国家自然科学基金(50509003)
- 作品数：9 被引量：122H指数：7
- 相关作者：张奇华邬爱清张宜虎孙玉杰张家发更多>>
- 相关机构：长江科学院中国石油化工集团公司中国地质大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金水利部现代水利科技创新项目深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：建筑科学理学水利工程天文地球更多>>
- 随机结构面切割下的全空间块体拓扑搜索一般方法被引量：48
- 2007年
- 基于拓扑学有关原理及有关文献,拓展"有向性"原理并提出"封闭性"原理。前者指棱、回路、体均有方向;后者指在块体搜索时,组成块体的各棱为2个回路的公共棱且回路在公共棱处的旋转方向相反,所有回路均被用过一次,正负体的体积和为零。然后,通过三维结构面网络模拟、结构面交线及封闭回路分析、孤立回路删除、相关回路分析、封闭块体搜索等过程,形成全空间块体拓扑搜索的一般方法。同时提出块体搜索正确性检验标准。算例分析及正确性检验结果表明,该方法可以对众多结构面切割下,形成的数量多、形态异常复杂的块体(包括凹形体)进行正确有效搜索,显示该方法具有较强的通用性和可靠性。
- 张奇华邬爱清
- 关键词：岩石力学结构面网络模拟块体理论
- 基于块体加与块体减算法的岩石块体几何形态分析被引量：21
- 2006年
- 本文提出以块体加与块体减算法进行复杂岩体的形态分析。块体加是在一个凹形或凸形块体的基础上,加上一个或多个体,使之成为更复杂的形体;块体减的含义则相反。采用提出的块体加与块体减的基本运算规则,面面相减与面面相加的算法,将运算后的面与顶点统一编号,并通过块体体积与各面面积的计算,实现了块体加与块体减算法。算例分析表明,该方法可以构造出复杂的块体形态,并可在实际工程分析中得到应用。
- 张奇华
- 关键词：块体理论
- 考虑力矩平衡的剩余推力法及其应用被引量：9
- 2008年
- 边坡稳定分析中广泛使用的剩余推力法,假定条块间作用力方向与上一条块底滑面平行,其物理意义较直观合理,通过力平衡方程求得边坡稳定系数。将条间力方向(条间力剪切分量与法向分量的比值)乘以统一的修正系数(可称为推力方向修正系数),通过纳入力矩平衡方程求解修正系数,得到考虑力矩平衡的二维剩余推力法。改进后方法能够揭示不同工况条件下条间力方向可能产生的变化,提高计算结果可靠性。最后对该法进行了工程应用讨论。
- 张奇华彭荣生骆建宇
- 关键词：极限平衡分析剩余推力法力矩平衡
- 基于离散单元法的裂隙岩体渗流与应力耦合作用机制研究被引量：19
- 2009年
- 采用UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,分析裂隙岩体洞室开挖后,围岩应力与水力耦合作用导致的裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。结果表明:洞室开挖完成后,在围岩渗流与应力耦合作用下,围岩中裂隙隙宽、裂隙中水压及其渗透流量的变化是一个动态过程,且相互作用与相互依赖;裂隙的闭合使得结构面水力梯度变大,作用在裂缝上的渗透压力增大,促进导水裂缝扩展,裂隙连通性增加;裂缝张开度增大,渗透能力增强,渗流量增大,其渗流压力相应降低;由于围岩中裂隙隙宽、压力和渗流量的动态依赖性,在一定条件下,裂隙隙宽的改变可导致局部水力通道的形成,高压水头从局部涌出,从而促进突水灾害的形成。研究成果初步表明了所采用方法的有效性,并为研究裂隙岩体中开挖洞室引起的突水问题提供了潜在的研究方向。
- 孙玉杰邬爱清张宜虎张家发
- 关键词：裂隙岩体渗流场应力场突水
- 考虑力矩平衡的三维剩余推力法
- 2008年
- 在考虑力矩平衡的二维剩余推力法的基础上,提出了一种三维极限平衡分析方法。在忽略条柱间作用力的水平剪切分量的基础上,建立铅直方向(Z轴)、滑动方向(X轴)、垂直滑动方向(Y轴)的力平衡以及绕Y轴的力矩平衡共4个方程,平衡方程中纳入地下水、地震、支护力作用。行界面上柱间力作用方向角(条间力剪切分量与水平分量的比值)为条柱底滑面在滑动方向上的倾角乘以统一的修正系数(可称为推力方向修正系数,以进行修正),列界面上柱间力作用方向角为条柱底滑面在Y方向上的倾角。通过迭代计算,当调整稳定系数以使所有列的X向剩余推力和为零、改变滑动方向(X轴方位)以使所有行的Y向剩余推力和为零、调整推力方向修正系数以使绕Y轴的总力矩为零,求得滑坡的稳定系数、最优滑动方向及推力方向修正系数。该法适用于任意形态滑坡,并可计算得到最优滑动方向。最后对该法进行了工程应用及讨论。
- 张奇华
- 关键词：三维极限平衡分析剩余推力法力矩平衡
- 多滑面块体的分块极限平衡分析法被引量：14
- 2007年
- 单面滑动块体存在2个及以上非临空面,双面滑动块体存在3个及以上非临空面,且这些非临空面的面上构成块体时,传统的块体理论在计算稳定系数时可能存在问题。基于此,提出分块极限平衡分析法,该方法沿非临空面交棱将块体进行分块,在忽略分块间的垂向剪力(即可考虑分块间的水平法向力和剪切力)前提下,通过满足各分块的垂向力平衡和滑动方向上的总体力平衡,求解特定滑动方向的稳定系数。然而,由于块体往往不对称,人为很难给定真实的滑动方向,与滑动方向垂直的水平方向上存在不平衡力。通过改变滑动方向(0°～360°),当不平衡力为0时,计算达到3个正交方向上的力平衡,并由此确定出块体实际的潜在滑动方向。此时的稳定系数为最小值或接近最小值,其含义类似潘家铮最大最小原理。该法可以很好地解决多滑面块体的稳定分析问题。通过考题验证,与传统块体理论进行对比,解释非对称双面滑动向单面滑动渐变过渡时稳定系数与滑动方向的连续变化。最后,通过实例对该法进行应用。
- 张奇华
- 关键词：岩石力学块体理论三维极限平衡
- 采用全空间块体搜索技术初步研究岩体完整性被引量：12
- 2009年
- 岩体完整性包括两方面含义:岩体切割程度和岩体块度。全面反映岩体完整性需要同时考虑结构面间距和长度,而不仅仅是间距。采用全空间块体搜索技术,可直观形象地对岩体切割程度及块度进行研究。结果表明,迹长间距比越大,岩体被切割程度越高,完整程度越低。当迹长间距比为3～4时,岩体被切割成较为离散的块体,对应于完整程度为较破碎即完整～破碎岩体的过渡阶段,结构类型为次块状。岩体块度不完全取决于结构面间距,还与切割程度有关,即要考虑到迹长间距比,当岩体被完全切割(迹长间距比大于3～4)时,块度才基本只受间距控制。这些结论可以作为岩体完整程度及岩体结构类型划分的补充条件。另外,以迹长服从对数正态分布为例,讨论不同迹长分布对所得结果的影响。最后,根据典型工程实例的结构面地质统计资料,分析岩体完整性及结构类型。研究途径和结论对于深入认识岩体完整性具有较大意义。
- 张奇华边智华余美万
- 关键词：岩石力学岩体完整性块度
- 边坡及洞室岩体的全空间块体拓扑搜索研究被引量：26
- 2008年
- 在一定空间区域内,由三维有限长的随机结构面及确定性结构面切割形成的所有块体的搜索问题,即全空间块体搜索问题,是裂隙岩体研究中十分重要的基础性课题。在随机结构面切割下全空间块体拓扑搜索一般方法研究基础上,进行边坡及洞室岩体的全空间块体搜索问题研究。给出计算分析过程,包括三维结构面网络模拟、结构面与边界面之间的交线分析、封闭回路分析、回路空间位置分析、孤立回路删除、相关回路分析以及封闭块体搜索等,并对其中的结构面与边界面交线求解进行重点讨论。对块体切割中出现的简单凸多面体及凹多面体、坑体、环体、腔体等4种块体类型进行分析,基于单连通和复连通回路的不同特点,讨论如何统一地对4种块体类型进行搜索分析,从而实现边坡/洞室岩体的全空间块体拓扑搜索技术。在此基础上,基于经典的块体理论,实现边坡/洞室工程中的块体渐进失稳分析技术。最后,针对边坡和洞室算例进行分析和讨论。
- 张奇华邬爱清
- 关键词：岩石力学结构面网络模拟块体理论
- 地应力对采动裂隙岩体渗流特性影响的研究被引量：5
- 2009年
- 岩体总是赋存于一定的渗流场和应力场中的,在裂隙岩体中开挖洞室将打破最初的平衡状态,引起渗流场和应力场发生变化,因此研究地应力场对渗流场的影响具有重要的意义。采用UDEC程序,利用数值试验的方法,研究了块体边界尺寸以及初始地应力对在节理裂隙岩体中开挖洞室引起隧洞内涌水量变化的影响。结果表明,随着块体边界尺寸和初始应力比的增加,开挖后隧洞内的涌水量均减小。
- 孙玉杰邬爱清张宜虎武涛
- 关键词：地应力地下洞室渗流节理岩体
