• 剪胀对地下工程岩体位移的影响 ——以加拿大 Donkin-Morien 隧道为例

  根据建立的岩石剪胀角模型，分析岩石峰值内摩擦角和剪胀角的关系，得出岩石在零围压时的峰值剪胀角 小于并近似等于峰值内摩擦角，并假设岩石和岩体的剪胀角遵循相似的变化趋势，结合 Hoek-Brown 强度准则和 GSI 岩体分级系统，实现剪胀角模型从完整岩石到岩体的转化。采用程序语言在 FLAC3D 中编写岩体剪胀角模型 程序模块。以加拿大 Donkin-Morien 隧道为工程实例，研究围压和塑性剪切应变依赖的岩体剪胀对隧道渐进开挖 过程中围岩位移的影响，论证恒定的剪胀角值不能准确表达隧道开挖边界附近的岩体位移，而考虑围压和塑性剪 切应变为影响因素的岩体剪胀角模型能够合理描述围岩的位移分布，模拟结果与实际测量值具有很好的一致性。 研究成果可为岩体非线性力学行为的研究和地下工程岩体的稳定性控制提供理论和实践基础。

  2024-12-19 iGeo

• 基于 Hovland 改进模型与约束 Delaunay TIN 的三维边坡稳定性分析方法

  针对目前三维极限平衡方法研究与应用存在的不足，在 Hovland 三维模型基础上通过调整 Hovland 模型与 修正 Hovland 模型中单元滑动面上垂直压力的表达形式，提出 Hovland 改进模型与修正 Hovland 改进模型，并借 助 GRASS GIS 软件对某一经典三维边坡稳定性分析算题进行验算，结果表明：在同一栅格模型与相同分辨率条件 下，改进后的计算模型获得的安全系数精度更高；通过 Delaunay 网格剖分算法生成满足点、线及三角形面积等约 束条件的 TIN，结合 Hovland 改进模型，提出基于约束 Delaunay TIN 三棱柱单元的边坡地质模型构建与稳定性分 析方法，获得了比三维栅格模型高的计算精度，尤其在采用改进后的 Hovland 模型计算时，精度提升更加明显； 考虑到分析方法在实际工程中的推广应用，围绕三棱柱边坡地质模型经济性与计算结果准确性两个影响计算效率 的主要因素，研究了三角形个数、稳定性系数随最小三角形约束面积的变化规律，提出 Delaunay TIN 最优网格剖 分面积评判指标，并给出了 1/412～1/206 的建议值。黑山露天煤矿工程实例表明，潜在滑坡体中部与后缘产生的 阻滑作用，是采掘场南帮边坡稳定性系数较高的主要原因。

  2024-12-19 iGeo

• 基于滑动面搜索新方法对地震作用下 边坡稳定性拟静力分析

  采用一种适于任意曲线滑动面的新方法，对地震作用下边坡的稳定性进行拟静力分析。首先，通过算例对 比分析验证新方法的可行性。然后，分别在地震竖直和水平加速度系数 kv，kH变化时对边坡稳定性进行研究，在 kH，kH与 kv共同作用下对分层土坡的局部和整体稳定性进行探索，在土层参数变化时对边坡地震稳定性的影响进 行分析，从而可得：(1) kH存在一个特殊值使 kv 的变化对边坡的稳定性影响很小；(2) 当 kH和 kv 的增大引起临界 滑动面范围增大时，会导致边坡由局部稳定性变为整体稳定性，当 kH 和 kv 的增大引起滑动面下滑点上移时，会 导致边坡由整体稳定性变为局部稳定性；(3) 黏聚力 c 的变化对滑动面范围影响较大，其对安全系数的影响与地 震强度有关；(4) 不同土层参数时，kH对边坡稳定性的影响较 kv 大。

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• 基于 Hoek-Brown 准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究

  Hoek-Brown 经验准则(2002 版)考虑施工扰动对岩体参数劣化效应，并提出扰动系数 D，但仅为粗略定性化 描述。现应用声波测试法获得的岩体波速降λ对扰动系数 D 进行优化处理，并将优化后的 Hoek-Brown 经验准则运 用于开挖扰动引起岩体弹塑性变形特征方程的求解研究，进而可实现较精确表示围岩塑性圈半径。为验证该理论 的合理性，综合运用声波测试法、位移监测法等监测手段及有限元数值模拟法予以对比分析。此外，考虑开挖扰 动变形特征场地效应，提出可拟合不同岩性、不同开挖方式的变形与开挖扰动经验公式。工程实例计算结果表明： 对 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)扰动系数 D 的优化合理，用其可计算开挖扰动引起的围岩弹塑性变形特征值。 并可准确求得塑性圈半径值，同时，拟合得到变形与开挖扰动经验公式可满足不同工程需要，具有一定合理性。 所获结果可为 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)及地下洞室开挖扰动引起岩体变形特性研究提供一定方法参考。

  2024-12-19 iGeo

• 红石铜矿裂隙构造分布特征研究

  以红石铜矿区东矿段为裂隙构造研究区，介绍如何应用 Dips 软件处理构造地质测量数据并做出图件。结合红石铜 矿田地质勘查成果资料对此区裂隙的玫瑰花图和等密图加以分析。把本区裂隙分为三种类型，提出含矿裂隙构造优势方向 为北北东向和北北西向，成矿后裂隙对矿体改造较小。

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• 广义 Hoek-Brown 准则中强度折减系数的确定

  稳定性系数是边坡安全性评价的关键指标，但对适用于岩体特性的 Hoek-Brown 准则的折减存在标准不统 一或计算复杂的特点，有必要确定合适的强度折减方案和系数。将广义 Hoek-Brown 准则(2002)与强度折减原理相 结合，以三峡库区狮子包高边坡为模型，通过改变坡高、坡角和参数，以 7 种对岩石单轴抗压强度ci、地质强度 指标 GSI 和岩石材料常数 mi 的简化折减方案，研究狮子包高边坡的稳定性，并对稳定性系数和抗剪强度进行误 差分析，确定广义 Hoek-Brown 准则的最优强度折减方案。研究结果表明，对广义 Hoek-Brown 准则的强度折减可 通过同比折减参数ci 和 GSI 获得，此时数值计算与极限平衡法(Morgenstern-Price)确定的高边坡稳定性系数相对 误差平均值为 6.9%，方差为 6.9%，抗剪强度相对误差为 4.98%。这对广义 Hoek-Brown 准则在岩质边坡稳定性数 值计算中的广泛应用有一定理论意义和价值。

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• 高地应力岩体特殊照明峒室围岩支护设计

  为特殊照明和交通安全在世界最长的双峒公路隧道——秦岭终南山隧道内设计了 6 个峒室，该隧道穿越中 国陕西省秦岭山脉，最大埋深达 1 800 m。在峒址附近的 2 个位置采用应力解除法量测岩石地应力，该处的岩石 覆盖厚度分别为 1 600 和 400 m，量测结果显示极高的地应力。为满足照明和行车安全的要求，每个峒室设计成 纺锤型，长度为 200 m，最大宽度为 22 m。受到已建成隧道的限制，两峒室间最小岩柱厚度只有 8 m。峒室的主 要特征为：(1) 高地应力；(2) 岩石条件较好；(3) 与峒室尺寸相比岩柱厚度很小，这些特征对围岩支护提出极大 的挑战。围岩支护是依据岩体分类 Q 系统采用经验法设计，然后采用数值分析校核。临时支护和永久支护系统均 采用喷射混凝土和锚杆。为保证施工和运行期的峒室稳定提出一整套实施程序，包括开挖、喷射混凝土、安装锚 杆和监控措施。对于极高地应力区域的峒室采用柔性支护，允许岩体在永久支护安装前发生部分变形，从而保证 峒室稳定及支护元件安全可靠地发挥效用。分别采用 FLAC3D和 Phase 2 程序进行三维和二维数值分析，三维计算 主要用于研究峒室的整体稳定及沿隧道轴向的三维效应；二维计算用于详细研究施工顺序和各支护单元的功效。 数值分析显示喷射混凝土和锚杆在各施工阶段都能安全运作，从而验证了围岩支护设计。

  2024-12-19 iGeo

• 干湿循环对硬黏土的土水特性影响规律研究

  为了客观评估高放核废物地质处置库开挖建设和封存初期围岩面临的非饱和岩土力学问题，针对一种高放 核废料储存介质(硬黏土)开展不同干湿循环试验，研究该材料的土水特性变化规律。基于湿度控制吸力方法，研 制黏土非饱和测量系统，利用该系统对硬黏土进行不同干湿循环试验，对比分析干湿循环次数和基质吸力变化梯 度对硬黏土的土水特征曲线的影响。研究结果发现：干湿循环次数对这种硬黏土的土水特征曲线影响较大，基质 吸力变化梯度影响则很小。同时，结合不同干湿循环条件下硬黏土核磁共振细观测试结果，分析出干湿循环和基 质吸力对硬黏土的土水特性影响机制。通过分析不同干湿条件下硬黏土的含水分布特征，定量出该硬黏土干湿过 程不同孔径内含水变化，揭示其不同孔径含水量等比例变化与水的吸附状态密切相关，为深入理解硬黏土干湿循 环过程土水特征曲线变化规律提供试验依据，为高放核废物地质处置围岩水力特性评估奠定试验基础。

  2024-12-19 iGeo