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| 1 | 含横向节理的柱状节理岩体力学特性试验研究显示文摘针对柱状节理岩体的构造特性,采用水泥砂浆等材料制作出具有不同柱体倾角且含有横向节理分布的柱状节理岩体模型,并通过单轴压缩试验,研究柱体倾角和横向节理对岩体各向异性力学特性及破坏机制的影响。结果表明:试样峰值强度和变形模量随柱体倾角变化曲线均近似为U形,并体现出典型的各向异性特征;随着柱体倾角的变化,试样单轴压缩破坏模式可分为垂直于柱体轴向的劈裂破坏、沿纵向节理面的剪切滑移破坏、滑移破坏与劈裂破坏同时发生的复合破坏和平行于柱体轴向的劈裂破坏4类;横向节理的存在降低了柱状节理岩体沿柱轴方向的完整性,并影响了劈裂破坏裂纹的分布与扩展,因此,横向节理切割柱体是影响柱状节理岩体承载能力的重要因素。 | 柯志强 王环玲 徐卫亚 林志南 吉华 | 2019 | 岩土力学2019，40，2： | 17 |
| 2 | 高边坡坝基柱状节理玄武岩开挖卸荷时效松弛特性显示文摘柱状节理玄武岩在开挖卸荷条件下容易松弛与开裂,是白鹤滩水电站坝基稳定的主要挑战。以白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理玄武岩试验区为工程背景,采用单孔声波、钻孔摄像等原位测试技术,研究了分梯段开挖及时间效应条件下Ⅲ_1类和Ⅲ_2类柱状节理玄武岩松弛深度、松弛程度的时空演化规律,探讨了坝基柱状节理岩体松弛特征的原因。分析结果表明:柱状节理玄武岩的松弛深度主要由开挖引起,临近开挖面岩体的松弛程度随时间呈负指数增长,其时效期不超过半年。柱状节理岩体松弛特征与岩体质量关系密切,两类岩体的松弛深度、松弛程度的时效性及松弛程度随孔深的分布规律差异较大。坝基柱状节理岩体时效松弛是由内部节理张开导致的岩体强度参数的时效劣化引起。该研究对认识柱状节理岩体卸荷力学行为及优化坝基柱状节理岩体开挖保护方案具有重要意义。 | 裴书锋 冯夏庭 张建聪 王鹏飞 江权 周扬一 郝宪杰 刘俊峰 | 2018 | 岩土力学2018，39，10： | 16 |
| 3 | 不规则柱状节理岩体力学特性模型试验研究显示文摘结合Voronoi图随机模拟和3D打印技术制备不规则柱状节理网络模型,采用白水泥浆类岩石相似模型材料浇筑模型并拆模,然后分别采用白乳胶和502胶水作为黏结剂黏结柱体得到两组不规则柱状节理岩体试件,通过对其进行室内单轴压缩试验研究不规则柱状节理岩体强度特性和破坏模式。试验结果表明:不规则柱状节理岩体试件单轴抗压强度随柱体倾角的变化曲线呈现近似'J'型,表现出显著各向异性特征;不规则柱状节理岩体试件典型破坏模式包括沿柱状节理面的劈裂破坏、沿柱状节理面的剪切破坏和沿柱体的压裂破坏等3种,其部分破坏形态有异于规则柱状节理岩体试件。同时,通过与采用净水泥浆作为黏结剂的柱状节理岩体试验结果进行比较,结果表明:采用白乳胶和502胶水作为黏结剂时柱体间黏结强度更低,能够较好反映柱状节理面的弱化效应,试件力学响应与真实柱状节理岩体更为一致。 | 黄巍 肖维民 田梦婷 张林浩 | 2020 | 岩土力学2020，41，7： | 14 |
| 4 | 柱状节理玄武岩松弛圈尺寸效应及地应力影响显示文摘为研究柱状节理玄武岩松弛圈尺寸效应及地应力对其产生的影响,选取了8种不同尺寸典型洞室,利用单孔声波法测试松弛深度,对161组测试成果进行数据统计及曲线拟合,建立了松弛深度经验计算公式。研究结果表明,断面尺寸及地应力是影响洞室松弛深度的2个主要因素;洞室边墙中上部松弛深度最大,尺寸效应明显,与洞室高度表现出明显的线型相关性,高地应力会加剧这种尺寸效应,在低地应力条件下,松弛深度一般是洞室高度的1/6,高地应力条件下,松弛深度一般是洞室高度的1/3,极端情况下24 m高洞室边墙中部松弛深度会达到10.2 m。 | 王鹏 洪望兵 宋刚 | 2018 | 岩土工程学报2018，40，1： | 13 |
| 5 | 柱状节理玄武岩的破坏模式、破坏机制及工程对策显示文摘柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。通过分析地下洞室中柱状节理岩体的开挖响应特征和揭示现象,结合岩石力学理论和数值分析,对柱状节理玄武岩表现出的典型破坏模式及其破坏机制进行深入分析和总结。在此基础上,针对柱状节理玄武岩卸荷易松弛的特点,结合现场监测、检测数据等信息,总结提炼现场实施过程中有效的支护措施、支护时机、开挖方案、爆破控制等支护手段和施工方法,以有效控制围岩松弛变形和松弛向深部扩展,实现复杂条件下的地下洞室围岩稳定控制。 | 倪绍虎 何世海 陈益民 潘益斌 吕慷 杨飞 郑海圣 | 2016 | 岩石力学与工程学报2016，35，A01： | 12 |
| 6 | 含隐裂隙柱状节理玄武岩单轴力学特性研究显示文摘对含原生隐裂隙的玄武岩试样开展单轴压缩试验,并同步采集岩样变形破坏过程中的声发射信息,结合试样的结构特征对试验结果进行系统分析,研究结果表明:(1)隐裂隙影响试样的压缩破坏特征,试样受原生隐裂隙的切割,其压缩变形破坏模式为隐裂隙尖端裂纹的扩展、裂隙面之间的剪切滑移以及由裂隙面剪切变形而引起张拉破裂等构成的剪切–张拉型变形破坏模式。(2)受原生隐裂隙的影响,试样在变形破坏阶段,应力–应变曲线呈'锯齿'状;(3)含隐裂隙的玄武岩天然平均单轴抗压强度为106 MPa,低于同场地完整的隐晶质玄武岩;且试样中隐裂隙越发育,其强度越低;(4)加卸载过程中,不同类型的变形所引发的声发射信号特征不一样,永久应变所引发的声发射信号幅值比弹性应变所引发的高;(5)试样在破坏之前,内部破裂较少,声发射数保持平稳,进入变形破坏阶段后,声发射数激增;试样中的隐裂隙对声发射能量具有吸收效应,而当隐裂隙闭合时,吸收效果减弱。 | 胡伟 邬爱清 陈胜宏 黄书岭 张利洁 | 2017 | 岩石力学与工程学报2017，36，8： | 10 |
| 7 | 基于节理网络有限元的柱状节理岩体等效变形模量结构效应研究显示文摘因其特殊的地质成因,柱状节理成为一种具有强烈非连续性及各向异性的特殊岩体结构。以白鹤滩水电工程设计、建设中所遇到的柱状节理玄武岩体为背景,针对柱状节理岩体的等效变形模量问题,在探讨了其结构效应表征参数的基础上,利用节理网络有限元为工具,研究各结构效应表征参数对柱状节理岩体等效变形模量的影响。研究结果表明:在柱轴线横向平面上,对于柱体不规则程度,当柱体完全不规则相对于完全规则情况,等效模量提高大约10%左右;在其他条件不变情况下,当柱体平均边长从0.1 m增加至0.5 m时,等效模量从5.36 GPa增加至23.4 GPa;对不同加载方向的研究结果表明,柱状节理在柱轴横向平面上可以视作各向同性;当节理刚度线性递增时,相应的岩体等效模量也基本符合线性递增的规律。在平行柱体轴线平面,节理组2间距越大,柱状节理岩体的等效变形模量越大;随着错距比的增加,柱状节理岩体的等效变形模量呈现先增加后减少的趋势,当错距比为50%时,节理岩体的等效变形模量取最大值;对于节理刚度的影响,与柱轴横向平面类似的,随柱体轴线平面上节理刚度的线性增加,相应的岩体模量也基本符合线性递增的规律。该研究成果与已有的现场研究成果及三维数值模型成果相比,吻合良好。说明了文中提供的研究结论具有较好的可信度及参考价值。 | 崔臻 魏倩 侯靖 盛谦 李良权 | 2016 | 岩土力学2016，37，10： | 10 |
| 8 | 不同截面柱状节理岩体变形及强度各向异性研究显示文摘柱状节理岩体的特殊节理网络使其各向异性显著,准确掌握其变形及强度特性对工程安全至关重要。针对柱状节理岩体自然结构特征,采用石膏等材料制作具有不同柱体走向角及倾角的四棱柱、五棱柱及六棱柱柱状节理岩体试样。通过开展单轴压缩试验,研究柱体截面形状、走向角及倾角对柱状节理岩体各向异性特性的影响。结合试样最终破坏形态,总结柱状节理岩体典型破坏模式及机制。根据试验结果,提出柱状节理岩体变形及强度经验公式。结果表明:柱体截面形状主要影响具有不同走向角的试样变形及强度参数,而对具有不同倾角的试样各向异性影响较小;四棱柱、五棱柱及六棱柱柱状节理岩体分别表现出正交各向异性、正交各向异性及准横观各向同性的特征;试样最终形态表现出4种典型破坏模式,且截面形状主要影响仅考虑走向角的试样破坏模式;同时,所提出经验公式的计算结果与已有成果吻合效果较好,具有较高的工程使用价值。 | 阙相成 朱珍德 牛子豪 黄浩楠 | 2021 | 岩土力学2021，42，9： | 10 |
| 9 | 高应力下柱状节理玄武岩应力-结构型塌方机制分析显示文摘柱状节理玄武岩作为一种含特殊节理网络结构的密集节理岩体,其高强度'玄武岩岩块'和特定'优势节理'的二元结构体在高应力下开挖卸荷后极易发生节理面的松弛、张开与滑移,以及柱体破坏解体而导致灾害性塌方,严重制约了高应力大型地下工程安全建设。针对我国在建最大的白鹤滩水电站左岸厂房洞群尾水连接管柱状节理玄武岩多处塌方工程难题,结合现场调查、声波测试、钻孔摄像观测和三维数值反分析,多角度揭示了高地应力下柱状节理岩体应力-结构型塌方特征和灾变形成机制,并提出了相应的开挖与支护控制措施。分析表明:高应力下柱状节理岩体塌方的本质是洞室开挖后围岩应力重分布、柱状节理玄武岩强烈卸荷松弛引起其柱间节理面的张开和结构劣化,进而导致玄武岩柱体折断解体,从而诱发岩体持续的卸荷松弛→渐进塌方链式灾变过程。这一现场测试与分析认识可为深部/高应力下同类密集节理岩体的变形破坏预测与控制研究提供借鉴。 | 张建聪 江权 郝宪杰 丰光亮 李邵军 汪志林 樊启祥 | 2021 | 岩土力学2021，42，9： | 9 |
| 10 | 渗流作用下柱状节理岩体强度特性试验显示文摘为研究白鹤滩水电站柱状节理玄武岩在高渗透压力作用下的强度特性,采用与水电站现场岩体物理力学性质相近的人工材料,制作具有相同节理构造的柱状节理岩体模型试样,开展了不同渗透压力的渗流应力耦合三轴力学试验,分析了渗透压力对柱状节理岩体的破坏模式、强度和渗流量的影响。试验结果表明:渗流作用下柱状节理岩体的破坏模式为沿着节理倾角的滑移破坏;渗流作用下的柱状节理岩体具有较低的强度,三轴压缩峰值强度与渗透压力呈负相关关系;应力应变曲线可分为4个阶段,渗流量随应力应变曲线呈现出阶段性特征,渗透压力对岩体强度和渗流量影响较明显。 | 林豆 徐卫亚 王环玲 吉华 | 2019 | 河海大学学报(自然科学版)2019，47，2： | 9 |
| 11 | 柱状节理几何参数对硐室稳定性影响的DDA分析显示文摘柱状节理岩体几何特征的复杂性为评价柱状节理硐室的稳定性和破坏模式带来了极大的困难,以柱内陡倾角隐节理面为例,该类型节理的存在导致节理密度增大,围岩力学性质被削弱,但同时该节理面的镶嵌特征又十分明显,增强了围岩力学性质。为进一步认识和评价柱状节理岩体几何参数对硐室稳定性的影响,在深入分析其几何分布特征的基础上,采用DDA深入研究这些几何特征对柱状节理硐室稳定性的影响,并以此为基础,对柱状节理岩体的破坏模式进行探讨。研究结果表明:(1)保持柱内近水平隐节理面的倾角不变,当柱间节理面与水平隐节理面夹角小于20°时,硐室稳定性很好;夹角为90°时,硐室稳定性最差;当柱间节理面与柱内近水平隐节理面节理倾角组合为0°和90°时,顶拱的稳定性最差。(2)节理间距对柱状节理硐室稳定性的影响主要体现在节理间距绝对值和节理间距比两方面,对于节理间距比,随着比值增大,硐室越稳定,反之亦然;对于节理间距绝对值,随着其增大,硐室越稳定,并且增加到一定程度会形成不可动块体,硐室稳定性大大增加。(3)柱状节理硐室破坏模式为:首先是部分被柱内陡倾角隐节理所切割裸露在外的小柱体首先发生张拉破坏,而后沿柱间节理面发生剪切破坏,最后沿柱内近水平隐节理面开始向临空面垮落;同时顶拱节理面在切向应力作用下也会发生一定的破坏。 | 郝宪杰 冯夏庭 陈炳瑞 江权 | 2016 | 岩石力学与工程学报2016，35，A01： | 6 |
| 12 | 各向异性片麻岩点荷载与单轴压缩力学特性研究显示文摘以水电站的片麻岩为研究对象,对垂直和平行层理的岩样分别进行了点荷载试验和单轴压缩试验,分析片麻岩在这两种试验下的各向异性力学特性,并研究其点荷载强度与单轴抗压强度之间的相关性。研究结果表明:在点荷载和单轴压缩试验中,片麻岩的各向异性力学特征表现得十分明显,垂直层理的强度明显大于平行层理的强度。其破坏模式在两种层理角度下也存在显著的差异,并且片麻岩点荷载强度指数I_(s(50))与单轴抗压强度R_(c)之间的修正指数m和换算系数也有明显的不同。片麻岩在垂直层理下的修正指数m=0.44,换算系数为29.78,平行层理下m=0.42,换算系数为33.04。 | 姚家李 姚华彦 代领 卞汉兵 | 2021 | 地下空间与工程学报2021，17，4： | 6 |
| 13 | 白鹤滩水电站左岸地下厂房支护优化设计显示文摘白鹤滩水电站地下厂房洞室群地质条件复杂。为了确保该大型地下洞室群围岩稳定,确定出合理的系统支护参数,根据工程类比初拟锚杆、锚索等系统支护参数,利用前期地质勘测成果,精确模拟了断层、层间错动带等大型地质结构面并根据实测地应力方向及数值对模型施加地应力,从而使计算模型更贴近实际。有限元计算结果表明:施加合适的系统支护参数,地下厂房高边墙最大变形量值由80~90 mm减少至50~60 mm,高边墙塑性区深度由支护前的约8~12 m减少到支护后的约5~7 m。经与监测数据对比分析可知,数值计算结果能比较客观地反映围岩变形的量级。施工期对特殊地质部位采取了针对性加强支护措施,确保了围岩稳定和施工安全。 | 陆健健 方丹 李良权 | 2018 | 水利水电技术2018，49，8： | 5 |
| 14 | 开挖强卸荷下柱状节理岩体时效破裂过程协同观测与机制分析显示文摘作为一种含规则结构面网络结构的密集节理岩体,高应力下柱状节理岩体具有节理面张开、岩块破裂、岩体结构松弛等复杂力学响应过程。依托白鹤滩水电站左岸3'导流洞,开展实时破裂微震监测、松弛深度声波测试和裂隙可视化钻孔摄像协同观测,多角度分析开挖强卸荷下柱状节理岩体时效破裂过程与机制。研究结果表明:在时间上,柱状节理岩体时效破裂过程持续10d以上,时效破裂微震事件随开挖后天数增加呈对数型函数减少的规律,其过程分为减弱期、稳定期和微弱期3个阶段:在空间上,柱状节理岩体时效破裂呈与掌子面距离增加及随距边墙深度增加而减少的特征,时效破裂微震事件集中在边墙3m范围内,松弛深度也在3m左右,可视裂隙分布在2.5 m范围内,三者具有空间一致性;开挖尺寸和位置对柱状节理岩体时效破裂有显著影响,半断面分步,开挖产生的时效破裂微震事件少于一次性全断面;柱状节理岩体破裂类型以张拉为主,掌子面后30 m外仍发生,不少时效张拉破裂。研究结果可为高应力下密集节理岩体的支护优化和安全施工提供借鉴。 | 丰光亮 张建聪 江权 李邵军 肖亚勋 姚志宾 | 2021 | 岩石力学与工程学报2021，40，S02： | 5 |
| 15 | 柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法显示文摘柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题,提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法,获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明,在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时,不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响,但在不同钻孔角度条件下测试时,钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响,围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征,进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机制。该研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。 | 孙钱程 郑民总 李邵军 郭浩森 程远 裴书锋 江权 | 2019 | 岩土力学2019，40，2： | 5 |
| 16 | 适应柱状节理玄武岩坝基的特高拱坝结构研究显示文摘白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩发育,其岩芯破碎,完整性较差,变形模量等力学指标相对较低,还表现出各向异性及开挖后易松弛的特性。白鹤滩水电站是首次将柱状节理玄武岩应用于高拱坝坝基,为研究特高拱坝适应基础岩体的力学特性,本文提出了拱坝扩大基础的结构形式。应用三维有限元方法,计算研究了扩大基础受力机理及效应,并研究柱状节理玄武岩松弛的敏感性,论证了拱坝扩大基础适应柱状节理玄武岩坝基特性的能力。 | 徐建荣 赖道平 吴关叶 何明杰 王贤彪 张伟狄 | 2021 | 水力发电学报2021，40，3： | 5 |
| 17 | 拱坝建基面开挖过程中不平衡力变化及处理效果研究显示文摘300 m级高拱坝建基面开挖造成的岩体卸荷松弛对高拱坝的整体稳定性影响巨大。白鹤滩拱坝左岸建基面开挖至628 m高程时也出现了卸荷松弛、结构面错动等现象。基于变形加固理论,提出了使用不平衡力作为坝基岩体松弛卸荷的定量判据,阐释了不平衡力分析岩体开裂与坝基卸荷时效松弛的理论基础,通过试验和数值模拟的对比说明了不平衡力应用于卸荷松弛判据的准确性。使用三维非线性有限元程序TFINE,对白鹤滩拱坝原始地形和开挖过程进行精细模拟,分析了开挖过程中建基面基础(尤其是结构面)的卸荷松弛演变过程。分别对无基础处理、预留保护层和施加锚索情况下的开挖卸荷松弛进行了研究分析。模拟结果表明,在开挖到630 m高程时,在结构面交汇处和坡面出露段附近结构面的不平衡力与屈服区出现集中情况,这与观测到的建基面卸荷松弛以及结构面出现错动裂缝等现象符合;继续开挖过程中,LS331、LS3318不平衡力较大,相对比较危险。另外,坝体底部的陡坎开挖成型时,陡坎底部的不平衡力增加较明显,需减缓陡坎坡度。预留保护层和建基面锚固对控制松弛卸荷作用较小。 | 程立 刘耀儒 陶灼夫 杨强 徐建荣 何明杰 张伟狄 | 2017 | 岩土工程学报2017，39，9： | 4 |
| 18 | 不同围压下柱状节理岩体三轴力学试验研究显示文摘为了研究白鹤滩水电站坝址区柱状节理岩体的力学性质,采用相似原理制作与柱状节理岩体结构和物理力学性质相近的柱状节理物理模型试样,借助岩石全自动三轴流变伺服系统,开展了不同围压条件下柱状节理模型试样三轴力学试验研究,分析了不同围压对柱状节理岩体的强度、破坏模式和损伤的影响.研究结果表明:柱状节理模型试样的峰值强度与围压呈正相关关系;柱状节理模型试样在较低围压作用下沿节理面的滑移破坏,在较高围压作用下破坏模式为剪切滑移破坏;在三轴压缩过程中,围压对减缓柱状节理岩样的轴向损伤有一定的影响. | 林豆 王如宾 孟庆祥 滕志强 | 2019 | 三峡大学学报(自然科学版)2019，41，2： | 4 |
| 19 | 考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖特性研究显示文摘通过建立柱状节理岩体径向应力比与力学劣化系数的数学关系,获取柱状节理岩体卸荷损伤效应的定量表达式。结合FLAC^(3D)提出一种考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖分析方法,实现岩体单元的力学参数在开挖过程中随实际应力状态得到动态调整。在此基础上开展柱状节理岩体试验洞的开挖特性分析。结果表明,考虑卸荷损伤的计算数据与实测数据基本吻合,试验洞围岩的位移、体积应变增量和塑性区均随开挖断面的逐步增加而增大,且呈边墙最大,底板次之,拱顶最小的分布规律。最后采用体积应变增量大于0.10%和塑性区作为岩体松弛的综合判别指标,其分析结果与钻孔声波测试数据相一致。 | 倪卫达 许忆 | 2017 | 人民长江2017，48，1： | 4 |
| 20 | 白鹤滩水电站柱状节理玄武岩力学特性及松弛控制显示文摘柱状节理玄武岩是由火山熔岩冷凝收缩形成的典型节理岩体,岩体结构呈“柱状镶嵌构造”,具有非连续、非均质和各向异性等复杂力学性质,岩体的卸荷松弛控制是白鹤滩水电站工程建设的关键难题。结合近些年的研究成果,首先追溯柱状节理玄武岩的地质成因及演化,介绍白鹤滩柱状节理玄武岩的工程岩体分类。通过现场地质勘查、岩石力学试验和数值模拟分析,阐述柱状节理玄武岩的非连续性、各向异性与尺寸效应等力学性质。针对坝基和地下洞室的松弛变形问题,基于现场监测与数值分析揭示柱状节理玄武岩的松弛特征与时间效应。分析坝基与地下洞室在结构体型优化及开挖支护方法上的防松弛控制措施,总结柱状节理玄武岩松弛控制的支护时机和支护方法。研究表明,白鹤滩柱状节理玄武岩具有显著的卸荷松弛特性,对结构体形适当进行优化能减少松弛范围,在开挖前预先进行加固措施能提高岩体抗松弛能力,开挖后尽快采取支护措施改善应力状态有利于限制浅层岩体松弛向深部发展。 | 张春生 徐建荣 吉华 刘宁 倪绍虎 | 2022 | 岩石力学与工程学报2022，41，7： | 4 |
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