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基于离散裂隙网络的围岩注浆加固规律研究

地下空间与工程学报 2024年第4期20卷 1286-1297页

作者：钟杰李博宋振宇邹良超绍兴文理学院岩石力学与地质灾害浙江省重点实验室浙江绍兴312000 同济大学土木工程学院上海200092 瑞典皇家理工学院可持续发展与环境工程系瑞典斯德哥尔摩SE-10044

基于输水隧洞裂隙围岩特征建立了二维离散裂隙网络模型,将宾汉姆流体在单一饱和裂隙中的两相流本构扩展到裂隙网络,模拟浆液在裂隙岩体中的流动扩散过程,得到不同注浆时间下注浆圈的形成范围;将注浆圈导入三维裂隙网络模型,基于水力耦... 详细信息

基于输水隧洞裂隙围岩特征建立了二维离散裂隙网络模型,将宾汉姆流体在单一饱和裂隙中的两相流本构扩展到裂隙网络,模拟浆液在裂隙岩体中的流动扩散过程,得到不同注浆时间下注浆圈的形成范围;将注浆圈导入三维裂隙网络模型,基于水力耦合计算研究了在衬砌和注浆加固下,隧洞围岩的应力、变形与水压分布特性。结果表明:围岩注浆圈几何形态受裂隙分布特征的影响,呈各向异性分布;衬砌可有效控制围岩变形,相比无衬砌的工况隧道最大位移量减少了约50%,而注浆圈的形成可有效降低作用在衬砌上的围岩应力,缓解由外水压力引起的应力集中。本文成果可为富水岩体中隧道和地下洞室等深地工程的加固设计提供技术支撑。

关键词：裂隙网络隧洞衬砌外水压注浆水力耦合特性

岩石裂隙内浆液–水两相流可视化试验与驱替规律研究

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岩土工程学报 2022年第9期44卷 1608-1616,I0004,I0005页

作者：李博王晔邹良超杨磊绍兴文理学院岩石力学与地质灾害浙江省重点实验室浙江绍兴312000 同济大学地下建筑与工程系上海210092 瑞典皇家理工学院可持续发展与环境工程系斯德哥尔摩SE-10044瑞典山东大学土建与水利学院山东济南250100

富水裂隙岩体中的注浆是一个将浆液压入裂隙内空腔并驱替地下水的过程,开展浆液–水两相流驱替渗流规律研究对优化工程注浆方案具有重要意义。研发了基于粒子图像测速技术(PIV)的可视化驱替试验系统与方法,获取了3D打印的透明粗糙裂隙... 详细信息

富水裂隙岩体中的注浆是一个将浆液压入裂隙内空腔并驱替地下水的过程,开展浆液–水两相流驱替渗流规律研究对优化工程注浆方案具有重要意义。研发了基于粒子图像测速技术(PIV)的可视化驱替试验系统与方法,获取了3D打印的透明粗糙裂隙内的流场分布以及流速与压差的关系;基于有限元法求解Navier-Stokes偏微分方程组模拟驱替过程,与试验测试结果进行了对比验证。结果表明:在恒定流速条件下,注浆压力会随着时间的增加呈现先缓慢增大再加速增大,最终趋于一个定值的演变趋势;浆液首先沿优势渗流通道驱替水,在到达出口后压力增速减缓,随后在较长的时间内逐渐驱替残余水;残余水的分布主要集中在连通主要渗流通道边缘的盲端孔隙和开度大小发生突变的细小孔隙处,具有较低的流速;采用平行平板模型评价具有相同开度的粗糙裂隙中的注浆过程将低估注浆压力达45%。注浆压力是工程注浆中的一个关键控制参数,在理论计算中应充分考虑粗糙度的影响以确定合理的注浆压力,提升注浆效果。

关键词：粗糙裂隙注浆两相流 PIV 驱替

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三维交叉裂隙渗流传质特性数值模拟

岩土力学 2019年第9期40卷 3670-3678页

作者：李博黄嘉伦钟振邹良超绍兴文理学院岩石力学与地质灾害实验中心浙江绍兴312000 绍兴文理学院山体地质灾害与防治协同创新中心浙江绍兴312000 斯德哥尔摩大学自然地理系瑞典斯德哥尔摩

对交叉裂隙渗流传质特性的定量描述是研究整个裂隙网络渗透传质特性的基础。为真实模拟水流及溶质在三维交叉裂隙中的运移过程,首先通过三维轮廓仪获取天然岩石裂隙表面的形貌数据,再应用三维重构技术生成相应的三维交叉裂隙模型,随后求... 详细信息

对交叉裂隙渗流传质特性的定量描述是研究整个裂隙网络渗透传质特性的基础。为真实模拟水流及溶质在三维交叉裂隙中的运移过程,首先通过三维轮廓仪获取天然岩石裂隙表面的形貌数据,再应用三维重构技术生成相应的三维交叉裂隙模型,随后求解Navier-Stokes方程,假定溶质运移满足Fick定律,模拟水流和溶质在三维交叉裂隙中的运移过程。通过对比粗糙裂隙模型与平行平板模型的模拟结果发现:粗糙度对流体的分布及流动状态存在显著的影响;不同进、出口工况下的流体流动及溶质运移状态亦表明:裂隙交叉的几何形貌会显著地影响溶质混合行为。这些结果表明,目前被广泛采用的平行平板模型在评估岩体内特别是交叉口的物质运移特性时将导致较大的偏差,在将来的研究中有必要针对裂隙交叉口的几何特征建立修正的模型以提高评估的准确性。

关键词：三维交叉裂隙渗流特性传质特性 Navier-Stokes方程佩克莱数

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古树包滑坡滑带土蠕变经验模型

工程地质学报 2011年第1期19卷 59-64页

作者：邹良超王世梅三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室宜昌443002

针对清江古树包滑坡滑带土的室内蠕变试验资料,结合经验模型理论,以双曲线函数描述蠕变应力-应变关系,并引入Morgan Mercer Florin函数,用来描述应变-时间关系,建立了一种新的蠕变经验模型。采用ε/D--ε关系曲线和遗传算法求解出了该... 详细信息

针对清江古树包滑坡滑带土的室内蠕变试验资料,结合经验模型理论,以双曲线函数描述蠕变应力-应变关系,并引入Morgan Mercer Florin函数,用来描述应变-时间关系,建立了一种新的蠕变经验模型。采用ε/D--ε关系曲线和遗传算法求解出了该模型的所有参数。经过计算,所建经验模型的计算结果与实际实验数据的相关系数在0.96以上,说明所建经验模型能有效地反映古树包滑坡滑带土的蠕变特性。

关键词：滑带土蠕变经验模型

干燥与饱和岩石裂隙受压变形与声发射特性研究

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岩土工程学报 2021年第12期43卷 2249-2257页

作者：李博叶鹏进黄林王丁赵程邹良超绍兴文理学院岩石力学与地质灾害浙江省重点实验室浙江绍兴312000 同济大学地下建筑与工程系上海200092 瑞典皇家理工学院可持续发展与环境工程系斯德哥尔摩SE-10044瑞典

天然岩体处于各类复杂的地质环境中,定量描述岩石裂隙在各种条件下的变形破坏行为是开展各类与岩石裂隙力学特性相关研究的基础。通过单轴压缩试验和弹塑性接触数值计算研究了两种具有不同岩性的岩石裂隙在干燥与饱和状态下的受压变形... 详细信息

天然岩体处于各类复杂的地质环境中,定量描述岩石裂隙在各种条件下的变形破坏行为是开展各类与岩石裂隙力学特性相关研究的基础。通过单轴压缩试验和弹塑性接触数值计算研究了两种具有不同岩性的岩石裂隙在干燥与饱和状态下的受压变形破坏行为,并对试验过程中的声发射信号进行了采集分析。结果表明:试验与数值计算得到的法向应力–位移曲线和塑性破坏区域皆基本吻合,验证了弹塑性接触计算方法的可靠性;塑性变形均值增量up随法向应力σn的增长呈现变化速率降低的非线性减小关系,利用力学及几何参数建立的拟合公式可较好地预测该关系;声发射源位置与试验及数值模拟得到的损伤破坏区域基本匹配,干燥状态下两种岩石声发射振铃计数、累计计数均高于饱和状态;声发射振铃计数与塑性变形均值增量的变化趋势基本一致。研究结果定量地揭示了岩石基本力学参数和裂隙表面特征对其受压变形破坏行为的控制作用。

关键词：岩石裂隙变形弹塑性接触声发射法向应力

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法向应力作用下砂岩错位裂隙变形行为研究

岩土力学 2021年第7期42卷 1850-1860页

作者：李博崔逍峰莫洋洋邹良超伍法权绍兴文理学院岩石力学与地质灾害浙江省重点实验室浙江绍兴312000 瑞典皇家理工学院可持续发展与环境工程系瑞典斯德哥尔摩

受地质活动影响,天然裂隙往往存在不同程度的变形错位,对此类裂隙在法向应力作用下的变形行为尚缺乏定量的描述和评价,文献中经典裂隙变形模型的适用性尚未得到试验和数值模拟的验证。通过法向加载试验和弹塑性接触数值计算研究了具有... 详细信息

受地质活动影响,天然裂隙往往存在不同程度的变形错位,对此类裂隙在法向应力作用下的变形行为尚缺乏定量的描述和评价,文献中经典裂隙变形模型的适用性尚未得到试验和数值模拟的验证。通过法向加载试验和弹塑性接触数值计算研究了具有不同错位的砂岩裂隙在法向应力作用下的变形破坏行为。采用经典的双曲线模型、统一指数模型和对数模型拟合了应力-位移曲线,确定了模型中参数的变化规律。结果表明:试验得到的应力-位移曲线与塑性破坏区域与数值计算结果基本吻合,验证了自主开发的弹塑性接触计算程序的可靠性;双曲线模型和对数模型在应力水平较小的阶段与数值计算结果存在较大偏离,而统一指数模型通过引入系数n,能够较好地匹配整个加载过程中的应力-位移关系;模型中的最大闭合量Vmax与裂隙最大开度正相关,初始法向刚度K_(ni)与岩石弹性模量正相关,与裂隙表面粗糙度和错位率负相关,系数n与裂隙表面粗糙度和错位率正相关;基于上述规律建立了针对V_(max)、K_(ni)和n的预测公式,预测结果与试验结果吻合良好。

关键词：岩石裂隙法向应力法向位移错位弹塑性接触

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基于非饱和蠕变模型的滑坡长期变形数值模拟

长江科学院院报 2019年第12期36卷 113-120页

作者：王力王琳王世梅郭飞邹良超三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心湖北宜昌443002

绝大多数滑坡的发生都与水直接相关,滑坡土体经常处于非饱和状态,而坡体的失稳破坏大都经历了一个时间过程,即滑坡变形具有蠕变性质。因此,绝大多数滑坡的失稳过程实质为非饱和蠕变过程,数值模拟时考虑渗流耦合蠕变效应更能符合滑坡变... 详细信息

绝大多数滑坡的发生都与水直接相关,滑坡土体经常处于非饱和状态,而坡体的失稳破坏大都经历了一个时间过程,即滑坡变形具有蠕变性质。因此,绝大多数滑坡的失稳过程实质为非饱和蠕变过程,数值模拟时考虑渗流耦合蠕变效应更能符合滑坡变形的真实状态。根据前期研究成果所得的非饱和土非线性蠕变模型及其三维形式,采用试验数据对模型进行验证。由于常规商业有限元软件没有提供适合特定土体的非饱和蠕变模型,编制了基于渗流及蠕变耦合计算的有限元计算程序,并利用该程序对树坪滑坡在库水位变动下的变形过程进行了数值模拟。结果表明,计算结果与实际变形的监测值趋势比较接近,说明本文所建立的蠕变模型合理,编制的程序可靠,可用于实际滑坡的长期变形计算。

关键词：滑坡长期变形非饱和土渗流非饱和蠕变模型有限元树坪滑坡

济南、威海成山头近60a冬季平均气温的小波分析

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海洋科学 2008年第9期32卷 29-36页

作者：邹良超肖尚斌倪林张京穗三峡大学土木水电学院湖北宜昌443002 中国科学院黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710075

利用济南和威海成山头1951～2006年的冬季气温的观测资料,用 MHF(墨西哥帽函数)小波分析了两地冬季气温的多时间尺度变化特征并对两地出现的极端气候进行了一定分析。结果表明近60 a 来,济南冬季年平均气温(0.82℃)比威海成山头冬季年... 详细信息

利用济南和威海成山头1951～2006年的冬季气温的观测资料,用 MHF(墨西哥帽函数)小波分析了两地冬季气温的多时间尺度变化特征并对两地出现的极端气候进行了一定分析。结果表明近60 a 来,济南冬季年平均气温(0.82℃)比威海成山头冬季年平均气温(0.53℃)高,济南和威海成山头两地冬季气温倾向率分别为0.431℃/10a 和0.3590C/10a;两地在较大时间尺度上,突变点位置比较接近,在较小时间尺度上,演变略有差异,济南冬季气温变化比威海成山头略快;在振动周期上,济南的冬季平均气温变化以5,18 a 左右周期振动较强,威海成山头的冬季平均气温变化则以4,18 a 左右为较强周期振动;在未来一段时间内,两地冬季气温将保持偏高状态,但都有转低的趋势;出现极端气候时有明显的群发性和阶段性,成山头出现极端气候时情况更加恶劣。

关键词：冬季气温气候倾向率 MHF小波气候变化

基于有序聚类的模糊加权马尔可夫模型在降雨预测中的应用

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江西农业学报 2009年第2期21卷 110-113,118页

作者：赵欣邹良超倪林湖北宜昌地质矿产研究所湖北宜昌443003 三峡大学土木水电学院湖北宜昌443002

基于降水过程中存在大量不确定性和不精确性的特点，在传统的马尔可夫链模型预测方法的基础上，利用有序聚类的最优分割算法和模糊理论，采取以规范化的各阶自相关系数为权重，建立了基于有序聚类的模糊加权马尔可夫预测模型，并对宜昌1... 详细信息

基于降水过程中存在大量不确定性和不精确性的特点，在传统的马尔可夫链模型预测方法的基础上，利用有序聚类的最优分割算法和模糊理论，采取以规范化的各阶自相关系数为权重，建立了基于有序聚类的模糊加权马尔可夫预测模型，并对宜昌1999-2007年的夏季降雨量进行了预测，结果表明，基于有序聚类的模糊加权马尔可夫预测模型用于降雨量的预测效果较好。

关键词：有序聚类模糊集加权马尔可夫链降雨量预测