高地应力条件下卸荷速率对锦屏大理岩力学特性影响规律试验研究
卸荷岩体的变形破裂特征
第22卷 第12期岩石力学与工程学报 22(12)：2028～20312003年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec ，20032001年11月20日收到初稿，2002年3月25日收到修改稿。
* 国家自然科学青年基金项目(49602040)及国家电力公司九五攻关项目(SPKJ006-02-04)资助。
作者 沈军辉 简介：男，37岁，1988年本科毕业于成都地质学院，2000年于成都理工大学地质工程专业获博士学位，2003年1月东南大学土木工程博士后工作站出站，现任副教授，主要从事水利水电工程地质、岩土工程、地下工程、地质灾害的勘察与防治等方面的工作。
E-mail ：jhshen2001@ 。
卸荷岩体的变形破裂特征*沈军辉1王兰生1王青海1徐 进2 蒋永生3 孙宝俊3(1成都理工大学环境与土木工程学院 成都 610059) (2四川大学水利水电工程学院 成都 610064) (3东南大学土木工程学院 南京 210096)摘要 在岩石试件卸荷试验的基础上，结合大型开挖工程，研究了岩体在卸荷状态下的变形破裂特征。
研究表明，岩石在卸荷状态下的变形表现为沿卸荷方向的强烈扩容，其破裂以张性破裂为特征，并存有张剪性和剪性破裂；卸荷岩体除具有上述变形破裂特征外，其变形破裂程度及方式受岩体结构的控制，比岩石更易发生变形与破坏，特别是其破裂体系，很大程度上受岩体结构的控制。
关键词 岩石力学，卸荷岩体，卸荷试验，变形破裂特征分类号 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)12-2028-04DEFORMATION AND FRACTURE FEATURESOF UNLOADED ROCK MASSShen Junhui 1，Wang Langsheng 1，Wang Qinghai 1，Xu Jin 2，Jiang Yongsheng 3，Sun Baojun 3(1College of Environment and Civil Engineering ，Chengdu University of Technology ， Chengdu 610059 China )(2School of Hydraulics and Electric Power ，Sichuan University ， Chengdu 610064 China )(3Civil Engineering College ，Southeast University ， Nanjing 210096 China )Abstract On the basis of unloading tests of rock sample ，the deformation and fracture features of unloaded rock mass are studied in conjunction with fracture systems of some large excavation project. Research shows that the deformation of unloaded rock is of intense dilatancy in unloading direction ，the fracture is characterized by tensile one ，and there are tensile-shear fractures and shear fractures. The deformation and fracture feature of unloaded rock mass is dominated by the rock mass structure ，and deformation and failure in unloaded rock is prone to take place compared with those in rock. Especially ，the fracture system ，is controlled by the rock mass structure. Key words rock mechanics ，unloaded rock mass ，unloading tests ，deformation and fracture feature1 前 言开展岩体卸荷破坏机制的研究，不但对于揭示卸荷岩体的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害机理等方面均具十分重要的理论意义，而且对于岩体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用价值。
高地应力区双护盾TBM隧道围岩性态即时判示分析
Vol. 18Feb. 2022第18卷第1期2022年2月地下空间与工程学报Chinese Journal of Underground Space and Engineering高地应力区双护盾TBM 隧道围岩性态即时判示分析邓荣贵I ,钟志彬2 ,陈炜韬3 ,傅支黔'，曾鹏$(1.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031 ；2,成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都610059；3,中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)摘要：青藏高原及其东缘高山区的交通建设和能源开发，需要修建众多的深埋长大隧道，采用TBM 掘进具有显著优势。
依托西藏雅鲁藏布大峡谷DXL 隧道双护盾TBM 掘进施工，就 隧址区工程地质环境、基于尾渣的围岩特征信息的即时获取方法以及围岩性态判别等进行了 研究,，结果表明：(1)高地应力环境下，隧址区裂隙性硬质围岩微细观破裂，造成宏观大变形 是引起TBM 掘进机卡机的主要原因；(2)综合尾渣分析和管片灌浆孔观测，能够获得隧道掌子面附近围岩即时岩性、岩体结构与变形性态等重要信息及参数；(3)基于围岩即时信息及参数，提出围岩工程地质性态即时分析指标及原则，能够定量地对双护盾TBM 掘进隧道围岩工 程地质性态做出综合的即时判断。
本文的理念和思路为双护盾TBM 掘进和传统隧道施工地 质超前预测预报提供了一种简单、有效、即时的补充方法关键词：公路隧道;TBM ；高地应力；围岩变形；尾渣块体；即时判示中图分类号:TU94 文献标识码:A 文章编号：1673-0836(2022)01-0330-10Real-time Discriminant Analysis of Surrounding Rock Features forDouble Shield TBM Tunnel in High Geostress ZoneDeng Ronggui 1 , Zhong Zhibiii 2 ,Chen Weitao 3, Fu Zhiqiati ' ,Zeng Peng 2(1. School of Civil Engineering , Southwest Jiaotong University , Chengdu 610031 , P. R. China ; 2. College of Enivironmentand Civil Engineering , Chengdu University of Technology , Chengdu 610059, P. R. China ; 3. Chengdu Investigation & DesignResearch Institute Co., Lid., of China Power Construction Corporation , Chengdu 610072, P. R. China )Abstract : Numerous long and deep tunnels would be constructed for the development of transport and energyresources in the high mountains along the Qinghai-Tibet plateau and its eastern margin. The TBM tunnelingmethod has significant advantages. Based on the double-shield TBM project of DXL tunnel in Brahmaputragrand canyon , Tibet, the engineering geological conditions of tunnel site, the tail ballastless-dependent instant acquisition and real-time features of surrounding rock were presented. The results show that ( 1 ) the main reason forjamming TBM was that the fracture of cracked and hard rock mass led to large deformation of surrounding rock under high geostress. ( 2 ) Valuable information and parameters of real-time lithology, rock mass structureand deformation near the tunnel face could be obtained immediately by comprehensive observation of tail ballastlessand segment grouting holes. ( 3 ) Based on the real-time information and index of surrounding rock , the real time discriminant analysis index and criterion of engineering geological features of surrounding rock was proposed ,which can (juantificationally evaluate the real-time engineering geological features of suiTounding rock at the double-收稿日期:2021-08-12(修改稿)作者简介:邓荣贵(I960-),男，四川自贡人，博士，教授，主要从事工程地质及岩体力学特性方面的教学与科研工作。
岩爆的影响因素分析及预测--孙旭宁
岩爆的影响因素分析与预测孙旭宁1赵国斌2，3张国泉4（1 武警水电第二总队第七支队，江西鹰潭3350002 中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院工程地质力学重点试验室，北京，1000293 中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津，3002224武警水电第二总队第七支队，江西鹰潭335000）摘要岩爆是一种地下工程建设过程中常见的地质灾害现象。
对发生岩爆的工程实例进行研究分析，是对岩爆问题进行充分认识的基础。
文章总结了国内外部分工程实例岩爆发生情况，分析了影响岩爆的主要因素和部分特征，并通过对齐热哈塔尔引水隧洞支洞施工过程中岩爆的发生特征分析，对引水隧洞主洞的岩爆发生情况进行了预测，并认为，工程施工过程中要不断的认识和总结岩爆的发生规律将更有利于岩爆的预测与预防。
关键词岩爆岩性地应力构造埋深地下水齐热哈塔尔1 引言地下工程建设过程中遇到的高地应力、高埋深、高外水压力等复杂的工程地质环境，使隧洞的设计与施工遇到很多复杂的工程地质问题，诸如岩爆、高地温、突涌水等，此类地质灾害的发生具有不可预测性，突发性，强破坏性等特点，严重影响隧洞的施工进展。
这些问题中，岩爆的发生及其造成的恶劣后果较为突出。
岩爆是具有大量弹性应变能储备的硬脆性岩体，在开挖过程中，引起地应力分异、围岩应力跃升及能量进一步集中，在围岩应力作用下产生的张～剪脆性破坏，并伴随声响和震动，而消耗部分弹性应变能的同时，剩余能量转化为动能，使围岩由静态平衡向动态失稳发展，造成岩片（块）脱离母体，获得有效弹射能量，猛烈向临空方向抛（弹、散）射为特征，是经历“劈裂成板—剪切成块—块片弹射”渐进过程的动力破坏现象[1]。
岩爆灾害是地下工程中比较常见的地质灾害之一，它的发生不仅严重威胁施工人员及设备的安全、影响施工进度，而且还会造成超挖、初期支护失效，严重时还会诱发地震[2]。
岩爆发生的影响因素包括岩性、岩体结构、地应力条件、地下水状态、施工方法等。
锦屏一级水电站左岸坝肩岩体直剪蠕变特性研究
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ
２ １ 年 １ 月 ０ １ ２
锦 屏 一级 水 电站左 岸 坝 肩岩 体 直 剪 蠕变 特 性 研 究
戴祺 云 ， 傅 涛 ， 费大军 ， 夏骊娜
（ 中国水 电顾 问集 团成都勘测设计研究 院， 四川 成都 ６ ０７ ） １ ２ ０
２ 研究思路及技术路线
通过对左岸 坝肩边坡 ｆ 一断层 的力学特性 及 ４ ２ 其各 向异性的原位试验、 室内直剪和直剪蠕变试验 ， 获得岩体结构面 的基本力学参数 ， 分析研究 ｆ 一断 ４
层 的瞬 时抗 剪强 度 和 长 期抗 剪 强度 特 性 ， 最终 为 左
（） ２ 分级施加剪切 荷载， 当施加剪切载荷引起
剪切试验的结果估计试样破坏的应力值 ， 然后再确
定 流变 试验 每一 级 的荷 载增 量 。剪切 蠕变试 验流 程
如下 ：
行复核外 ， 一个重要的基础工作 ， 就是对边坡岩体力
学参 数进 行进 一 步 的复核及 深化 研 究 ¨ 。
（） １ 首先施 加 法 向荷 载 ， 取 变 形 数 据 。法 向 读 荷 载垂 直 于剪切 面施 加 ， 法 向变 形 稳 定 时开 始施 当 加 剪切 荷 载 。
中图法分类号： Ｕ ５ ． ； Ｕ ５ ． Ｔ ４８３Ｔ ４９２ 文 献标识码 ： Ｂ 文章编 号：０ ３— ８５ ２ １ ） ４—０ ６ ｏ １０ ９ ０ （０ １ ｏ ０ ３一 ４
根据 最 大正应 力 和剪 应 力 结 果 出
锦屏 一级 水 电站左 岸坝 肩边 坡 目前开 挖支 护施
的剪切 位移 明显 增大 时 ， 可适 当增 加 剪切载 荷分 级 。
（） ３ 每级剪切载荷施 加后 ， 即测读瞬时位移 立 值， 然后按 １ｍ ｎ ２ ｍｎ ４ ｍ ｎ ｌ 、ｈ ４ 、ｈ １ｈ ０ ｉ、０ ｉ、０ ｉ、ｈ ２ 、ｈ ８ 、２ 测读 ， 以后均按每间隔 １ｈ定时测读一次。每级剪 ２
高地应力下深埋隧洞开挖岩爆数值模拟与预测
高地应力下深埋隧洞开挖岩爆数值模拟与预测 1陈文亮，章青，刘仲秋河海大学工程力学系，南京（210098)E-mail：cwl9898@摘 要：结合锦屏二级水电站辅助洞工程,通过三维弹塑性有限元数值模拟,分析隧洞掌子面 推进过程中的围岩空间应力场状态和演化趋势；基于数值模拟结果选用4种不同的岩爆预测 方法， 对开挖过程中岩爆的发生情况进行了预测， 判定在洞肩和洞底角点处发生岩爆可能性 较大，这与锦屏二级水电站辅助洞岩爆实际发生情况基本一致。
关键词：深埋隧洞；数值模拟；应力场；岩爆；预测1. 引言岩爆是高应力区进行地下开挖时,由于破坏了岩体的力学平衡,围岩中产生了应力集中而 使岩体产生脆性破坏并伴随能量释放的动力失稳现象。
有关统计资料表明 所以在深层开挖中研究岩爆显得尤为重要。
近几十年来,国内外采矿界和岩体工程界的专家、学者对岩爆机理、岩爆预测以及岩爆 防治诸方面进行了大量的研究,取得了一定成果 刚度理论、岩爆倾向理论等外，近年来谢和平[ 2~6][1],岩爆多发生在强度高、厚度大的坚硬岩(煤) 层中,一般而言，随着埋深的增加岩爆发生的机会将越来越大,。
在岩爆机理方面除了传统的强度理论、[ 8][7 ]采用分形理论、潘岳等采用突变理论来解释岩爆现象。
在岩爆预测方法方面根据不同的岩爆机理理论，可得出不同的判据，主要分 为应力判据，岩性判据，能量判据，临界深度判据等。
但由于岩爆是极为复杂的动力失稳现 象,岩爆的机理到目前为止还不很清楚,利用传统的岩爆分析方法来预测岩爆遇到了极大的困 难，在这种情况下,人工智能、专家系统、神经网络在岩爆预测中得到了很好的运用，如冯 夏庭等[9 ]提出的基于支持向量机的预测方法为岩爆预测提供了一条十分有效的途径。
在深埋隧洞开挖过程中,因开挖卸荷引起隧洞周边围岩应力场的扰动和重分布,导致围岩 应力值和方向发生变化。
而在影响范围之外,岩体应力维持初始地应力状态。
在高地应力区, 岩体强度高,储存的弹性应变能大,由于应力场的变化造成高强度脆性岩石内部破裂,引起弹 性应变能的突然释放,容易引起岩爆。
中国矿业大学矿山岩石力学简答题
简答题1、地质体和岩体在概念上有哪些区别?答:(1) 岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。
(2) 就具体问题研究而言,岩体即为地质体的一部分。
(3) 岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。
有时将土地作为一种特殊岩体对待。
2、岩体和岩石的各自特征是什么?两者有何区别和联系?答:特征: 岩体: 不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性; 岩石:是一种地质材料,是组成岩体的固相基质, 是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质;区别联系::(1) 岩体赋存于一定地质环境之中, 地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响, 而岩石试件只是为实验而加工的岩块, 已完全脱离了原有的地质环境。
(2) 岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程, 其中存在着各种地质构造面,如不整合、褶皱、断层、节理,裂隙等而岩石相对完整。
(3) 一定数量的岩石组成岩体,且岩体无特定的自然边界, 只能根据解决问题的需要来圈定范围。
(4) 岩体是地质体的一部分, 并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体, 也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。
3、岩体力学的一般工作程序(步骤) 和主要研究方法?答:工作程序:岩体工程地质信息采集—岩体工程地质力学模型—岩体稳定性评价—岩体工程设计—岩体工程施工—岩体性态监测; 主要研究方法: 工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法4、岩体的组成要素是什么?答:物质成分(岩石) 、结构(结构体、结构面) 、赋存环境(应力场、温度场、渗流场、其他物理场)5、从工程地质研究的角度, 简述岩石的主要造岩矿物及其基本性质?答:1 、可溶性矿物, 如岩盐、石膏、芒硝等, 在适宜条件下可溶解于水, 减少岩石的固相成分增加空隙比, 使岩石结构变松、力学性能降低、渗透性提高。
2、易风化矿物, 其稳定性取决于矿物的化学成分迁移活动性、矿物结晶特征、矿物生成条件。
脆性大理岩弹塑性耦合力学模型研究
第29卷第12期岩石力学与工程学报V ol.29 No.12 2010年12月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec.，2010脆性大理岩弹塑性耦合力学模型研究周辉1，张凯2，冯夏庭1，邵建富3，邱士利1(1. 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；2. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州 221008；3. 里尔科技大学里尔力学实验室，法国里尔 59650)摘要：为全面、深入地揭示脆性岩石的变形和屈服特性，以锦屏T6 2y和T2b脆性大理岩峰前和峰后循环加卸载试验为基础，分析岩石的弹塑性耦合性质、应变硬化软化性质和关联与非关联流动法则，定义考虑围压影响的塑性内变量以考虑应力历史对屈服过程的影响，进而建立脆性大理岩的弹塑性耦合力学模型，该模型能全面地反映脆性大理岩的弹塑性耦合、应变硬化软化和剪胀特性。
针对所提出的弹塑性耦合模型，提出相应的数值迭代计算方法，并在有限差分软件FLAC3D进行实现。
通过模拟脆性岩石的室内常规三轴压缩试验表明，所提出的力学模型可以较好地反映脆性岩石的主要力学特性。
研究成果为更好地理解和分析脆性岩石的屈服破坏过程提供重要的参考。
关键词：岩石力学；脆性大理岩；弹塑性耦合；力学模型；广义正交流动法则中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)12–2398–12ELASTOPLASTIC COUPLING MECHANICAL MODEL FOR BRITTLEMARBLEZHOU Hui1，ZHANG Kai2，FENG Xiating1，SHAO Jianfu3，QIU Shili1(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei430071，China；2. State Key Laboratory for GeoMechanics and Deep Underground Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu221008，China；3. Laboratoire de Mécanique de Lille，Universite desScience et Technologie de Lille，Lille59650，France)Abstract：Based on the results of cyclicloading tests of two kinds of marbles T6 2y and T2b from Jinping II hydropower station，the elastoplastic coupling，strain-hardening and softening，shear dilatancy characteristics of rock are studied. Then，an elastoplastic coupling mechanical model is proposed with taking the following aspects into consideration：(1) A plastic internal variable which takes the influence of confining pressure into consideration is defined. (2) The variation of elastic parameters with plastic strain is concerned. (3) Based on the Mohr-Coulomb yield criterion，the evolution law of strength parameters during the plastic deformation is put forward. (4) The applicability of the generalized normality rule is validated and the method to handle shear dilatancy is proposed. The elatoplastic coupling model is embedded through the fast Lagrangian analysis of continua in three- dimension(FLAC3D) and is simulated by the triaxial compression test. The results show that the constitutive model can reflect properly the main mechanical characteristics of rock. Then，the unloading confining pressure tests are also simulated and the deformation and strength characteristics of marble are well obtained. The research results provide important reference to the understanding and analysis of yield process of brittle rock.Key words：rock mechanics；brittle marble；elastoplastic coupling；mechanical model；generalized normality rule收稿日期：2010–06–02；修回日期：2010–08–02基金项目：国家自然科学基金资助项目(50979104)；国家重点基础研究发展规划(973)项目(2010CB732006)；中国矿业大学人才引进项目作者简介：周辉(1972–)，男，博士，1994年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，现任研究员，主要从事岩石力学模型和数值计算方法、流固耦合和孔隙介质力学理论等方面的研究工作。
强卸荷、倾倒拉裂变形岩体条件下锚索破坏性试验研究(黄德平 李正兵 王利伟)-已用
强卸荷、倾倒拉裂破碎岩体条件下高边坡岩锚破坏性试验研究黄德平李正兵王利伟（中国水电第七工程局有限公司成都水电工程建设有限公司，四川成都，611730）【摘要】在建的“世界第一高拱坝”——雅砻江锦屏一级水电站工程，其左岸人工开挖边坡高差达550余米，该边坡岩体卸荷强烈、倾倒拉裂变形严重，并伴随深部裂缝。
边坡开挖阻抗岩体后，不利地质组合形成了控制边坡安全稳定的“大块体”。
为解决边坡局部滑块与整体稳定问题，设计上采用了布置数量众多、规模宏大的压力分散型预应力锚索，作为进行边坡加固的主要手段之一。
本文通过在边坡锚索进行破坏性试验，验证该类型锚索结构的合理性、锚固单元体受力性能的适应性、施工工艺可操作性及研究锚索受力破坏特征，并结合监测与试验数据进行研究，以探讨锚索极限承载的各项性能指标。
【关键词】高边坡强卸荷倾倒拉裂破碎岩体锚索受力机理破坏特征试验研究四川雅砻江锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内，是雅砻江干流中下游水电开发规划的“控制性”水库梯级，电站装机容量3600MW，电站大坝为世界第一高拱坝，坝高305m。
大坝左岸高边坡开挖高度超过550m，设计布置的压力分散型预应力锚索是地质条件最复杂、应用数量最多、布置形式最广的工程实例。
为验证压力分散型锚索设计参数和此类锚索对锦屏一级水电站左岸特殊地质条件的适应性，完善施工工艺，对高边坡强卸荷、倾倒拉裂破碎岩体条件下锚索进行破坏性试验。
1、工程地质条件锦屏一级水电站左岸边坡工程规模大，工程技术条件复杂，自然谷坡高陡，地应力水平较高，岩体卸荷强烈，并发育有断层、层间挤压带、深部裂缝，场地地质条件复杂，其开挖边坡最大高度达到550m级，且左岸坝头变形拉裂特征明显，f42-9断层构成了左岸坝头变形拉裂岩体的下游边界和底滑面。
坡体前缘发育的f5、f8断层，f42-9断层上盘发育SL44-1松弛拉裂带，这些构成了控制边坡变形稳定的重要地质边界。
同时，边坡表层及浅层的岩体卸荷拉裂，形成“似板状”的反向坡结构，岩体破碎、砂板岩软弱结构面强烈风化、节理裂隙发育且卸荷拉裂和回弹错动。