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| 1 | 西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究显示文摘我国西南地区山高谷深,水力资源丰富,高坝大库工程较多。由于特定的地形地质条件,高陡边坡稳定问题突出,成为制约水电资源开发和工程建设的关键技术问题之一。立足于西南水电岩石边坡工程实践,结合边坡工程科研成果,总结分析边坡工程的主要技术特点和关键技术问题,提出边坡工程研究思路和研究内容;在此基础上,从边坡地质条件、设计理论与方法、实施过程控制等方面,对边坡深裂缝成因、坡体结构、参数取值、安全控制标准、加固设计方法、反馈分析等若干关键技术问题,进行一些探索,提出一些新的认识。研究成果在水电工程边坡设计和建设过程中得以成功应用,特别是由深卸荷松弛岩体组成的锦屏一级特高边坡(530 m)和大岗山特高边坡(420 m)实施效果良好,对边坡工程勘察设计和岩石力学理论研究具有借鉴意义。 | 宋胜武 冯学敏 向柏宇 邢万波 曾勇 | 2011 | 岩石力学与工程学报2011，30，1： | 109 |
| 2 | 高拱坝真实工作性态仿真的理论与方法显示文摘高拱坝的安全是坝工界非常关注的问题,其中的核心问题之一就是大坝在当前荷载工况下的真实工作性态。本文从高拱坝真实荷载、分析方法与技术、参数与准则等3个方面就近几年来取得的有关高拱坝真实工作性态仿真的理论与方法的成果进行系统的阐述,建立起高拱坝真实工作性态仿真研究的整体概念,服务于高拱坝的设计与施工。 | 张国新 刘毅 朱伯芳 王仁坤 | 2012 | 水力发电学报2012，31，4： | 31 |
| 3 | 能源储备地下库群稳定性与连锁破坏分析显示文摘基于变形加固理论关于结构失稳的严格定义及其集合逻辑表述,提出了基于不平衡力和最小塑性余能原理的地下储库群稳定性判别方法。在非平衡态弹塑性力学框架下,将经典有限元拓展到结构失稳后的分析,塑性余能范数即可作为库群失稳判据,而不平衡力及其发展则表征了库群失稳破坏的形态和演化路径。研究了单储库的稳定性、双储库结构在不同储库间距条件下的整体稳定性及连锁破坏规律,并应用于金坛盐矿油气储库群的稳定性分析和连锁破坏模拟计算分析。研究表明,不平衡力和塑性余能范数用来定量评价地下储库的稳定性是合适的。变形加固理论为评价库群整体稳定性、研究储库间相互作用以及破坏的时空演化提供了定量实用的分析方法,为地下储库群的灾变机制与防护研究打下基础。 | 杨强 刘耀儒 冷旷代 吕庆超 杨春和 | 2009 | 岩土力学2009，30，12： | 14 |
| 4 | 基于地质力学模型试验的大岗山拱坝整体稳定性分析显示文摘地质力学模型试验是研究拱坝整体稳定性的有效方法,采用250∶1的模型比例尺对有基础处理的大岗山拱坝进行三维地质力学模型试验。通过小块体砌筑技术模拟裂隙岩体的变形和强度、坝基不连续结构面以及坝基处理措施;通过油压千斤顶加载系统施加坝面水荷载;采用的数据采集系统能及时、高效地测量坝面应变、坝基岩体外部位移和内部相对位移,并自动存储数据。采用超载水容重法进行超载破坏试验,得到拱坝坝体位移和应力的分布规律以及坝体和坝基岩体的开裂破坏过程。采用3个特征超载安全系数K1,K2和K3对大岗山拱坝整体稳定性进行评价。通过地质力学模型试验和基于变形加固理论的三维数值模拟对比分析表明,大岗山拱坝整体稳定性较高,并得到对拱坝–坝基整体稳定起控制性作用的部位。 | 张泷 刘耀儒 杨强 黄彦昆 邵敬东 黎满林 | 2014 | 岩石力学与工程学报2014，33，5： | 11 |
| 5 | 岩体结构变形破坏的内在驱动力-不平衡力显示文摘岩体结构的变形破坏是一个渐近过程,常规的强度设计与极限分析均无法描述这一过程。在回顾总结岩体结构破坏控制、变形控制的基础上,提出岩体结构变形破坏控制最终要落实到开裂控制上来。总结了岩体结构开裂计算的特点和难点,阐明了用不平衡力描述岩体结构变形破坏过程的理论依据。分别从单轴压缩试验、边坡开挖卸荷、拱坝坝踵坝趾开裂等3个具体的数值案例论证不平衡力与开裂破坏的内在相关性。提出了蓄水导致不可逆的谷幅变形也是不平衡力作用结果:裂隙水压力使屈服面收缩、原先处于屈服或临界屈服状态的岩体应力状态超出屈服面,产生不平衡力和不可逆的塑性变形。指出了不平衡力本质是岩体结构非平衡态到平衡态的距离,岩体结构非平衡演化的总体趋势服从最小塑性余能原理,进一步指出了无法消除的不平衡力是岩体结构变形破坏的内在驱动力。不平衡力不仅可以作为岩体结构变形破坏的判据,还能给出相应的加固措施,具有重要的工程意义。 | 杨强 王守光 李超毅 刘耀儒 | 2020 | 工程地质学报2020，28，2： | 10 |
| 6 | Evaluation of cracking potential for concrete arch dam based on simulation feedback analysis显示文摘It is still very difficult for researchers and engineers to implement the simulation analysis including a complete process and a full model with the complicated arch dam and the foundation, and to evaluate the cracking potential in the construction and service periods. To take Xiaowan project of China for an example, a practical system of simulation feedback analysis, a specific cracking criterion, and a resolution for the conflicting requirements of temperature and stress/strain simulation are presented, which are put into a successful practice. The simulation results of temperature, stress, and cracking are identical well with the monitor data. A modified temperature control measure is propounded, and the significant effect is gained by adopting the new scheme. | FU ShaoJun HE Ting WANG GuoJin ZHANG ShiHu ZOU LiChun CHEN ShengHong | 2011 | Science China(Technological Sciences)2011，54，3： | 10 |
| 7 | 基于变形加固理论的岩土边坡稳定和加固分析显示文摘传统的刚体极限平衡法和强度折减法在分析边坡稳定和加固时存在一定的局限性。基于变形加固理论,建立了基于弹塑性有限元分析的边坡稳定和加固分析方法。以余能范数作为边坡整体稳定评价的指标,通过强度参数降低过程中的余能范数的变化来确定边坡的整体稳定安全系数。加固的关键部位和加固力的大小通过边坡中不平衡力的分布来确定。滑动面则由方向相反的、成对的不平衡力的分界面来确定。针对3个经典边坡算例,分析了强度参数逐渐降低过程中的余能范数的变化和不平衡力的分布,确定了边坡的稳定安全系数以及相应的加固关键部位和加固力的大小。结果表明,变形加固理论基于岩土的三维非线性有限元分析,以此来进行边坡的稳定和加固分析是非常有效的,强度参数降低过程中不平衡力的发展演化过程反映的是边坡的破坏过程。 | 刘耀儒 黄跃群 杨强 宋胜武 冯学敏 | 2011 | 岩土力学2011，32，11： | 8 |
| 8 | 高拱坝基础不对称性及其加固效果研究显示文摘高拱坝工程基础地质及地形条件的不对称是威胁拱坝安全的重要问题。以白鹤滩高拱坝作为工程实例,通过地质力学模型试验重点研究基础不对称的高拱坝应力、变形及破坏模式的特点。针对初始方案和改进后方案分别建立三维数值模型,并进行弹塑性有限元超载计算。对比分析两方案坝体变形、坝肩应力分布、局部和整体稳定性等的不同,并结合试验现象,分析和评价针对基础不对称性的改进措施的加固效果及加固机制。结果表明:体形不对称性设计及基础加固的协同作用能有效改善坝体变形对称性、坝肩应力状态和传力效果,并提高拱坝-地基系统的整体稳定性。白鹤滩拱坝不对称性问题的研究对深入高拱坝设计优化和工程加固的认识具有重要意义。 | 宋子亨 刘耀儒 杨强 徐建荣 何明杰 张伟狄 | 2017 | 岩土力学2017，38，2： | 6 |
| 9 | 白鹤滩高拱坝坝趾锚固研究显示文摘高拱坝坝趾区域是加固设计的重点关注区域。为了对其锚固进行研究,进一步阐述基于变形加固理论的高拱坝坝趾锚固机制。给出坝趾锚固区域不平衡力的计算方法和坝趾锚固的基准状态。将这一机制应用于白鹤滩高拱坝坝趾锚固数值分析中,得到锚固所需的最小加固力和最优锚固角,并分析坝趾不平衡力分布规律的原因。同时,对白鹤滩高拱坝进行大比例尺(250∶1)下的地质力学模型试验研究。通过对加载过程中的位移、应变和开裂的监测和分析,得出坝趾区域随荷载增加过程的破坏规律。通过对地质力学模型试验与数值分析结果的对比分析表明,两种研究方法的结论是相一致的,白鹤滩高拱坝左岸坝趾较右岸坝趾更为薄弱。研究结果表明,变形加固理论为坝趾锚固分析和评价,提供科学的理论基础和实用的分析方法。 | 官福海 刘耀儒 杨强 徐建强 杨若琼 | 2010 | 岩石力学与工程学报2010，29，7： | 6 |
| 10 | 特高拱坝非平衡演化的变形稳定控制理论及应用显示文摘与一般拱坝相比,特高拱坝坝体及坝基应力高且复杂,卸荷松弛、边坡时效变形等非平衡演化问题贯穿特高拱坝建设的全过程。高地应力区平衡态的岩体结构受到开挖、浇筑和蓄水等扰动后,平衡态被打破,产生损伤和大变形等非平衡演化问题,进而影响工程的建设、运行。建立了岩体结构非平衡演化的变形稳定控制理论框架,通过时效塑性余能范数反应岩体结构偏离平衡状态的程度,可用于岩体工程的稳定性评价;时效不平衡力的分布和大小,可用于局部破坏分析与评价。该理论已经在特高拱坝等岩体工程结构的较多关键问题中得到成功应用. | 程立 刘耀儒 吕庆超 杨强 | 2019 | 水力发电2019，45，10： | 3 |
| 11 | 老旧砌石拱坝的结构安全度研究显示文摘依据现行《砌石坝设计规范》(SL25—2006)的坝体拉压应力的控制准则去评估砌体胶凝材料已老化劣化的小型砌石拱坝的结构安全度,往往无法得出符合定性判断的结论,因此须研究新的分析和评估方法。基于非线性多拱梁法,采用ADAO(arch dam analysis and optimization,拱坝分析与优化)软件模拟分析龙潭砌石拱坝和石门砌石拱坝的坝体应力及其在拉压与剪切破坏模式下的拱坝结构安全度。结果表明,在我国现行拱坝设计规范以坝体拉压应力作为拱坝结构安全度主要评判依据的情况下,因坝体应力基本满足设计规范中的应力控制标准而难以对其结构安全作出定量评价,而在考虑坝体剪切破坏模式后,可得出拱坝结构安全度明显不足的定量评判。研究为砌石拱坝结构安全度的分析和评估提供了新思路。应进一步研究并提出砌石拱坝的结构抗剪安全控制准则,将其作为拱坝结构安全度评判标准的重要补充。 | 吕君 刘国华 王昱 | 2021 | 工程设计学报2021，28，1： | 3 |
| 12 | 变形稳定理论在盐岩储气库优化设计中的应用显示文摘为解决盐岩储气库洞室形状以及库群布置的优化设计问题,将变形加固理论发展和完善为变形稳定理论,把塑性余能与强度折减系数的K-ΔE关系曲线作为储气库群的整体稳定性判据。在变形稳定理论的基础上,对不同形状和布置方式的洞室的整体稳定性进行定量评价,优化分析了洞室形状以及库群的布置方式,进而获得最具安全稳定性的洞室形状和布置方式。研究结果表明,变形稳定理论为盐岩储气库洞室形状和洞群布置方式的优化设计提供了一套实用有效的分析理论和方法。 | 邓检强 吕庆超 杨强 刘耀儒 | 2011 | 岩土力学2011，32，S2： | 3 |
| 13 | 岩体结构非平衡演化的有效应力原理及长期稳定性分析显示文摘开挖卸荷后的天然岩体往往处于非平衡演化状态,将直接影响岩体工程结构的正常运行、长期稳定和安全.时效变形和损伤演化是岩体结构非平衡演化的核心.在赖斯(Rice)内变量热力学理论框架下,提出了岩体结构非平衡演化的有效应力原理,指出有效应力是总应力中能有效驱动结构演化的部分.将内变量率形式的非弹性应变率方程和能量耗散率函数表示为有效应力形式,并提出非弹性余能概念.给定具体的余能密度函数和内变量演化方程,得到了考虑损伤的内变量黏塑性应变率方程.通过相似材料加卸载蠕变试验结果进行参数辨识,并分别计算了内变量率形式和有效应力形式的黏塑性应变率、能量耗散率和非弹性余能,并对其进行比较分析.结果表明:在过渡蠕变和稳态蠕变阶段两种形式的方程计算的黏塑性应变率几乎相等,但在加速蠕变阶段两者相差较大;非弹性余能和能量耗散率全域积分分别从驱动结构非平衡演化的内在潜力和实际效果的角度表征了结构的非平衡演化状态和演化趋势,能量耗散率积分更合适用于评价岩体工程结构的长期稳定性.最后以深埋地下洞室作为工程算例,并对其长期稳定性进行分析. | 张泷 刘耀儒 杨强 | 2015 | 力学学报2015，47，4： | 2 |
| 14 | 高拱坝-坝肩结构的抗震稳定与加固显示文摘将变形加固理论拓展到非线性有限元时程分析中,建立高拱坝-坝肩结构抗震稳定评价与加固设计体系:结构动力塑性余能定义为欧氏应力空间协调动平衡应力场与协调稳定应力场距离的平方,以此作为结构整体抗震稳定评价指标,确定结构动力破坏程度较大的若干时刻。这些时刻不平衡力分布则表征了结构动力破坏的主导形态与程度。根据最小塑性余能原理,不平衡力就是维持结构稳定所需最优加固力的反力,据此更有针对性地指导抗震加固设计。对马吉高拱坝-坝肩结构进行抗震稳定与加固分析,结果表明拱坝上部坝肩是其抗震薄弱部位,并给出其最优加固力分布。该应用表明,基于变形加固理论的结构抗震稳定评价与加固设计体系对大型实际工程具有实用性。 | 杨强 冷旷代 刘耀儒 吴耀宗 | 2010 | 水力发电学报2010，29，5： | 2 |
| 15 | Stability and reinforcement analysis of rock slope based on elasto-plastic finite element method显示文摘The rigid body limit equilibrium method(RBLEM) and finite element method(FEM) are two widely used approaches for rock slope's stability analysis currently. RBLEM introduced plethoric assumptions; while traditional FEM relied on artificial factors when determining factor of safety(FOS) and sliding surfaces. Based on the definition of structure instability that an elasto-plastic structure is not stable if it is unable to satisfy simultaneously equilibrium condition, kinematical admissibility and constitutive equations under given external loads, deformation reinforcement theory(DRT) is developed. With this theory, plastic complementary energy(PCE) can be used to evaluate the overall stability of rock slope, and the unbalanced force beyond the yield surface could be the identification of local failure. Compared with traditional slope stability analysis approaches, the PCE norm curve to strength reduced factor is introduced and the unbalanced force is applied to the determination of key sliding surfaces and required reinforcement. Typical and important issues in rock slope stability are tested in TFINE(a three-dimensional nonlinear finite element program), which is further applied to several representatives of high rock slope's stability evaluation and reinforcement engineering practice in southwest of China. | 刘耀儒 武哲书 常强 李波 杨强 | 2015 | Journal of Central South University2015，22，7： | 2 |
| 16 | 基于变形加固理论的隧洞与巷道开挖稳定分析显示文摘地下工程的开挖稳定和加固分析是岩土工程中的难题之一。变形加固理论是研究荷载超出结构极限承载力的理论,探求的目标是结构在承受荷载超出其极限承载力时维持稳定所需的最优加固力。给定荷载下结构出现不平衡力的区域即为首先破坏的区域;给定荷载下结构总是趋于加固力最小化、自承力最大化的状态。而整体稳定性可采用余能范数进行定量评价。基于三维非线性有限元方法,详细推导了不平衡力和塑性余能范数的表达式。通过典型深部隧洞与巷道开挖及加固的算例,对比分析了加固前后围岩内不平衡力的分布以及塑性余能范数的大小。结果表明,对围岩加固可在一定程度上提高围岩的强度和承载能力。 | 刘耀儒 崔智雄 张莉 杨强 | 2011 | 岩土力学2011，32，S2： | 2 |
| 17 | 基于变形加固理论的盐岩库群时空演化分析显示文摘针对能源储备盐岩库群长期稳定性评价,将弹–黏弹–黏塑性损伤模型引入到变形加固理论,考虑时效变形和损伤演化,发展考虑时空演化的变形加固理论,建立基于T-△E关系曲线的库群长期稳定性评价和破坏时空演化的关键判据,其中,T为时间,?E为塑性余能。塑性余能是超屈服力的标量范数,其大小表征库群长期稳定的总体演化趋势;超屈服力是非平衡时空演化的内在有效驱动力,明确展现库群时效变形,损伤演化及破坏的部位和模式。研究双储库以及金坛盐矿油气储库群的长期稳定性和破坏时空演化规律。研究表明,考虑时空演化的变形加固理论为储库群长期稳定性评价和破坏时空演化分析提供一套实用而有效的理论和方法。 | 邓检强 杨强 刘耀儒 | 2015 | 岩石力学与工程学报2015，34，S1： | 1 |
| 18 | A finite element approach for seismic design of arch dam-abutment structures显示文摘We present a 3-D finite element (FE) approach to find the optimal distribution of seismic reinforcement force to secure high arch dam-abutment structures against certain earthquake actions. Nonlinear FE time history analysis is performed on the structure to find the seismic responses, using the associated elastic-perfectly plastic material description. The concept of plastic complementary energy is introduced to structural dynamics to quantify the structure's resistance against the seismic action throughout the time history and to indicate the critical moments when extreme extents of dynamic failure occur. Meanwhile the distributions of the unbalanced force at these critical moments reveal the dominant patterns of the dynamic failure. By the principle of minimum plastic complementary energy, the unbalanced force is just the counterforce of optimal reinforcement force to secure the self-unsupportable structure against the earthquake, which makes the seismic design more targeted and effective. Seismic design analysis is performed on Maji high arch dam-abutment structure. The results could to a large extent guide the seismic design, showing that several structural surfaces lying at the upper abutment are the most seismically vulnerable. This application indicates good applicability of this approach to large-scale projects. | YANG Qiang LENG KuangDai LIU YaoRu | 2011 | Science China(Technological Sciences)2011，54，3： | 1 |
| 19 | 基于黏塑性损伤模型的高拱坝长期稳定性评价显示文摘高拱坝长期稳定性分析对高拱坝长期安全至关重要,除了要考虑坝址区岩体的时效变形及损伤外,还应采取合理的整体稳定和局部破坏的判别指标.基于弹-黏弹-黏塑性模型,提出了一种采用时效塑性余能与超屈服力进行高拱坝长期稳定评价的分析方法.黏弹性模型采用Kelvin模型,黏塑性模型采用Duvaut-Lions模型,基于连续损伤力学的有效应力和应变等效假设,编制了可以考虑损伤的三维有限元分析程序,并应用于高拱坝的长期稳定性分析中.根据塑性余能与时间的关系曲线来评价高拱坝的长期稳定性,根据超出屈服面的超屈服力的发展和分布来评价局部破坏和关键加固部位.结果表明,该方法可有效用于高拱坝的长期安全性评估. | 何柱 刘耀儒 邓检强 潘元炜 杨强 | 2015 | 中国科学:技术科学2015，45，10： | 1 |
| 20 | 杨房沟高拱坝建基面嵌深优化的分析与评价显示文摘高拱坝建基面嵌深方面尚未形成具有普适性的评价体系,以杨房沟拱坝建基面嵌深的定量分析与评价为目标,在常规拱坝变形受力分析的基础上,使用三维非线性有限元(TFINE程序)对杨房沟拱坝的可行性研究阶段和施工图阶段的两种建基面嵌深方案进行坝体关键参数、位移、应力和拱端推力的变形应力对比分析。采用塑性屈服区、不平衡力和余能范数评价坝体的整体稳定性和坝踵开裂风险,并基于多重网格法进行坝肩抗滑稳定分析。结果表明,杨房沟拱坝施工图阶段的建基面外移方案较可行性研究方案整体上改善了坝体的变形应力、稳定性和安全度等指标,具有良好的经济效益。研究成果论证了杨房沟拱坝施工图阶段建基面优化设计方案的合理性,同时也可为其他类似工程优化设计的安全分析与综合评价的量化分析提供参考。 | 张曼 刘耀儒 徐建军 殷亮 杨强 | 2018 | 水利水电技术2018，49，7： | 1 |
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