• Rocscience-岩体离散裂隙网络稳定性计算的节理有限元法

  通过对广乐高速公路坪石至樟市段大量裂隙岩体边坡的稳定性研究认为：客观的地质模型、恰当的本构关 系、正确的计算参数、有效的计算方法是裂隙岩体模拟计算的 4 个关键问题，抓住并解决好这 4 个方面的问题， 是裂隙岩体数值分析取得可靠成果的关键。提出裂隙岩体稳定性模拟计算的节理有限元法(JFEM)，视裂隙岩体为 由岩块和离散裂隙网络组成的二元结构，同时考虑岩块和离散裂隙的属性，充分体现岩块和岩块接触作用的非线 性关系。首先，基于 Jaeger 单结构面理论，应用 JFEM 计算裂隙岩体的抗压强度，以验证 JFEM 的可靠性；其次， 引入离散裂隙网络模型(DFN)，重点探讨基于 Voronoi 模型、Baecher 模型和 Veneziano 模型的裂隙岩体稳定性计 算问题，岩块和节理的本构关系分别采用广义的 Hoek-Brown 准则和 Barton-Bandis 剪切强度准则，应用强度折减 法计算裂隙岩体的稳定系数，并对裂隙岩体网络模型中关键参数取值对岩体的稳定性影响进行探讨。研究结果可 为裂隙岩体的稳定性评价提供一个新的思路，为工程决策提供理论依据。

  2025-06-03 iGeo

• 水平厚层状岩质边坡地震动力破坏过程颗粒流模拟

  基于二维颗粒流软件(PFC2D)的人工合成岩体技术，研究岩桥长度和节理间距不同组合形式下的含水平断续 节理厚层状岩质边坡在地震作用下的破坏模式、动力响应规律以及岩桥段应力演化特征。研究结果显示：地震动 作用下，含水平断续节理厚层状岩质边坡主要发生溃散型破坏、拉裂–滑移–块体倾倒混合破坏和拉裂–水平滑 移混合破坏；水平断续节理是控制边坡动力稳定性的关键因素。节理间距对边坡破坏模式起控制性作用：当节理 间距较小时，易发生溃散型破坏；当节理间距较大时，易发生拉裂–滑移–块体倾倒破坏和拉裂–水平滑移混合 破坏。岩桥长度和节理间距共同控制着边坡岩体破碎程度，从而控制着边坡失稳破坏时滑动面的个数，当节理间 距很小或者节理间距较大、岩桥长度较小时，发生单滑动面破坏；当节理间距和岩桥长度均较大时，发生双滑动 面破坏。在地震动力作用下，岩桥段首先发生破坏，随后各节理间也产生破坏并贯通。岩桥长度和节理间距对边 坡动力响应均产生一定影响，随着节理间距减小、岩桥长度增大，峰值位移、峰值速度增大，对加速度 PGA 放大 系数的影响区域集中在边坡坡表、坡脚等部位。地震作用下，含水平断续节理厚层状岩质边坡岩桥段应力演化、 裂纹萌生与输入的地震波加速度具有良好的一致性。

  2024-12-19 iGeo

• 岩土工程边坡稳定性分析中的拉伸破坏问题

  应用 FLAC3D 数值软件结合强度折减法，分别定义 2 种破坏准则来考虑拉伸破坏和不考虑拉伸破坏，并根 据对比分析原理，模拟 2 种典型类型的边坡——均质土坡和含有节理的岩坡在不同的坡高、坡角、节理倾角情况 下的稳定性问题，以探讨是否需要考虑拉伸破坏，以及在何种条件下必须考虑，影响程度如何。模拟结果显示， 在采用连续介质力学与理想弹塑性模型来模拟滑坡问题时，是否考虑拉伸破坏对均质土坡稳定性影响不大，但对 于模拟节理岩坡滑动的影响不可忽略。考虑抗拉强度准则之后，岩土边坡安全系数偏于保守。对于稳定性越好的 边坡，进行失稳分析时，拉伸破坏对安全系数的计算影响越大。同时在岩质边坡节理的倾角接近水平和竖直时， 只有在考虑拉伸破坏时才可以更加真实合理地模拟出边坡的破坏区以及剪切滑动面。采用定义的 2 种破坏准则分 析意大利阿勒颇露天矿山滑坡问题，验证上述研究结论。最后，对数值模拟方法、本构模型、孔隙水压等对边坡 稳定性模拟分析的影响进行讨论。

  2024-12-18 iGeo

• 三维空间中非连续面对水力压裂影响的试验研究

  油气储层常发育断层、天然裂缝、节理等非连续面，其产状、地应力状态对水力裂缝扩展路径会产生重要影 响。尤其是在致密油气藏、页岩油气藏等储层中，其天然裂缝影响着水力压裂后的裂缝网络。利用真三轴水力压裂试 验设备，模拟了水力裂缝在具有不同产状非连续面的人造岩体中的扩展行为，并分析了泵压曲线的特征。试验结果表 明：水平主应力差存在临界值（5～7 MPa），小于该临界值，水力裂缝不可能穿透非连续面；非连续面走向角和地应 力差异系数越大，水力裂缝越容易穿透非连续面；非连续面倾角跟水力裂缝的扩展行为没有明显的关系；穿透试验中 的泵压曲线跟没穿透试验中的泵压曲线差别明显；压裂曲线峰值泵压均随水力裂缝中点到储层中非连续面的最短距离 （简记为 DNF）增大而递减。与非连续面的倾角相比，走向角是影响水力裂缝穿透行为的关键因素；准确预测油藏中 水力裂缝扩展路径，有必要准确获取非连续面产状和三向地应力场；根据泵压曲线的特征，可判断水力裂缝是否穿透 非连续面和定性的判断 DNF，为油田现场评价水力压裂效果提供参考。

  2024-12-12 iGeo

• 节理的剪切强度准则和剪切分量：剪切强度准则

  节理的峰值剪切强度受表面三维形貌和材料力学属性的影响，已有的文献着重阐述形貌参数的重要性。总结 分析了材料的抗拉强度对节理剪切力学性质的影响。采用最大可能接触面积比、最大视倾角、视倾角分布参数描述节 理沿剪切方向的三维形貌特征，用双曲线函数描述不同法向应力下的剪胀角，提出新的剪切强度准则，计算值与试验 值保持了较好的一致性。采用其中 28 组岩石节理的直剪试验数据对新准则与 JRC-JCS 准则进行了比较，结果表明 JRC-JCS 准则的计算值与试验值相比差异更大。新准则采用的形貌参通过由形貌测试确定，避免了主观因素对形貌参 数取值的影响，可用用于估算岩石节理的峰值剪切强度。

  2024-12-12 iGeo

• 基于组合模型法的贯通节理岩体动态损伤本构模型

  针对贯通节理岩体动态变形特点并结合已有岩石动态本构模型的相关研究成果，将贯通节理岩体变形过程中 的动态应力视为贯通节理岩体静态应力分量与相应动态应力分量的叠加。其中贯通节理岩体静态应力分量采用考虑岩 石细观损伤的非线性元件、节理面闭合及剪切变形元件等 3 个基本元件的串联来模拟，动态应力分量采用黏性元件来 模拟，从而建立了贯通节理岩体动态单轴压缩损伤本构模型。其次，根据贯通节理岩体在单轴压缩荷载下往往会沿节 理面发生剪切破坏的特点，在前述已建立的损伤本构模型中引人节理剪切破坏准则对该模型进行修正，从而更好地考 虑了节理剪切强度对该模型的影响，最终建立了考虑节理剪切强度的贯通节理岩体单轴压缩损伤本构模型。最后利用 该模型对贯通节理岩体在压缩荷载作用下的力学特性进行了分析计算，重点讨论了节理倾角对岩体单轴动态压缩峰值 强度的影响规律。研究结果表明随着节理倾角的变化，节理岩体将发生岩块张拉或剪切破坏、沿节理面的剪切破坏及 上述两种破坏模式的复合破坏，相应地节理岩体的单轴压缩动态峰值强度也随之有较大变化。

  2024-12-12 iGeo

• 层面参数对顺层岩质边坡地震动力破坏过程影响研究

  建立 3 组含有非完全贯通层面和正交次级节理的顺层岩质边坡数值模型，运用 FLAC/PFC2D 耦合计算方法进 行了地震动力破坏过程模拟试验。试验结果证明：非贯通层面部分在水平地震动力作用下，同时存在张拉和剪切两种 破坏模式。非贯通层面部分的强度和层面贯通率对顺层边坡地震动力稳定性的影响十分明显，控制着边坡产生破坏的 临界地震动力输入幅值以及产生破坏后边坡的破坏范围大小。贯通层面部分的抗剪强度（即贯通层面的摩擦角）对边 坡地震动力稳定性和破坏范围的影响很小，只有在顺层边坡内部所有岩层层面均完全贯通的前提下才能转变为边坡稳 定性主控因素。

  2024-12-12 iGeo

• 陡缓节理切割形成的平面滑移型危岩稳定性分析

  通过建立以陡、缓 2 组节理切割形成的危岩体平面滑移失稳模式的工程地质模型，分析典型失 稳模式的特征，并结合静力平衡分析和数值模拟的方法研究节理倾角、边坡坡角、裂隙水深度、结构面强 度等因素对危岩体稳定性的影响，为危岩体崩塌成灾预判和危险性预估评价提供依据。研究结果表明: 影响围岩稳定性的敏感因素由大到小依次为裂隙水、内摩擦角、坡角、陡倾角、缓倾角和黏聚力。

  2024-12-12 iGeo