:随着裂隙试样两端的水力梯度逐渐增大,裂隙内水... 通过开展岩石单裂隙不同粗糙起伏、水力梯度及法向荷载作用下的非线性渗流特性室内试验,研究了裂隙非线性渗流特征与发生机制,建立了考虑裂隙几何形貌的临界雷诺数Rec模型。研究结果表明:随着裂隙试样两端的水力梯度逐渐增大,裂隙内水流流态从线性流向非线性流转变,过流流量(Q)与水力梯度(#P)的实测数据可以很好地用Forchheimer方程拟合;随着法向荷载的增大,Forchheimer方程线性项系数A增加了2~4个数量级,非线性项系数B增加了3~5个数量级;在建立的以水力开度eh为基本变量的非线性系数B参数化表达式基础上,首次提出了定量表征裂隙非线性渗流发生条件的临界雷诺数Rec模型。 展开更多
关键词 粗糙裂隙 法向荷载 非线性渗流 Forchheimer方程 临界雷诺数Rec
不同围压下破碎花岗岩非线性渗流特性试验研究 被引量:1
12
作者 李文亮 佳庆 +2 位作者 贺香兰 陈益峰 《岩土力学》 CSCD 北大核心 2017年第S1期140-150,共11页
随着我国高坝枢纽工程和高水头抽水蓄能电站的大规模兴建,高坝岩基和高压引水系统围岩将承受极高的渗透水压和水力坡降,不仅导致岩体渗流产生强烈的非线性,而且导致岩体发生渗漏、突透水和渗透破坏的风险急剧增大。采用Triaxial Cell三... 随着我国高坝枢纽工程和高水头抽水蓄能电站的大规模兴建,高坝岩基和高压引水系统围岩将承受极高的渗透水压和水力坡降,不仅导致岩体渗流产生强烈的非线性,而且导致岩体发生渗漏、突透水和渗透破坏的风险急剧增大。采用Triaxial Cell三轴试验系统,开展不同围压(1~30 MPa)下阳江破碎花岗岩的非线性渗流试验,研究高水力梯度条件下破碎花岗岩的非线性渗流特性及其表征方法。试验结果表明,随着水力梯度的逐步增大,破碎花岗岩中的水力梯度与渗流流量呈非线性特征;在围压加载过程中破碎花岗岩的非线性渗流特征逐渐减弱。结合花岗岩的破碎形态和渗透率量级,提出了破碎花岗岩非线性渗流3种可能的成因机制即惯性效应、渗透失稳和固液界面效应。在该基础上分别采用二次函数型Forchheimer公式和幂函数型Izbash公式对试验结果进行拟合,结果表明二者均能很好地表征破碎花岗岩的非线性渗流行为。Forchheimer公式非线性系数既能够表征渗流的惯性效应,又能表征渗透失稳机制,其在量值上随着围压的增大呈现正负交替现象,与围压加载过程中破碎花岗岩裂纹的闭合和扩展密切相关;Izbash公式非线性系数则既能够表征渗流的惯性效应,又能表征低渗介质非线性渗流的固液界面效应,其在量值上与围压存在相关性很好的幂函数关系。研究成果对于深化高渗压、大水力梯度条件下断层破碎带和挤压带非线性渗流规律研究具有重要意义。 展开更多
关键词 破碎花岗岩 高渗压 非线性渗流 Forchheimer公式 Izbash公式
基于钻孔资料的耦合马尔可夫链水平方向转移概率矩阵估计 被引量:5
13
作者 祁小辉 李典庆 +1 位作者 方国光 《应用基础与工程科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期967-984,共18页
地层变异在实际滑坡中广泛存在,其表现为不同类型岩土材料的互相嵌套或一种类型岩土体在另一种较均质岩土体中的随机分布.岩土工程实践中仍缺乏一种有效的地层变异模拟方法.为此,搜集了不同地区的钻孔资料,检验了土体状态转移的一阶马... 地层变异在实际滑坡中广泛存在,其表现为不同类型岩土材料的互相嵌套或一种类型岩土体在另一种较均质岩土体中的随机分布.岩土工程实践中仍缺乏一种有效的地层变异模拟方法.为此,搜集了不同地区的钻孔资料,检验了土体状态转移的一阶马尔可夫性.提出了一种实用的基于钻孔数据的耦合马尔可夫链水平方向转移概率矩阵估计方法.利用给定的水平方向转移概率矩阵进行耦合马尔科夫链模拟以产生虚拟钻孔,通过比较给定的水平方向转移概率矩阵和利用虚拟钻孔估计的水平方向转移概率矩阵评估了所提方法的有效性.最后,利用澳大利亚珀斯市的钻孔资料进行了水平方向转移概率矩阵的估计.结果表明,土体状态转移的一阶马尔可夫性在现实中是广泛存在的;当给定的转移概率矩阵对角占优(矩阵的对角线元素大于非对角元素之和)程度较高时,估计的水平方向转移概率矩阵和给定值有较好的吻合.所提方法使耦合马尔科夫链模型能被有效地用于地层变异的模拟,为在岩土工程中考虑地层变异奠定了基础. 展开更多
关键词 耦合马尔可夫链 地层变异 水平方向转移概率矩阵
基于BUS方法的无限长边坡可靠度更新 被引量:1
14
作者 蒋水华 姚池 +1 位作者 杨建华 《岩土力学》 CSCD 北大核心 2017年第12期3555-3564,共10页
某一特定岩土场地的试验数据、监测资料和观测信息等通常十分有限,然而贝叶斯方法却可充分利用有限的场地信息克服试验数据样本量较小的不足。为有效估计有限样本条件下参数统计特征,提出了基于结构可靠度方法和贝叶斯更新(BUS)的边... 某一特定岩土场地的试验数据、监测资料和观测信息等通常十分有限,然而贝叶斯方法却可充分利用有限的场地信息克服试验数据样本量较小的不足。为有效估计有限样本条件下参数统计特征,提出了基于结构可靠度方法和贝叶斯更新(BUS)的边坡可靠度更新方法,通过融入直剪试验数据更新无限长边坡可靠度验证了提出方法的有效性,并系统探讨了岩土体参数先验信息如试验样本量、概率分布和似然函数模型对边坡可靠度更新的影响规律。结果表明:BUS方法能够考虑岩土体参数概率分布和似然函数模型的影响,融入有限的场地信息准确地估计参数统计特征和更新边坡可靠度,为解决有限样本条件下边坡可靠度更新问题提供了一条有效的途径。土体参数概率分布对边坡可靠度更新结果(参数后验均值、标准差以及更新的失效概率)具有重要的影响,基于常用的正态和对数正态分布的边坡可靠度更新结果偏于保守,相比之下,似然函数模型对边坡可靠度更新结果的影响相对较小。此外,岩土体参数不确定性和更新的边坡失效概率均随着试验样本量的增大而减小,但当样本量增大到一定程度时它们的变化不大。 展开更多
关键词 边坡可靠度 贝叶斯更新 子集模拟 先验信息 概率分布
基于改进刚体弹簧方法的二维水压致裂模型 被引量:2
15
作者 姚池 赵明 +3 位作者 杨建华 蒋水华 姜清辉 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期2169-2176,共8页
以改进刚体弹簧方法为基础,结合等效离散裂隙网络模型,提出二维岩石水压致裂模拟方法。水压和力学响应的相互作用通过Biot理论描述。同时,推导了弹性条件下厚壁圆筒水力耦合解析公式,通过与数值解的对比,验证了数值模型的准确性。将该... 以改进刚体弹簧方法为基础,结合等效离散裂隙网络模型,提出二维岩石水压致裂模拟方法。水压和力学响应的相互作用通过Biot理论描述。同时,推导了弹性条件下厚壁圆筒水力耦合解析公式,通过与数值解的对比,验证了数值模型的准确性。将该数值模型用于平面应力条件下厚壁圆筒的水压致裂过程分析,重点探讨了Biot系数对水压致裂过程的影响。研究表明,Biot系数作为反映水力耦合效应的重要参数,对水压致裂过程中的位移和破坏强度有显著影响。 展开更多
关键词 岩石力学 水压致裂 离散裂隙网络 刚体弹簧方法 水力耦合 厚壁圆筒
深埋隧洞钻爆开挖围岩振动频率特性研究 被引量:4
16
作者 杨建华 姚池 +3 位作者 卢文波 姜清辉 蒋水华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1195-1202,共8页
针对深埋圆形隧洞全断面毫秒延迟钻爆开挖,通过建立开挖面上地应力瞬态卸荷与爆炸荷载激发围岩振动的理论计算模型,并结合实测振动信号分析,研究了影响围岩振动频率的因素及其频谱特性。研究结果表明,瞬态卸荷持续时间、爆炸荷载上升时... 针对深埋圆形隧洞全断面毫秒延迟钻爆开挖,通过建立开挖面上地应力瞬态卸荷与爆炸荷载激发围岩振动的理论计算模型,并结合实测振动信号分析,研究了影响围岩振动频率的因素及其频谱特性。研究结果表明,瞬态卸荷持续时间、爆炸荷载上升时间和开挖面大小是影响深埋隧洞钻爆开挖围岩振动频率的主要因素;在爆源近区围岩振动以爆炸荷载作用为主,但爆炸荷载上升时间远小于瞬态卸荷持续时间,由此导致爆炸荷载激发振动的频率高,其质点峰值振动速度衰减快,在中远区地应力瞬态卸荷可成为引起围岩振动的主要因素;瞬态卸荷与爆炸荷载共同作用产生的振动具有两个优势频带,其低频成分主要由瞬态卸荷引起,而高频成分主要由爆炸荷载引起。 展开更多
关键词 深埋隧洞 开挖 爆破 瞬态卸荷 振动 频率
一种基于地质指标的裂隙岩体渗透系数估算模型 被引量:2
17
作者 陈君 刘明明 +2 位作者 李星 陈益峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1706-1714,共9页
裂隙岩体的渗透特性受控于裂隙的发育特征、连通特性和充填情况,并与岩体的地应力水平具有显著的相关性。基于裂隙岩体渗透性的影响因素,并考虑现有渗透系数估算模型的不足,利用钻孔压水试验和钻孔电视图像资料,建立考虑埋深(Z)、岩... 裂隙岩体的渗透特性受控于裂隙的发育特征、连通特性和充填情况,并与岩体的地应力水平具有显著的相关性。基于裂隙岩体渗透性的影响因素,并考虑现有渗透系数估算模型的不足,利用钻孔压水试验和钻孔电视图像资料,建立考虑埋深(Z)、岩石质量指标(RQD)以及充填物指标(FSD)等3个指标的渗透系数估算ZRF模型,并应用到牙根二级水电站及其他工程区的渗透系数估算中。结果表明,与已有的渗透系数估算模型相比,ZRF模型较好地反映了岩体渗透性的影响因素,且模型参数物理意义明确,便于获取,对分析裂隙岩体渗透性具有一定的工程参考价值。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗透系数 埋深 岩石质量指标(RQD) 充填物指标(FSD) 牙根二级水电站
基于高压压水试验的裂隙岩体非线性渗流参数解析模型 被引量:3
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作者 刘明明 胡少华 +1 位作者 陈益峰 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期752-762,共11页
高渗压条件下裂隙岩体的渗透特性是高压引水隧洞近场渗流场分析与工程防渗设计的重要参数,一般通过现场钻孔高压压水试验获得。针对钻孔高压压水试验流量-压力曲线的非线性特征,建立了基于Forchheimer方程的裂隙岩体非线性渗流参数(渗... 高渗压条件下裂隙岩体的渗透特性是高压引水隧洞近场渗流场分析与工程防渗设计的重要参数,一般通过现场钻孔高压压水试验获得。针对钻孔高压压水试验流量-压力曲线的非线性特征,建立了基于Forchheimer方程的裂隙岩体非线性渗流参数(渗透系数k和非线性系数b)解析模型。该解析模型中的渗透系数解析表达式与现行钻孔压水试验规程推荐公式一致,不仅形式简洁,而且物理意义明确,是现行规程推荐公式在非线性流条件下的拓展,可作为高压压水试验条件下钻孔压水试验规程修订的重要依据。对海南省琼中抽水蓄能电站高压岔管区钻孔高压压水试验成果的分析表明:Forchheimer方程很好地表征了高压压水试验过程中流量-压力曲线的非线性特征,本文提出的解析模型为高渗压条件下裂隙岩体非线性渗流参数的合理取值提供了有效的方法和手段,克服了现行钻孔压水试验规程对高渗压条件下裂隙岩体渗透性难以正确表征的局限和由此带来的工程防渗设计风险。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗透特性 高压压水试验 解析模型 非线性流 水力劈裂
全断面开挖爆破产生的自由面对振动频率的影响研究 预览 被引量:7
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作者 杨建华 卢文波 +2 位作者 严鹏 姜清辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期192-197,共6页
通过对爆破试验中处于不同自由面条件下的炮孔爆破产生的振动信号进行频谱分析,并结合爆破振动数值模拟,研究了地下洞室全断面毫秒延迟爆破过程中产生的自由面对振动频率的影响机理及变化规律。结果表明:爆炸荷载产生的压应力波传播至... 通过对爆破试验中处于不同自由面条件下的炮孔爆破产生的振动信号进行频谱分析,并结合爆破振动数值模拟,研究了地下洞室全断面毫秒延迟爆破过程中产生的自由面对振动频率的影响机理及变化规律。结果表明:爆炸荷载产生的压应力波传播至自由面时发生反射,反射稀疏波与原应力波叠加致使远区荷载压力的上升时间和持续作用时间变短,造成荷载的频率变大,从而导致有自由面条件下其振动频率增大、高频振动能量占总能量的比重增加;爆源与自由面之间的距离越小,爆破振动频率越高;从振动频率的角度来看,较好的自由面条件可以减小爆破振动对结构的破坏。试验监测结果验证了分析结论的可靠性。 展开更多
关键词 地下洞室 爆破 自由面 振动频率
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地应力瞬态卸载诱发振动的能量分布特性 被引量:5
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作者 赵振国 严鹏 +2 位作者 卢文波 陈明 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期32-39,共8页
高地应力条件下隧洞爆破开挖中,岩体初始应力的瞬态卸载诱发的振动是岩体爆破开挖振动的重要组成部分。为揭示地应力瞬态卸载诱发振动能量特征及其对爆破开挖振动能量分布的影响,采用基于功率谱的振动能量分析方法,研究爆炸荷载和不同... 高地应力条件下隧洞爆破开挖中,岩体初始应力的瞬态卸载诱发的振动是岩体爆破开挖振动的重要组成部分。为揭示地应力瞬态卸载诱发振动能量特征及其对爆破开挖振动能量分布的影响,采用基于功率谱的振动能量分析方法,研究爆炸荷载和不同水平地应力瞬态卸载诱发的振动能量频域分布特征。研究表明:爆炸荷载与地应力瞬态卸载诱发振动的能量频域分布范围基本一致,但瞬态卸载诱发振动主频一般低于爆炸荷载诱发振动主频;地应力瞬态卸载诱发振动会增加爆破振动能量的低频成分,是影响爆破开挖振动能量分布特性的重要因素;地应力水平的提高会增大地应力瞬态卸载诱发振动的幅值,对能量的频域分布无影响。 展开更多
关键词 岩石力学 深部岩体 爆破振动 瞬态卸载 能量分布 功率谱
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