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西藏扎拉水电站倾倒边坡失稳模式及加固措施研究

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水利水电快报 2024年第6期45卷 43-48页

作者：刘登学陈兴徐果黄书岭张雨霆长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010 国家大坝安全工程技术研究中心湖北武汉430010

西藏扎拉水电站枢纽区边坡倾倒变形现象普遍发生,对工程的安全建设和运行带来隐患。对此,采用三维非连续分析方法,对大坝右岸倾倒边坡开挖失稳模式及加固措施开展研究。结果表明:(1)大坝右岸倾倒边坡开挖后,潜在失稳区域主要集中在开挖... 详细信息

西藏扎拉水电站枢纽区边坡倾倒变形现象普遍发生,对工程的安全建设和运行带来隐患。对此,采用三维非连续分析方法,对大坝右岸倾倒边坡开挖失稳模式及加固措施开展研究。结果表明:(1)大坝右岸倾倒边坡开挖后,潜在失稳区域主要集中在开挖边坡上部钙质板岩极强倾倒区岩体内,后缘主要发生边坡上部崩坡积层破坏,失稳岩体沿着钙质板岩极强倾倒变形区和弱倾倒变形区分界面滑动,呈现典型的“滑移-拉裂”型变形破坏模式;(2)锚索+锚杆的联合支护措施可有效限制开挖施工期间大坝右岸倾倒边坡上部钙质板岩极强倾倒区岩体的变形。采取支护措施后,大坝右岸倾倒边坡各工况下的安全系数均可满足规范要求。

关键词：倾倒边坡破坏模式边坡加固扎拉水电站

乌东德层状岩体卸荷力学特性原位真三轴试验研究

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岩石力学与工程学报 2015年第S2期34卷 3724-3731页

作者：熊诗湖钟作武唐爱松黄书岭杨宜长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

针对乌东德水电站地下厂房尾水洞薄层大理岩化白云岩进行原位真三轴试验,研究工程岩体卸荷条件下的变形和强度特性。试样为方柱体,长50 cm、宽50 cm、高100 cm,包含20~30条层面,制备时预加压力以减小卸荷松弛。先实施地应力水平下的变... 详细信息

针对乌东德水电站地下厂房尾水洞薄层大理岩化白云岩进行原位真三轴试验,研究工程岩体卸荷条件下的变形和强度特性。试样为方柱体,长50 cm、宽50 cm、高100 cm,包含20~30条层面,制备时预加压力以减小卸荷松弛。先实施地应力水平下的变形试验,然后模拟洞室开挖时围岩应力调整情况,先加载轴向压力、然后卸载垂直层面方向的围压至试样破坏。试验结果表明:(1)变形具有正交各向异性。垂直层面方向变形模量与平行层面方向变形模量的比值为0.34~0.69。平行层面加载时层面张开,侧胀系数为0.52,反之,垂直层面加载时层面压密,侧胀系数为0.25;(2)塑性变形较大。在一个加卸荷循环中,卸荷残余变形与加载变形的比值为0.4~0.8;(3)加载变形模量与侧压正相关,垂直层面方向的卸荷回弹模量与侧压负相关;(4)卸荷变形具有非线性,卸荷回弹模量与卸荷应力差的相关关系可用负指数式描述;(5)垂直层面方向应力卸荷时,试样破坏型式为沿层面的剪切破坏,体积变形未经历压缩,而是持续、加速扩容;(6)基于沿层面剪切破坏的破坏模式,得到层面Mohr-Coulomb强度参数;视试样为均质岩体,得到岩体Mohr-Coulomb强度参数和Drucker-Prager强度参数。分析各类强度参数的适用性。

关键词：岩石力学层状岩体真三轴试验卸荷乌东德原位

现场岩体力学试验伺服控制与数据采集系统的研制与应用

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岩石力学与工程学报 2015年第S2期34卷 3775-3780页

作者：李维树卢阳王中豪黄书岭长江水利委员会长江科学院重庆分院重庆400026 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

针对目前国内原位岩石力学试验技术还停留在手工加卸载和人工记录的落后现状,成功开发了原位岩石力学试验伺服控制与数据采集系统,重点介绍它的工作原理、结构特点及关键技术。该系统具有以下特点:(1)压力自动伺服控制与数据采集,精度高... 详细信息

针对目前国内原位岩石力学试验技术还停留在手工加卸载和人工记录的落后现状,成功开发了原位岩石力学试验伺服控制与数据采集系统,重点介绍它的工作原理、结构特点及关键技术。该系统具有以下特点:(1)压力自动伺服控制与数据采集,精度高;(2)可靠性高、性能稳定;(3)仪器操作简单、数据处理方便;(4)适用于所有的原位岩石力学试验项目并具有突出的优点。用该系统对大渡河丹巴水电站引水系统的二云片岩开展6点变形和12点岩体直剪原位试验,获得变形试验及直剪试验的全过程曲线,试验表明二云片岩具有显著的各向异性特征。该系统的研制成功将为深入研究复杂工程岩体的变形及强度特性提供新手段。

关键词：岩石力学现场岩体力学试验伺服控制自动采集研制与应用

绿泥石片岩单轴压缩特征强度各向异性特征研究

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岩石力学与工程学报 2021年第S02期40卷 3182-3190页

作者：黄书岭钟鹏举丁秀丽长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

传统的裂纹应变模型法的理论主要是基于各向同性体建立起来的,采用这种方法获取层状岩体特征强度具有明显的局限性。为研究层状岩体的特征强度,基于横观各向同性理论,提出适应层状岩体求解各特征强度的横观各向同性裂纹应变法;结合绿泥... 详细信息

传统的裂纹应变模型法的理论主要是基于各向同性体建立起来的,采用这种方法获取层状岩体特征强度具有明显的局限性。为研究层状岩体的特征强度,基于横观各向同性理论,提出适应层状岩体求解各特征强度的横观各向同性裂纹应变法;结合绿泥石片岩单轴压缩试验,获得绿泥石片岩变形破坏规律以及闭合强度、起裂强度、损伤强度、峰值强度等各特征强度,分析这些特征强度与峰值强度的关系、以及它们的各向异性特征。结果表明:闭合强度与峰值强度的比值为0.1~0.3,起裂强度与峰值强度的比值为0.3~0.5,损伤强度与峰值强度的比值为0.8~1.0;绿泥石片岩闭合强度、起裂强度、损伤强度与峰值强度随加载方向与层理面的夹角β的增加先减小后增加;损伤强度与峰值强度各向异性度为3~4,具有中等各向异性,闭合强度、起裂强度各向异性度为4~5,具有高各向异性。

关键词：岩石力学层状岩体力学特性特征强度横观各向同性裂纹应变模型法

基于细观数值试验的非饱和土石混合体力学特性研究

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岩石力学与工程学报 2012年第8期31卷 1553-1566页

作者：丁秀丽张宏明黄书岭卢波张群长江科学院水利部岩土力学与工程重点试验室湖北武汉430010 中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津300222

从土石混合体细观结构出发,融合细观结构模型生成技术、主-从接触面模型及非饱和土渗流与强度理论,建立非饱和土石混合体的细观数值模拟方法。通过与非饱和土石混合体室内试验结果进行对比,验证所建立的细观数值模拟方法的可行性和合理... 详细信息

从土石混合体细观结构出发,融合细观结构模型生成技术、主-从接触面模型及非饱和土渗流与强度理论,建立非饱和土石混合体的细观数值模拟方法。通过与非饱和土石混合体室内试验结果进行对比,验证所建立的细观数值模拟方法的可行性和合理性。利用该细观模拟方法,分析土-石界面接触特性、含石量及饱和度等因素对非饱和土石混合体力学特性与破坏机制的影响。结果表明:(1)非饱和土石混合体在低围压下表现出明显的剪胀性,且受含石量和饱和度影响显著;在较高围压下基本上表现为剪缩变形,随含石量的增大其剪缩变形减小,饱和度对剪缩性的影响较小。(2)土石混合体的峰值强度和变形模量随土-石界面摩擦因数的增大呈非线性增长,在界面摩擦因数大于0.6以后,两者基本趋于稳定值。(3)含石量越大,非饱和土石混合体的峰值强度和变形模量越大,应变硬化特征更为显著,在含石量增加到58%后峰值强度和变形模量趋于稳定值。在低围压下剪胀变形随含石量的增加而增大;在较高围压时,剪缩变形随含石量的增大而减小。(4)饱和度越大,基质吸力越小,非饱和土石混合体的峰值强度越低,但变形模量变化不大。

关键词：土力学非饱和土石混合体细观数值模拟方法主-从接触算法饱和度力学特性

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层状岩体多节理本构模型与试验验证

岩石力学与工程学报 2012年第8期31卷 1627-1635页

作者：黄书岭丁秀丽邬爱清卢波张宜虎长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

根据含多节理层状岩体典型力学特征,在所提出的考虑一组节理面的层状岩体复合材料模型基础上,建立考虑多组结构面特性的层状岩体多节理本构模型,用来描述其在强度和变形方面的各向异性以及应变硬化-软化特征,进而采用VC++编程语言将该... 详细信息

根据含多节理层状岩体典型力学特征,在所提出的考虑一组节理面的层状岩体复合材料模型基础上,建立考虑多组结构面特性的层状岩体多节理本构模型,用来描述其在强度和变形方面的各向异性以及应变硬化-软化特征,进而采用VC++编程语言将该模型嵌入到FLAC3D软件中,实现其非线性数值计算功能。然后,利用所提出的本构模型与三维节理网络模型相结合,初步提出基于连续介质力学理论的合成岩体模型(SRMM)分析方法。基于这些模型理论和分析方法,建立现场真三轴试验岩样的三维合成岩体计算模型,通过与现场试验结果对比,表明所提出的本构模型在描述多节理岩体力学特性方面是可行的、合适的。

关键词：岩石力学层状岩体多节理本构模型合成岩体模型数值模拟试验验证

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中尺寸岩样真三轴试验系统研制与应用

岩石力学与工程学报 2012年第11期31卷 2197-2203页

作者：李维树黄书岭丁秀丽钟作武邬爱清长江水利委员会长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

目前国内外岩石真三轴试样尺寸倾向于两极,且尺寸跨度大、应力大小不同,不便于研究岩体三轴强度的尺寸效应和高应力环境复杂应力路径岩石的变形与强度特征,为了解决这个问题,研制LWZ–10000型中尺寸岩石真三轴试验系统,详细介绍该系统... 详细信息

目前国内外岩石真三轴试样尺寸倾向于两极,且尺寸跨度大、应力大小不同,不便于研究岩体三轴强度的尺寸效应和高应力环境复杂应力路径岩石的变形与强度特征,为了解决这个问题,研制LWZ–10000型中尺寸岩石真三轴试验系统,详细介绍该系统的设计思路、结构特点、技术指标及功能,该系统具有以下特点:(1)自动伺服控制与变形破坏全过程数据采集,且精度高、性能稳定;(2)试样尺寸介于室内和现场三轴试样尺寸之间,且尺寸可变;(3)侧向和轴向载荷高,且三向独立控制;(4)可同步进行超声波和声发射跟踪测试。采用该系统对锦屏大理岩进行大量的不同应力路径真三轴试验,对加载和卸载路径真三轴试验的应力–应变全过程曲线及与波速对应关系进行分析,结合大理岩不同尺寸卸载路径的真三轴试验成果,初步研究大理岩卸载路径下强度参数的尺寸效应。该系统的成功研制为研究多向复杂应力路径下不同尺寸深部岩体的变形及强度参数提供了新手段。

关键词：岩石力学中尺寸岩样 LWZ–10000型真三轴试验系统伺服控制自动采集深部岩体尺寸效应

基于吸湿-膨胀分析模型的岩石膨胀变形演化规律研究

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岩石力学与工程学报 2021年第S02期40卷 3005-3013页

作者：丁秀丽赵化蒙黄书岭长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

考虑泥岩、砂质泥岩等膨胀性岩石具有吸湿诱发膨胀的特性,将膨胀性岩石的膨胀变形过程分为吸湿和膨胀2个阶段,建立膨胀性岩石吸湿-膨胀分析模型,推导岩体湿度扩散控制方程,提出考虑吸湿诱发膨胀效应的湿度场计算方法。依据该分析理论并... 详细信息

考虑泥岩、砂质泥岩等膨胀性岩石具有吸湿诱发膨胀的特性,将膨胀性岩石的膨胀变形过程分为吸湿和膨胀2个阶段,建立膨胀性岩石吸湿-膨胀分析模型,推导岩体湿度扩散控制方程,提出考虑吸湿诱发膨胀效应的湿度场计算方法。依据该分析理论并结合室内试验,获得膨胀过程中岩体内部湿度时空扩散规律以及湿度扩散系数和吸湿膨胀系数的影响特征。研究结果表明,岩体内部湿度扩散具有显著时空规律,湿度随时间的发展趋势呈现先缓慢后迅速再到平缓的过程,相同时间点下湿度随到增湿面距离的增加呈负指数趋势衰减;吸湿膨胀系数一定时,极限膨胀变形量与湿度扩散系数符合幂指数函数关系,且D/D_(0)在(0,1)区间时,极限膨胀变形量增长愈加明显;极限膨胀变形量一定时,吸湿膨胀系数与湿度扩散系数呈负指数关系,且当D/D_(0)>2时,湿度扩散系数对吸湿膨胀系数几乎没有影响。

关键词：岩石力学膨胀性岩石湿度扩散吸湿-膨胀分析模型膨胀变形演化规律

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脆性岩石广义多轴应变能强度准则及试验验证

岩石力学与工程学报 2008年第1期27卷 124-134页

作者：黄书岭冯夏庭张传庆中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

通过分析脆性岩石多轴试验中的强度和破坏规律,在已有研究成果基础上,将其强度和破坏控制类型主要归结为3种:类型1,低静水压力时裂缝张开扩展,主要表现为张性微裂缝控制型脆性破坏;类型2,静水压力很高时,裂缝闭合,主要表现为摩擦滑移控... 详细信息

通过分析脆性岩石多轴试验中的强度和破坏规律,在已有研究成果基础上,将其强度和破坏控制类型主要归结为3种:类型1,低静水压力时裂缝张开扩展,主要表现为张性微裂缝控制型脆性破坏;类型2,静水压力很高时,裂缝闭合,主要表现为摩擦滑移控制型延性破坏;类型3,处于两者之间时,微裂缝一部分张开,一部分闭合,主要表现为两者复合控制型脆延破坏。在分析脆性岩石强度的静水压力、中间主应力、最小主应力以及应力Lode角等4种效应的基础上,提出子午面上与Mohr-Coulomb准则包络线自然衔接的广义双曲线型破坏函数及八面体偏平面上光滑角隅型破坏函数,从而建立非线性广义多轴应变能强度准则。该准则包含单轴抗压和抗拉强度,在静水压力较低时,实质上它是Griffith-Murrell准则在多轴应力状态下的一种扩展形式,反映脆性岩石破坏类型1;在很高静水压力下该准则可转化为广义Mises准则,反映脆性岩石破坏类型2;而当静水压力较高时,该准则处于上述两种准则的过渡阶段,反映脆性岩石破坏类型3。最后,通过对不同种类岩石多轴试验结果的验证分析,表明该准则能够较为合理地描述上述4种效应,而且能够反映非线性强度特征和拉压强度的显著区别,可广泛地适用于各种脆性岩石。

关键词：岩石力学脆性岩石广义多轴应变能强度准则张性微裂缝控制型破坏摩擦滑移控制型破坏复合控制型破坏多轴试验数据