摘要：磷石膏尾矿库是以磷石膏渣堆积起来形成的尾矿库,其安全问题一直是磷化工企业及安全生产管理部门非常关心的问题。根据《尾矿库安全监督管理规定》,尾矿库工程在设计阶段应该编写安全专篇,需要对尾矿库及尾矿坝稳定性、尾矿库防洪能力及排洪设施和安全观测设施的可靠性进行充分论证。3个方面的内容紧密联系,其是否安全可靠决定着尾矿库是否安全运行。针对磷石膏尾矿库的安全专篇问题,分析了专篇中的关键技术内容,对防洪计算、稳定性计算和安全监测分析等方面的本质问题进行了探讨,并将这三者作为一个系统进行分析总结。通过对湖北某磷石膏尾矿工程安全专篇的编写与分析,对具体的技术方法给出了说明。目前尾矿库工程安全问题受到了广泛的关注,其结果提供了比较完整的具体经验,采用的方法和得出的结论对相关工程可以起一定的借鉴作用。

摘要：考虑层状岩体内部微裂纹、层面等不同尺度结构特征,采用两步均匀化方法,建立了层状岩体细观损伤模型与渗透特性多尺度演化模型。两步均匀化过程分别考虑了层状岩体内部细观结构与宏观结构对渗透特性的影响。层状岩体渗透特性演化模型可同时考虑微裂纹损伤扩展、滑移剪胀,层理面滑移磨损、剪胀演化特性以及微裂纹与层理面相互作用等特征,较好地反映了内部不同尺度微结构变化对其渗透特性演化的影响以及渗透特性的各向异性特征。基于该模型,通过数值模拟层状岩体中地下洞室开挖扰动过程,研究了层面倾角以及岩体强度各向异性特征对洞周围岩损伤与渗透特性演化规律的影响。研究成果对于深部层状岩体水–力耦合特性研究具有一定参考意义。

摘要：由于地下岩体条件复杂,渗流监测数据缺失现象普遍存在。为了在时间和空间上对地下渗流场进行全面分析,需要对缺失数据进行补充。提出了三类缺失数据的插补方法,对时间序列、空间断面以及区域整体的缺失数据分别用监测统计模型、物理因子修正和反演进行了有效的补充,反映了缺失数据的规律和时间、空间因素对监测数据的影响,最终可得完整、全面的渗流场,并通过反演渗流场对渗透稳定进行判断,为工程评价提供了依据。将该方法用于天荒坪电站缺失数据的插补,结果有效地插补了缺失数据,最终的反演渗流场能够判断渗透破坏可能发生的部位,对工程加固措施具有指导意义。

摘要：在白鹤滩水电站旱谷地料场3个爆堆中随机选取部分粒径为5~1 000 mm灰岩碎石颗粒为研究对象,按形状将其分为5类。利用三维激光扫描仪和自主设计的三维形状特征测量系统得到5种形状爆破碎石颗粒的轮廓投影,采用图像处理技术计算颗粒的形状参数并用SPSS软件进行统计分析;分析5种形状爆破碎石颗粒比表面积的变化规律,并绘制旱谷地灰岩爆破碎石颗粒比表面积累计分布曲线。结果表明,爆堆中六面体碎石颗粒占52%,五面体碎石颗粒占17%,四面体碎石颗粒占13%,针片状碎石颗粒占13%,还含有5%不规则多面体碎石颗粒;六面体碎石颗粒最接近球形,五面体和四面体碎石颗粒近似球形;5种形状爆破碎石颗粒的圆度和球度随粒径增加而增加;粒径越小,爆破碎石颗粒的棱角性越丰富;单位体积炸药消耗量为0.37~0.38 kg/m^3时,5种形状灰岩爆破碎石颗粒表面纹理相似;旱谷地灰岩5~1000mm爆破碎石颗粒的比表面积为179.84~3.82mm^2/g;粒径相同时,5种形状碎石颗粒的比表面积差异不明显,总体上爆破碎石颗粒的比表面积随粒径增加呈指数减小;利用级配曲线和比表面积曲线可推求爆破碎石颗粒的比表面积累计分布曲线。

摘要：高渗压条件下裂隙岩体的渗透特性是高压引水隧洞近场渗流场分析与工程防渗设计的重要参数,一般通过现场钻孔高压压水试验获得。针对钻孔高压压水试验流量-压力曲线的非线性特征,建立了基于Forchheimer方程的裂隙岩体非线性渗流参数(渗透系数k和非线性系数b)解析模型。该解析模型中的渗透系数解析表达式与现行钻孔压水试验规程推荐公式一致,不仅形式简洁,而且物理意义明确,是现行规程推荐公式在非线性流条件下的拓展,可作为高压压水试验条件下钻孔压水试验规程修订的重要依据。对海南省琼中抽水蓄能电站高压岔管区钻孔高压压水试验成果的分析表明:Forchheimer方程很好地表征了高压压水试验过程中流量-压力曲线的非线性特征,本文提出的解析模型为高渗压条件下裂隙岩体非线性渗流参数的合理取值提供了有效的方法和手段,克服了现行钻孔压水试验规程对高渗压条件下裂隙岩体渗透性难以正确表征的局限和由此带来的工程防渗设计风险。

摘要：颗粒材料大多由不规则形状的颗粒组成,如砂土、谷物等,抵抗转动是不规则形状颗粒的固有特性。已有研究表明,颗粒抗转动特性对其宏观力学特性有显著影响。因此,在颗粒材料的细观数值模拟中或采用非圆颗粒,或在圆颗粒离散元模拟中采用考虑抗转动的接触模型。采用有限元-离散元耦合方法(FDEM)和离散元方法(DEM)分别对椭球形状颗粒和具有抗转动能力的圆球颗粒进行三轴剪切数值模拟,指出了采用抗转动接触模型考虑颗粒形状影响的局限性,并基于颗粒的局部排布结构揭示了形状影响的细观来源。峰值内摩擦角和剪胀均随着转动摩擦系数和形状偏离圆球程度而单调增加,但颗粒形状对它们的影响呈现出明显的收敛趋势。细观组构分析也表明,虽然颗粒形状和转动摩擦都能显著增强组构各向异性,但是组构各向异性的演化模式有明显的区别。造成以上结果的差异在于其抵抗转动的影响机制不同。转动摩擦是通过限制颗粒转动,增强了颗粒间的稳定承载能力,而非圆颗粒是通过咬合作用形成稳定的局部排列结构。由于椭球颗粒腹部比端部能够传递更大的接触力,颗粒受剪切后发生转动,颗粒长轴倾向于正交大主应力方向,呈现交错排列,颗粒间相互锁定。

摘要：节理的三维形貌特征是影响节理剪切力学行为的重要因素。为了深入研究三维形貌特征对岩石节理峰值抗剪强度的影响,制备花岗岩和红砂岩人工劈裂岩石节理试样,并在常法向应力条件下进行了2种岩样节理的直剪试验,法向应力变化范围为0.325~8.000 MPa。在直剪试验前对节理表面形貌进行测量,并计算其三维形貌参数最大接触面积比A0、最大有效剪切倾角θ*max和粗糙度参数C。通过对三维形貌参数和直剪试验结果的分析,基于三维形貌参数最大有效剪切倾角θ*max和粗糙度参数C,建立节理峰值抗剪强度模型。最后,引用Grasselli的30组直剪试验数据对模型进行验证计算,并结合本文的20组试验数据,与Grasselli和夏才初的节理强度模型进行对比分析,结果表明新模型有合理的改进,而且能够很好地预测节理的峰值抗剪强度。

摘要：岩土颗粒材料在达到Mohr-Coulomb塑性极限之前可能已经发生了没有明显局部损伤的全域准均匀破坏,即分散性失稳。近年来,网络科学工具在颗粒材料环境中的应用为研究其失稳破坏现象提供了有趣新颖的洞见。采用离散单元法对不同初始密实度的颗粒体系进行等体积应变加载路径的数值试验,发现初始状态越松散的颗粒体系越有可能发生分散性失稳;采用网络科学的理论和方法分析颗粒接触网络的拓扑结构特性和演化规律,发现颗粒材料分散性失稳的结构根源是颗粒接触网络完全崩塌。将颗粒体系划分为强、弱接触系统以构建强接触子网络、弱接触子网络和强-弱接触子网络,研究颗粒接触网络及其3个子网络的特征量演化,结果表明:当颗粒材料开始处于不稳定状态时,易受扰动的弱接触系统的部分接触先失效,导致强接触系统失去其稳定支撑作用而降低承载能力。随着加载的继续,系统通过非局部的自组织过程导致接触结构的全面崩塌,最终触发整体分散性失稳。因此,先于整体失稳的部分弱接触的失效,可视为颗粒材料分散性失稳的关键性临界征兆。

摘要：颗粒材料具有非连续、离散性等特征,在进行数值模拟时面临着较大的计算压力。通过将精确缩尺准则和粗粒化方法引入到连续-离散耦合(combined finite-discrete element method,FDEM)方法中,旨在为加速基于FDEM的颗粒材料数值模拟提供一种解决方案。基于精确缩尺和粗粒化等理论,推导了FDEM中应遵循的精确缩尺准则,在此基础上分别进行了等粒径颗粒体系及二元颗粒体系的三轴剪切数值试验。试验结果表明,在未引入精确缩尺准则时,粗粒化模型表现的力学响应特征会发生改变,结果出现失真,因此必须对粗粒化模型参数进行修正。引入精确缩尺准则后,粗粒化模型的力学响应特征会得到补正。试验结果论证了FDEM引入精确缩尺准则和粗粒化方法的有效性,即能在近似原始颗粒体系的条件下大幅度提升采用FDEM进行颗粒材料数值模拟的计算效率。基于数值试验结果进行了宏细观力学分析,宏观应力变形和细观接触力相互映证,揭示了精确缩尺和粗粒化方法的细观力学机理。

摘要：基于三维变形体离散单元法,模拟堆石体的真三轴试验,研究堆石体在三向不等应力状态下的强度和变形特性。真三轴数值试验装置采用六刚性板加荷方式,等中主应力比路径加载。数值试验结果表明:真三轴数值试验能较好反映堆石体在三向不等应力状态下的应力和变形规律,数值模拟得到宏观应力变形特性与试验规律相似;等中主应力比参数(2 3 1 3b=(σσ)(σσ))的大小对堆石在三向应力状态下应力和强度特性有显著的影响,堆石体在3个加载方向的变形也随该参数的变化而变化,应力比参数b从0到1变化过程中中主应变方向先压缩后膨胀,小主应变方向一直处于压缩状态;堆石体的内摩擦角随着b值的增加而增大,基本符合Lade-Duncan破坏准则;在细观层面上,围压越高,b值越大,颗粒配位数越大;加载过程中,颗粒接触法向和法向接触力各向异性程度加强,各向异性主方向角由水平向转向大主应变方向,试样各向异性系数的演化规律和试样的宏观应力变形曲线相对应,试样的宏观力学特性与细观组构存在内在的关联。