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节理岩体力学特性的数值模拟研究

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貉蟊　理论研究苑　
力发电机组皆可采用这种方式。按照发电机转速，可以将并网运　
行的风力发电系统分为“恒速恒频方式”和“变速恒频方式”。　
其中，恒速恒频方式即风力发电机组的转速不随风速的波动而变　
化，始终维持着恒定转速运转，从而输出恒定频率的交流电，这　
种方式简单可靠，目前应用较为广泛，但这种方式的系统要求刚　
性并网，对风能的利用不充分；变速恒频方式即风力发电机组的　转速随风速的波动作变速运行，但仍然输出恒定频率的交流电。　这种系统可看作是柔性并网，可以提高风能的利用率，但将导致　必须增加实现恒频输出的电力电子设备。　２）变速运行的优点。①系统效率高：变速运转可以最佳叶　剑速比运行，提高了风力机的运行效率，与恒速运动机组相比，　年发电量可以提高１０％以上；②能提高供电品质：阵风时风轮转　速增加，把风能余量储存在风轮转动惯量中，风速下降时候，再　将风轮动能缓慢释放出来变为电能送给电网，可减少对电网的冲　击；③简化浆角调节：低于额定风速时候，浆角固定；高于额定　风速时候，调节浆角限制输出功率；④环保效果显著：低风速时　候，风轮机处于低速运行状态，使噪音降低，也不容易引起视觉　疲劳。　３）变速恒频运行的实现方案。①双馈式异步发电机＋部分功　率变频器；②永磁同步发电机（直驱式）＋全功率变频器；③其　他类型，如开关磁阻发电机、磁场调制型。　６对风力发电的展望　风力发电技术是目前可再生能源利用中技术最成熟的、最具　商业化发展前景的利用方式，也是本世纪末最具开发前景的新能　源之一。合理利用风能，既可以减少环境污染，又可减轻目前越　来越大的能源短缺给人类带来的压力。　据估测，全球可利用的风能资源约为２ＯＯ亿千瓦，是可利用水　（上接第１９７页）　无噪音等优点。　２．４限位调整机构　限位调整机构是布设装置控制散枕机构散枕后扣枕梁之间　的距离，使得双块枕等距离的保证在６００　ｍｍ一６５０　ｍｍ的指定范　围内。　限位调整机构是由八根带有螺纹的杆件和螺母以及它们的支　撑座组成，它们的支座固结于扣枕梁上两头的对称位置上，并且　在扣枕梁往复运动时相互间不得干涉。调节扣枕梁间距是由人工　调整螺母来完成，调整精度可控制在０．７　ｍｍ以内，结构可保证调　节后运行过成中精度不变。　２．５液压系统　轨枕布设装置全部动作都是由液压系统来控制完成，它们分　别是扣枕动作、散枕动作和回转动作。轨枕布设装置液压系统由　两套动力单元控制着十个扣枕油缸、两个散枕油缸和一个回转液　压马达。　轨枕布设装置液压系统，具有结构紧奏、效率高、发热量小　等优点，其工作特性非常适合于施工工地应用。　３关键技术及主要特点　１）首次研制出可满足城际铁路、客运专线的无砟轨道施工的　（上接第２３７页）　【２】陈沅江，吴超，潘长良．一种软岩结构面流变的新力学模型［Ｊ】．矿山压　力与顶板管理，２００５，０８：４３－４５．　力资源的１Ｏ倍。如果利用１％的风能能量，可产生世界现有发电总　量８％一９％的点电量。“风力１２”、欧洲风能联合会（ＥＷＥＡ）、　能源和发展论坛（ＦＥＤ）以及绿色和平组织（ＥＷＥＡ）于２００２年　联合发表了一篇报告，以上述估计值作为基础，指定了目标：到　２０２０年，风力发电将占到全球发电总量的１２％。风电会向满足世　界２０％电力需求的方向发展，相当于今天的水电，有研究显示到　
２０４０年大致可以实现这一目标。届时创造１７９万个就业机会，风电　
成本下降４０％，减少排放１００多亿吨二氧化碳。因此，在建设资源　
节约型社会的国度里，风力发电已不再是无足轻重的补充能源，　
而是最具商业化发展前景的新兴能源产业。　
我国的风力发电从２０世纪８０年代开始起步，到１９９５年以后逐　
步走向产业化发展的新阶段。自２００５年起，我国风电规模连续三　
年实现翻倍的增长。即在这三年中，我国风电新增装机容量每年　
都增加超过１００％，仅次于美国、西班牙，成为世界风电快速增长　
的市场之一。　
目前，兆瓦级风力发电机组已经成为风电市场中的主流机　
型。２００６年世界风电市场统计报告表明，１９９７年以前兆瓦级风电　
机组的市场份额还不及１０％，２００１年则超过一半，２００３年已达到　
７０．５％，２００６年高达７６％。通过大型风电场特许权招标和引进技　
术，我国国产１．５　ｍｗ级风电机组已批量投入运行，自主化率达到　
８６％，降低了风电场建设和运营成本。目前正在研究３　ｍｗ、５兆瓦　
级风力发电机组。我国沿海水深在２　ｍ一１０　ｍ的海域面积很大，而　
且风能资源很好，靠近我国东部主要用电负荷区域，适宜建设海　
上风电场。　

参考文献　
【１］朱永强．新能源与分布式发电技术【Ｍ１．北京大学出版社，２０１０，９　
［２］过新生．风能利用技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社．　

全新自主研发的轨枕布设设备，整套装置采用液压驱动方式，机　
动灵活，布设精度高，施工效率高；并满足桥梁、隧道、路基等　
不同限界时的施工要求。　
２）采用崭新的设计思路解决扣枕。散枕、回转、定位、落枕　
等一系列难度动作循序完成的难题。　
４结束语　
ＢＺ１５００／５无砟轨道轨枕布设装置的研制成功，填补了我国无　
砟轨道施工设备轨枕布设机具的空白，不仅使施工质量有了保　
证，而且大大提高了作业效率，已在武广客专线等建设中使用并　
发挥了重要作用，实践证明该轨枕布设装置是一种功能完善、适　
应性强、造价便宜、操作简便的无砟轨道施工设备。　

基金项目：国家科技部科研院所技术开发研究专项资金ＮＣＳＴＥ一　
２００７—－ＪＫＺＸ—－２１３　

作者简介　
邱建都（１９５３一），男，河南信阳人，工程师，主要从事铁路施丁机　
械、桩工机械设计开发。　

作者简介　
邓亮（１９８５一），男，２００７年毕业于同济大学地下建筑与工程系，主要　
从事隧道设计及岩石力学方面的研究。

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深部岩体力学与开采理论研究进展

深部岩体力学与开采理论研究进展

深部岩体力学与开采理论研究进展随着矿产资源的不断开采，浅层矿产资源日益枯竭，矿产开采逐步向深部转移。

深部岩体力学与开采理论作为矿产资源开采的重要支撑，近年来取得了长足的发展。

本文将探讨深部岩体力学与开采理论的研究现状及进展，旨在为相关领域的研究提供参考和借鉴。

深部岩体力学与开采理论是一个涉及多个学科领域的复杂系统。

在研究过程中，需要综合运用地球物理学、地质学、岩石力学、采矿学等多个学科的知识和方法，以揭示深部岩体复杂的物理、力学行为和开采过程中的动态变化规律。

针对深部岩体力学与开采理论的研究，国内外学者已取得一系列重要成果。

在理论方面，建立了深部岩体应力场、位移场分析方法，提出了多种数值计算模型和数值求解技术，为准确预测岩体动态行为提供了有效手段。

在实践方面，不断探索和发展了各种高效、安全的采矿技术和装备，为实现深部矿产资源的高效、安全开采提供了重要保障。

然而，深部岩体力学与开采理论仍面临诸多挑战和问题。

深部岩体复杂的物理、力学特性给理论研究带来很大困难，需要加强基础理论研究，深入揭示深部岩体的力学行为和变形规律。

深部开采过程中岩体应力场、位移场的调控技术和装备亟待研发，以实现开采过程的安全、高效和可控。

针对不同地域、不同矿种的开采技术需要进一步集成和创新，以满足多样化的矿产资源需求。

深部岩体力学与开采理论是矿产资源开采的重要基础，在未来的研究中需要不断加强基础理论、关键技术和装备的研究和开发，以适应矿产资源开采深度和广度的不断增加，推动我国矿业事业的持续发展。

需要重视学科交叉和融合，加强国内外学术交流与合作，共同推进深部岩体力学与开采理论的研究和应用水平不断提升。

深部岩体力学与开采理论是采矿工程领域的重要研究方向。

本文将探讨这一领域的研究构思和预期成果展望。

深部岩体力学与开采理论的研究目标包括： a.深入了解深部岩体的应力场和变形特征； b.探究采矿活动对周围环境的影响； c.提出有效的开采技术和方法，提高开采效率； d.确保开采过程的安全性和环境保护。

第十章岩体力学数值计算方法及新进展简介

第十章岩体力学数值计算方法及新进展简介

六、新的数学计算方法和软科学在岩石力学中的 应用
1.分形几何及其在岩石力学中的应用
分形几何是近十年来发展起来的研究非线性 现象和图形不规律性的理论和方法，它在处理 岩石断裂形貌、岩石破碎、岩体结构、岩石颗 粒特征等过去认为难以解决的复杂问题，得到 了一系列准确的解释和定量结果。下面图表是 分形几何在岩体结构的分维中的应用。
此外，在计算方法上，还有半解析法、加权 残余法以及松弛法中的经松弛法以及上述方法 的耦合应用。
• 例子
五、位移反分析法在岩体力学中的应用
1.位移反分析法：在岩体工程施工开挖过程中， 通过测量位移、应变或应力，来确定岩体的初 始地应力或岩体力学参数。
用
反问题法不仅是参数估计，它的进一步推广 应用是工程预测和险情预报、反馈动态设计、 调整施工方案以及可靠度评价等
其是工程地质方面的学科的理论与方法进一步 完善。特别是勘探手段与技术方法的发展紧密 相关。因此要发展岩体力学着门学科，应密切 注视工程地质学科方面的发展，它们是相辅相 成密不可分的。
二、固体力学成就在岩体力学中的应用
（一）断裂力学在岩体力学中的应用
目前，岩石断裂力学的应用前景主要如下：
1.岩石的断裂预测与控制断裂;
（二）有限元法原理及其应用要点
原理：通过变分原理（或加权余量法）和分区 插值的离散化处理把基本支配方程转化为线 性代数方程，把待解域内的连续函数转化为 求解有限个离散点（节点）处的场函数值。
• 应用要点：
１.正确划分计算范围与边界条件 2.正确输入岩体参数及初始地应力场 3.采用特殊单元来考虑岩体的非连续性和边 界效应
2.岩石裂纹的形成与扩展.
（二）损伤力学在岩体力学中的应用
将损伤力学的基本方法和过程应用于岩石力 学即岩石损伤力学。岩石损伤力学认为：岩 体内存在有连续分布性的初始缺陷和密集的 微观裂纹，但在宏观上仍可视为连续介质看 待。对于遍布节理，裂隙岩体或呈多组节理 分布的裂隙岩体更切合实际。
边坡工程第8章-岩土体力学参数确定(冶金出版社)

边坡工程第8章-岩土体力学参数确定(冶金出版社)


8.1.5 考虑渗流条件边坡土体抗剪强度参数选用
(3) 稳定渗流期土坡稳定性分析 稳定渗流期是施工期间由于填筑土体内所产生的超孔隙水压力已经全部消散，水库长期蓄水，上下游水位差 在坝体内已形成稳定渗流，坝体内的渗流网得以唯一确定，而且不随时间变化。这种情况下，坝体内各点的孔隙 水压力均可由流网确定，因此，原则上应该采用有效应力法分析，抗剪强度指标都应采用有效强度指标。 (4) 水位骤降期土坡稳定性分析 1) 总应力法 水位骤降前，在原水位情况下渗流已经稳定，固结已完成。骤降快速发生，来不及排水，故总应力法应采用 固结不排水强度指标或固结快剪指标。这里的固结是指原水位下的固结，与下降前的稳定渗流相比，一方面由于 强度指标改为固结不排水剪强度指标，安全系数公式中的分子减小了；另一方面，水位下降又使下滑力增加，即 安全系数公式中的分母增加。因此，安全系数会比稳定渗流情况降低很多，这也是为什么水位骤降常引起滑坡的 主要原因。 2) 有效应力法
特别感谢本教材及PPT中引用文献及图片的作者！
边坡工程
Slope Engineering
吴顺川 北京科技大学 2017.10
第八章
岩土体力学参数确定
本章主要内容
本章针对土质边坡，介绍土体抗剪强度参数c和φ值及 不同类型参数的测定方法，并结合土坡的稳定性分析合理 地选择参数，以期达到最优工程效果；针对岩质边坡，结
(2)《碾压式土石坝设计规范》(SL274)
2) 采用与滑动受力条件相似的方法；
3) 采用反分析方法检验滑动面的抗剪强度指标。 地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算，抗剪强 度参数宜根据土 ( 岩 ) 的性质和当地经验，可采用试
式中， σ’为作用于剪切面上的法向有效应力；c’、 υ’分别为有效应 力强度指标。
浅述节理岩体强度参数的确定方法

浅述节理岩体强度参数的确定方法

岩体抗剪强度参数的确定可采用经验方法，宋建波 （2 00 0 ）[1 0]提出了基于H oek - Br own 经验强度准则确定均质 岩基抗剪强度参数的方法，工程类比的方法也可用来选取岩 体抗剪强度的计算参数[11 ]，通过对岩体类型进行划分，在充 分利用有限试验资料，直接或利用公式间接确定计算参数的 基础上，对工程性质相似的结构面或工程岩体，根据现场试 验资料采用定量类比的方法进行参数取值。
中图分类号：TU452
文献标识码：A
文章编号：1006- 7973（2011）10- 0231- 03
一、引言 节理岩体强度参数的确定在岩土工程稳定性评价中起着 至关重要的作用，工程岩体是一种具有地质结构面的复杂地 质体，其强度特征由于不规则结构面的存在而呈现不均匀和 各向异性，节理之间的相互作用又使得岩体的破坏机制十分 复杂。因此，岩体强度参数的确定问题一直是岩石力学与工 程界的一大难题。国内外很多学者对岩体强度参数进行研究， 在查阅大量相关文献的基础上，本文对节理岩体强度参数的 确定方法进行综述。 二、理论研究 理论研究方法主要是在理论强度准则的基础上发展起来 的，这类方法是基于材料力学、弹塑性力学的知识体系，通 过严谨的数学方法推导得出。经典强度理论能基本反映岩石 的强度特性，目前仍然是相关工程设计的重要依据，是计算 机仿真模拟与有限元分析的重要理论依据。其中应用最广且 理论最完善的是Moh r －C ou lom b 强度理论，在此理论的基 础上，节理岩体的强度得到很多学者的重视：J a e ge r（1 96 0 ） [1]对含一组结构面的各向异性岩体，提出了著名的“单弱面 理论”；对于含有二组或二组以上的结构面，岩体强度的确 定方法是分步应用单结构面理论；Hoe k －Br own （1 98 6） [2]认为，含4 组以上性质相近结构面的岩体，按各向同性岩体 处理是合理的。 理论研究方法的不足之处在于：① 现行的理论强度准则 均有一定的适用范围和应用条件，不能推广到某一特定应力 条件以外；② 假定岩石材料为连续介质，不能解释岩石强度 的离散性、随机性等特点以及岩石强度特征与岩石组织结构 间的问题[3]。 三、经验方法 经验方法主要包括以经验强度准则为基础的岩体强度参 数确定方法、工程岩体分类法以及工程类比法等。 经验强度准则是以试验为主要研究手段、近似描述岩体 破坏机理的破坏判据，比较著名的是B ie n ia ws ki于19 7 4年 提出的经验强度准则，和E . Ho ek 、E. T. B r own 于19 8 0年 提出的经验强度准则。应用经验强度准则求解岩体强度问题，