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《北京交通大学》 2007年
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节理岩体强度确定方法及其各向异性特征研究

张志刚  
【摘要】: 节理岩体强度对岩体工程的设计、稳定性评价及数值计算等方面均有着显著的影响,同时,它的准确确定又是岩体工程研究中所面临的最大难题之一。尽管国内外学者从经验总结、理论推导、现场试验、模型试验及数值模拟等多个角度均有过详细研究,但是应用现有的各种计算方法对复杂节理岩体的强度确定结果仍不太理想,目前还难以达到对工程岩体强度的准确把握。 本论文首先在总结国内外各种经验确定节理岩体强度方法的基础上,改进了基于岩体分类的经验强度确定方法,并提出对完整标准岩石试件强度进行“尺寸效应”与“节理化”折减确定不同尺度工程岩体强度的方法(二次强度折减法),且应用具有原位试验的岩体工程实例进行了验证分析。 其次,在对工程岩体结构特征详细分析后,引入优势节理组、节理平均间距与节理等效连通率三个参数,建立了理想岩体结构的地质模型。通过对完整岩石及含节理试件的室内试验结果分别进行相应的三维PFC(颗粒流的细观离散元)数值拟合试验,获得了岩石与节理数值预测试验的细观参数,并应用相对大尺寸的节理试进行了验证试验,从而利用细观参数建立的“数值模拟试验机”,实现了对黄山隧道与金川边坡两个典型工程岩体强度参数的确定。 另外,本文应用一种全新的基于细观参数的数值试验方法,研究了宏观节理岩体强度的各向异性特征,针对含不同分离度的单一节理、单组节理、两组节理及三组节理的岩石试件分有限定围压与无限定围压两种情形进行了数值试验研究,不仅发现以往节理岩体强度各向异性在理论或经验认识上的一些不足,而且还得出许多其它有价值的结论。主要结论有以下几点: (1)节理条数及组数的增加会导致岩体强度降低,并且强度降低值不是一个恒定值,而是随节理倾角而改变的,表现为各向异性特征;同时,节理岩体的强度并不能应用单节理或单组节理按简单叠加原理取最小值的方法进行确定; (2)除了节理的几何分布外,节理岩体强度的各向异性特征还主要取决于限定围压(应力环境)和节理分离度(贯通及断续状况); (3)与单轴压缩作用下单一或单组的贯通节理岩体相比,断续节理岩体的最不利倾角有所降低,表现出类似于有限定围压作用时贯通的单一或单组节理岩体的各向异性特征。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU452

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 韩智铭;乔春生;朱举;;含两组交叉贯通节理岩体的强度及破坏特征分析[J];岩土力学;2018年07期
2 马凯;白海波;祁静;田成东;;司马煤矿底板断层活化突水机理分析[J];煤炭工程;2018年01期
3 韩智铭;乔春生;涂洪亮;;含一组贯通节理岩体强度的各向异性分析[J];中国矿业大学学报;2017年05期
4 康钦容;张卫中;张电吉;;层状岩体破坏性质试验研究[J];科学技术与工程;2017年14期
5 蒋中明;伍东卫;赵海斌;冯树荣;;复杂裂隙岩体力学特性的数值试验研究[J];长江科学院院报;2013年11期
6 高春玉;徐进;李忠洪;邓建辉;;雪峰山隧道砂板岩各向异性力学特性的试验研究[J];岩土力学;2011年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩智铭;基于数值流形方法的节理岩体强度特性研究[D];北京交通大学;2018年
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9 魏龙海;基于颗粒离散元法的卵石层中成都地铁施工力学研究[D];西南交通大学;2009年
10 焦健;节理岩体稳定分析的数值流形方法研究[D];北京交通大学;2010年
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1 贠志达;大型混凝土振动台振动系统研究[D];西安建筑科技大学;2017年
2 张浩;单轴条件下节理岩体局部失稳与破坏特征研究[D];河北工程大学;2017年
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【参考文献】
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10 俞茂宏,M.Yoshimine,强洪夫,昝月稳,肖耘,李林生,盛祖铭;强度理论的发展和展望[J];工程力学;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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2 任松;李玉;欧阳汛;陈钒;姜德义;陈结;;水平软硬互层隧道围岩动态模拟方法及施工方法优选[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2018年03期
3 康志强;李蕾;张亚男;;基于随机块体理论的矿山边坡稳定性数值分析[J];矿业研究与开发;2018年06期
4 李佳璐;胡伟;;基于长期性能的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力数值分析[J];公路交通科技(应用技术版);2018年06期
5 周健强;刘武团;刘财林;;裂隙岩体等效变形参数的改进计算模型及应用[J];化工矿物与加工;2018年05期
6 李立辰;吴文兵;杨松;姚赵田;;基于表征分形维数的结构面产状分组效果评价方法及应用[J];岩石力学与工程学报;2018年07期
7 王跃鹏;刘向君;梁利喜;;页岩力学特性的层理效应及脆性预测[J];岩性油气藏;2018年04期
8 宁杉;吕嘉锟;纪海玉;张琰岽;;不同结构面倾角及间距下煤柱变形分析[J];工矿自动化;2018年05期
9 刘欢;王者超;范凌峰;翟玉斌;赵艺伟;;某地下水封石油洞库围岩结构面统计规律与水幕试验初步结果分析[J];化工与医药工程;2018年02期
10 孙正财;刘向君;梁利喜;熊健;;煤层气井割理煤岩井壁稳定性影响因素分析[J];煤炭科学技术;2018年04期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩智铭;乔春生;涂洪亮;;含一组贯通节理岩体强度的各向异性分析[J];中国矿业大学学报;2017年05期
2 马腾飞;李树忱;李术才;徐咸辉;张露晨;平洋;;不同倾角多层节理深部岩体开挖变形破坏规律模型试验研究[J];岩土力学;2016年10期
3 王冬平;;采动诱发隐伏陷落柱突水机制与渗流耦合模型研究[J];煤炭工程;2016年07期
4 刘伟韬;刘士亮;廖尚辉;陈志兴;;断层影响下底板突水通道研究[J];煤炭工程;2015年12期
5 李元海;林志斌;秦先林;刘萍;;透明岩体相似材料物理力学特性研究[J];中国矿业大学学报;2015年06期
6 刘丰;郑宏;夏开文;;基于MLS的数值流形法模拟多裂纹扩展[J];岩石力学与工程学报;2016年01期
7 Kallu Raj R.;Keffeler Evan R.;Watters Robert J.;Agharazi Alireza;;Development of a multivariate empirical model for predicting weak rock mass modulus[J];International Journal of Mining Science and Technology;2015年04期
8 Mambou Ngueyep Luc Leroy;Ndop Joseph;Ndjaka Jean-Marie Bienvenu;;Redistribution and magnitude of stresses around horse shoe and circular excavations opened in anisotropic rock[J];International Journal of Mining Science and Technology;2015年04期
9 左双英;史文兵;梁风;黄春;赵蕊;;层状各向异性岩体破坏模式判据数值实现及工程应用[J];岩土工程学报;2015年S1期
10 黄彦华;杨圣奇;;含两组交叉节理砂岩强度及破坏特征离散元分析[J];煤炭学报;2015年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴海;深部倾斜岩层巷道非均称变形演化规律及稳定控制[D];中国矿业大学;2014年
2 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
3 魏龙海;基于颗粒离散元法的卵石层中成都地铁施工力学研究[D];西南交通大学;2009年
4 章广成;复杂裂隙岩体等效力学参数及工程应用研究[D];中国地质大学;2008年
5 黄书岭;高应力下脆性岩石的力学模型与工程应用研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
6 尹小涛;岩土材料工程性质数值试验研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
7 罗勇;土工问题的颗粒流数值模拟及应用研究[D];浙江大学;2007年
8 韦良文;泥水盾构隧道施工土体稳定性分析与试验研究[D];同济大学;2007年
9 张波;基于岩体各向异性深埋公路隧道安全稳定性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
10 汪成兵;软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁路路;岩土材料虚拟仿真模型的自动生成与应用[D];西安科技大学;2014年
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10 邵冬亮;含充填断续节理岩体裂隙扩展试验与数值模拟研究[D];山东大学;2012年
【二级引证文献】
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1 张昊天;周文;曹茜;徐浩;单钰铭;;基于应力—应变模型的脆塑性测井评价[J];测井技术;2018年03期
2 韩智铭;乔春生;朱举;;含两组交叉贯通节理岩体的强度及破坏特征分析[J];岩土力学;2018年07期
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4 谢科;卓莉;肖明砾;谢红强;何江达;;三轴压缩下石英云母片岩能量特征及其本构模型研究[J];水利水电技术;2018年03期
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1 张淑朝;兰州地铁低含砂率强渗透性砂卵石降低土压平衡盾构扭矩及防喷涌研究[D];北京交通大学;2018年
2 秦春曦;尼龙6萃取过程新装备和新工艺[D];华东理工大学;2018年
3 王俊;土压平衡盾构掘进对上软下硬地层扰动研究[D];西南交通大学;2017年
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7 李子龙;碾压混凝土坝振动碾压过程细观模拟及压实质量实时控制研究[D];天津大学;2017年
8 张自政;沿空留巷充填区域直接顶稳定机理及控制技术研究[D];中国矿业大学;2016年
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4 袁媛;含填充裂隙硬岩单轴压缩破裂过程研究[D];湖北工业大学;2017年
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【二级参考文献】
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2 孙旭曙;程冬;黄叶宁;李飞;何葭桐;迟健;刘洋;;层状节理岩体变形特性数值模拟研究[J];三峡大学学报(自然科学版);2017年03期
3 蒋明镜;刘蔚;孙亚;张宁;王华宁;;考虑环境劣化非贯通节理岩体的直剪试验离散元模拟[J];岩土力学;2017年09期
4 金爱兵;孙浩;孟新秋;王凯;杨振伟;;非贯通节理岩体等效强度及破坏特性[J];中南大学学报(自然科学版);2016年09期
5 杨录军;邹炎平;钱建龙;;分形几何在节理岩体研究中的应用[J];中国水运(理论版);2007年08期
6 何则干;陈胜宏;;加锚节理岩体的复合单元法研究[J];岩土力学;2007年08期
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6 任懿;杨海天;;正交双向黏弹性节理岩体的等效分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
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9 汤明高;许强;郑光;;非贯通性节理岩体高边坡稳定性分析及应用[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年
10 范景伟;何江达;;含未闭合断续节理岩体灌浆效果对强度影响的分析[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年
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1 韩智铭;基于数值流形方法的节理岩体强度特性研究[D];北京交通大学;2018年
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8 张志刚;节理岩体强度确定方法及其各向异性特征研究[D];北京交通大学;2007年
9 张秀丽;断续节理岩体破坏过程的数值分析方法研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
10 蓝航;节理岩体采动损伤本构模型及其在露井联采工程中的应用[D];煤炭科学研究总院;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭晓杰;富水节理岩体中隧道开挖流固耦合效应研究[D];西南交通大学;2018年
2 马小满;爆破作用下节理岩体的应变能变化及其对位移的影响[D];武汉大学;2018年
3 张宋秋阳;类节理岩体在动静不同荷载作用下破坏特征差异分析[D];南华大学;2017年
4 黄妤诗;含填充节理岩体的单轴压缩试验及本构模型研究[D];中国地质大学(北京);2013年
5 刘超;非贯通节理岩体岩桥力学性质弱化影响研究[D];贵州大学;2017年
6 李斌;含交叉节理岩体爆炸应力波衰减规律研究[D];南华大学;2016年
7 刘社豪;节理岩体等效本构关系研究及工程应用[D];大连理工大学;2011年
8 孙静;锚杆在节理岩体中的加固作用机理和锚固效应分析及应用[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2003年
9 刘其兵;爆炸应力波在层状节理岩体中传播规律及数值模拟[D];南华大学;2015年
10 肖宇;大孤山铁矿南帮节理岩体开采损伤特征研究[D];辽宁科技大学;2013年
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