半空间饱和土中输水管道对瑞利波的散射

根据Biot波动理论和弹性波传播理论,采用复变函数理论,研究了饱和半空间中输水管道对入射瑞利波作用的散射问题,得出了饱和土中输水管道在不同条件下管道周边的动应力集中系数分布和变化情况。研究结果表明:管道埋深对其散射效应影响明显,随着管道埋深的增加,输水管道周边动应力集中系数显著减小,其影响深度大约为1.5倍瑞利波波长;随着入射瑞利波频率增加,输水管道周边动应力集中系数最大值逐渐减小,同时,输水管道周边动应力集中系数与无水管道周边动应力集中系数存在一定差异,并且这种差异随着入射瑞利波频率增加而变得明显;输水管道的刚度和厚度对入射瑞利波的散射有一定影响,增加管道的厚度、减小管道的刚度有利于减少管道周边的动应力集中系数。     

预应力锚固作用下破碎岩质边坡表层压缩效应

为研究预应力锚固作用下破碎岩质边坡的压缩效应及其对加固工程的影响，对金丽温高速公路某边坡锚固工程进行了现场监测和数值模拟研究. 研究了不同的预应力锚固结构作用下，在不同弹性模量的破碎岩质边坡中产生的压缩变形和附加应力变化规律. 讨论了预应力锚索间距和框格梁梁高对坡体表面压缩效应的影响. 结果表明，考虑到坡体岩体变形模量小，破碎岩质边坡锚固工程宜采用500～750 kN的小吨位预应力锚索. 应尽量采用带框格梁的锚固结构形式, 锚索间距可取4～6 m. 框格梁梁高取锚索间距的1/10左右是最为经济安全.     

水下盾构隧道联络通道地震响应分析

基于有效应力动力分析法,建立广深港客运专线狮子洋水下盾构隧道主隧道、联络横通道及地层相互作用的三维模型,采用Byrne模型描述地层的动力特性,对模型分别输入横向和纵向地震波,研究主隧道结构及主隧道与联络横通道交叉部位的动力响应特征,重点分析了两种地震波对地层孔隙水压力以及隧道交叉结构受力变形的不同影响.计算结果表明:在纵横地震波作用下,地层孔隙水压力变化规律基本相同,隧道顶部地面粉细砂层发生液化,但对隧道结构影响较小;地震波入射方向对结构振动响应影响显著,横向激振对交叉结构受力变形的影响大于纵向激振;两种地震作用下结构所受的最大压、拉应力未超过强度容许值,结构抗震满足要求.由于地震作用过程中,隧道顶部土层有效应力降低较大,为防止主体结构上浮,建议对该土层进行加固处理.     

波浪荷载下粉质土动应变和动强度的试验研究

为寻找不同振动频率的波浪荷载作用下海底粉质土的动应变和动强度发展规律,进行了一系列的模拟不同振动频率的波浪荷载的动三轴试验.试验选用杭州湾地区分布较广的粉土,研究了振动频率的变化对粉土动应变和动强度的影响.试验结果表明,粉土的动应变和动强度的发展与土样所受的固结应力、围压、循环应力比和振动频率有关;在等向固结条件下围压对土样的累积轴向应变增长的影响作用是由波浪荷载振动频率的高低决定的;波浪荷载振动频率的改变对不同围压作用下粉土的动强度影响很大,并且在该类粉土中存在临界循环应力比.     

基于正交设计的浮体结构流动特性分析

采用正交设计以及CFD仿真,对在流动水域中不同浮体长度和水力因素下的水流流动特性的影响进行了分析.结果表明,浮体长度以及水力因素对浮体所受动水压力、水流特征流速以及回流区长度都存在显著影响:特征流速以及回流区长度受单宽流量的影响更敏感,而浮体结构参数对浮体表面所受动水压力影响显著.同时给出浮体长度以及水力因素与流动特性的对应关系,为了解浮体结构在动水运行过程中的流动特性变化规律以及浮体稳定性设计提供参考.     

考虑库水特性的重力坝动水压力求解

为了对重力坝坝面动水压力进行便捷求解,在比例边界有限元方法的框架下可仅对上游坝面进行离散,推导出在不同方向地震动激励下刚性坝面动水压力的求解方程以及边界条件,详细分析了竖向地震动激励对坝面动水压力的影响.数值算例结果表明,所提计算方法能得到精度较高的数值解且可大幅降低计算量,此外,库水特性（包括库水的可压缩性和库底的吸收作用）对坝面动水压力的影响较大,同时还发现了动水压力沿库水上游方向的衰减规律.     

悬浮隧道管体及锚索耦合作用的涡激动力响应

为了解决悬浮隧道在水流作用下的动力响应问题,对管体及锚索系统的参数振动和涡激振动进行了研究.利用Hamilton原理,通过综合考虑悬浮隧道管体和锚索系统的耦合振动效应,推导了锚索-管体耦合系统运动的微分方程组,采用变量分离及振型叠加法对其进行求解简化,同时对5种典型工况和参数设置下的锚索跨中位置和管体跨中位置的位移时程曲线进行了计算和比较,分析了悬浮隧道锚索-管体耦合系统振动的非线性特性.结果表明：锚索与管体之间耦合振动呈现“拍”的特征,管体的初始扰动对锚索瞬态振幅有很大影响,锚索的涡激振动能激发系统的参数振动,系统稳态振幅取决于涡激力的大小,锚索合理倾斜角在45o～60°之间.     

软质岩中压力型锚索锚固段应力分布特征

为了研究软质岩中压力型锚索锚固段应力分布和传递规律,进行了足尺现场试验。制作了与实际工程条件相似的试验锚索,在试验锚索的锚固段砂浆体中按一定间距设置了应变砖,记录了在不同张拉荷载下各测点的应变情况,测得压力型锚索锚固段的轴向应变和径向应变分布曲线。通过对试验结果进行分析处理,得到了锚固段与围岩界面剪应力分布曲线。测试结果与已有理论计算结果比较吻合。分析结果表明,在软质岩条件下,承载板附近的锚固体出现了明显的三向应力状态;锚固体中应力传递长度较短;注岩界面剪应力峰值可以达到较高的水平;随着荷载增大,剪应力有向前转移扩张的趋势。     

预应力锚索剪切力学特性试验研究

为了在巷道围岩控制中防止锚索发生剪切破断,充分发挥锚索的优越性能,在锚索拉伸试验的基础上,建立了一套锚索双剪试验系统,对锚索的剪切力学特性进行试验研究.结果表明:预应力锚索的剪切破断为横向剪切与轴向拉伸共同作用的结果;锚索破断剪力峰值受砂浆试块强度、锚固方式、索体类型、预应力等因素的制约;砂浆试块强度降低,锚索剪力峰值升高;锚索加固节理初期剪切刚度显著大于后期剪切刚度;锚索的预应力越大,节理初期剪切刚度越高,而后期剪切刚度变化不明显;采用全长锚固锚索加固节理的初期剪切刚度优于张拉预紧未锚固锚索.基于试验结果提出了减少索体有害受力,避免锚索产生剪切破断的控制对策,对于保证巷道围岩支护强度,实现煤炭资源的安全开采具有重要意义.     

静力拉伸下恒阻大变形锚索应变特征实验研究

为了揭示恒阻大变形锚索在拉伸条件下恒阻器的变形规律,提高恒阻大变形锚索现场锚固效果,采用理论分析、室内实验以及现场实践相结合的方法,研究了恒阻大变形锚索的恒阻器作为锚固段时拉伸应变特征.实验结果表明:恒阻器的变形分为轴向、圆周方向、径向3个不同方向的变形,其中轴向变形的规律为压缩-回弹-再压缩变形;圆周方向的变形规律为拉伸-回弹变形;径向的变形规律为拉伸-压缩变形.现场实践表明:在南芬露天矿边坡安装监测点时,以恒阻器为锚固段,当恒阻器发生变形会影响现场的锚固效果,且减少锚索使用寿命.在巴东染坊边坡上安装监测点时,改变恒阻大变形锚索的锚固方式,取得良好的锚固效果.     

PS测井在公路隧道勘察中的应用

介绍了单孔法PS测井的原理极其相应的数据处理方法。通过获取地震波经过不同深度的岩土的直达波旅行时便可求得纵横波波速,进而通过弹性波理论基础即可根据纵横波速度计算出泊松比、剪切模量、扬氏模量、体积模量、拉梅常数、风化系数、岩体完整性系数、岩体波速等岩土动力学参数。这些参数可对隧道围岩等级做出评定,为隧道设计提供必要的依据。同时,由PS测井所得到的土层及强、中、弱风化层的纵横波速还可对面波和折射波勘探中风化层位的划分起标定作用。文中结合某一具体公路隧道勘察的应用效果,展现了该方法获取岩土动力学参数的有效、快捷的特点及其在隧道勘察中的应用前景。     

库底淤泥层对拱坝地震动水压力的抑制效应研究

地震时库底淤泥对大坝产生的动水压力影响明显,尤其拱坝受地震作用时,坝面动水压力变化与淤泥层厚度、边界条件、基岩性质等因素直接相关.基于此,以压力波理论为出发点,结合数值配点分析法,对拱坝坝面动水压力随淤泥层厚度、库底边界反射条件、库底基岩性质变化而产生的影响效应问题进行了研究.结果表明:淤泥层对大坝坝面地震动水压力有较好的抑制效应,可一定程度减缓地震对大坝工程的影响,库底边界吸收性亦可一定程度上降低坝面动水压力峰值.     

河道层状淤泥对大坝地震动水压力的抑制效应研究

以压力波理论为出发点,结合数值配点分析法,对拱坝坝面动水压力随淤泥层厚度、库底边界反射条件、库底基岩性质变化而产生的影响效应问题进行了研究。结果表明：淤泥层对大坝坝面动水压力有较好的抑制效应,可一定程度减缓地震对大坝工程的影响,库底边界吸收性亦可降低坝面动水压力峰值。     

Fractured rock mass hydraulic fracturing under hydrodynamic and hydrostatic pressure joint action

According to the stress state of the crack surface, crack rock mass can be divided into complex composite tensile-shear fracture and composite compression-shear fracture from the perspective of fracture mechanics. By studying the hydraulic fracturing effect of groundwater on rock fracture, the tangential friction force equation of hydrodynamic pressure to rock fracture is deduced. The hydraulic fracturing of hydrostatic and hydrodynamic pressure to rock fracture is investigated to derive the equation of critical pressure when the hydraulic fracturing effect occurs in the rock fracture. Then, the crack angle that is most prone to hydraulic fracturing is determined. The relationships between crack direction and both lateral pressure coefficient and friction angle of the fracture surface are analyzed. Results show that considering the joint effect of hydrodynamic and hydrostatic pressure, the critical pressure does not vary with the direction of the crack when the surrounding rock stationary lateral pressure coefficient is equal to 1.0. Under composite tensile-shear fracture, the crack parallel to the direction of the main stress is the most prone to hydraulic fracturing. Under compression-shear fracture, the hydrodynamic pressure resulting in the most dangerous crack angle varies at different lateral pressure coefficients; this pressure decreases when the friction angle of the fracture surface increases. By referring to the subway tunnel collapse case, the impact of fractured rock mass hydraulic fracturing generated by hydrostatic and hydrodynamic pressure joint action is calculated and analyzed.     

Theory and technology of preventing water from flooding roadways

According to the principle of effective stress action of rock and soil, we established a mechanical model of water flooding into roadways, analyzed the constitutive relation of hydrodynamic pressure and contact pressure of rock and soil and discovered that the process of pre-grouting of a roadway curtain is a dynamically balancing process in which effective stress keeps gradually increasing and pore water pressure gradually declines. In such a grouting process, the initial water plugging effect is realized when the effective stress and total stress reaches equilibrium. A rigid-flexible packing layer is designed behind the brickwork to increase the effective stress and reduce pore water pressure in order to have a permanent water proof performance. This provides a theoretical basis for roadway driving and permanent water prevention. The monitoring and application results show that the initial and permanent waterproof theory has provided an effective method for roadway driving and making it waterproof.     

岩土体导热系数研究进展

岩土体导热系数在与地热有关的地质基础研究和生产应用中有重要作用。首先介绍了导热系数的概念,然后分析了导热系数的受控因素,最后探讨了导热系数的测定方法。导热系数的受控因素包括地层岩性、孔隙率、含水率、温度以及各向异性。导热系数随地层岩性从大到小排列为海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩、火成岩,变质岩导热系数与母岩和变质程度有关;同种岩层的导热系数随沉积过程延续或深度增加而增大;含水率对软弱岩石的导热系数影响较大,导热系数随含水率增大而增大,对孔隙度较大的岩层需进行饱水校正;不同岩性的导热系数随温度的变化较复杂,在应用中需结合实际地层考虑;由于结构面的存在,岩体的导热系数存在各向异性。导热系数的测定方法包括现场测试法、室内测试法、组分类型辨别法以及利用P波速度估算等。利用现场数据求解导热系数时常使用线热源模型和柱热源模型;室内测试法包括稳态测试法和非稳态测试法,分别应用于中低导热系数材料和高导热系数材料;对于组分类型辨别法,平行板式相分布的物体导热系数是各向不等的,热传导方向与平行板平面平行和垂直时分别具有最小和最大总体导热系数;对地下无法直接测量的地质单元,可利用P波速度估算导热系数。要得到准确的导热系数,须基于岩土体的导热系数范围和样品特征选取正确的测定方法。     

储层温压条件下岩石的波速特性及变化规律

岩石处在一定的地质环境中,其温度和压力条件对岩石声学性质具有重要的影响。本文以超声波实验方法作为主要研究手段,在储层温压条件下对岩石的纵波速度进行了测量,得出纵波速度随温度、压力的变化曲线和拟合公式,实验结果表明,纵波波速随压力的增大以对数形式增加,随温度的升高呈线性减小,并对不同温度和压力对岩石纵波速度的影响机理进行了剖析。     

Effect of fissure water on mechanical characteristics of rock mass

In view of the effect of fissure water in fractured rock mass on the strength of rock mass in engineering projects,we prepared specimens of cement mortar to simulate saturated rock mass with continuous fractures of different slope angles.By exerting static and dynamic loads on the specimens,the mechanical characteristics of rock mass with fissure water under these loads can be analyzed.Our experimental results indicate that the static compressive strength of saturated fractured rock mass is related to the slope angle.The lowest compressive strength of fractured rock mass occurs when the slope angle is 45°,while the highest strength occurs when the specimen has no fractures.Fissure water can weaken the strength of rock mass.The softening coefficient does not vary with the slope angle and type of load.The hydrodynamic pressure of fractured rock mass gradually increases with an increase in dynamic load.For a 0° slope angle,the hydrodynamic pressure reaches its highest level.When the slope angle is 90°,the hydrodynamic pressure is the lowest.     

江苏油田G凹陷储层条件下岩石纵横波速度实验研究

为研究江苏油田G凹陷储层的岩石纵横波速度变化特性,采集了76块岩石样品,在实验室模拟地层温度、压力条件下干燥、饱水和饱油三种状态岩样的声波测量实验,分析了温度、压力、孔隙度和密度的变化对岩石纵横波速度的影响。结果表明,在干燥、饱水和饱油三种状态下,岩石纵横波速度呈现较好正线性相关性;压力对纵横波速度的影响大于温度的影响;岩石纵横波速度与孔隙度呈负线性相关性;岩石纵横波速度与密度呈较好幂指数关系。实验结果可以为该地区地震和测井资料反演和解释提供了重要的参考依据。     

单轴循环冲击下花岗岩力学特性与损伤演化机理

为研究循环冲击荷载下黑云母花岗岩的动态力学特性,利用改进的分离式霍普金森压杆,选取4种不同的入射波应力幅值对花岗岩试样进行等幅循环冲击,并对相关机理和试验现象进行探析.结果表明:入射波应力幅值为110.57和90.48 MPa时,随着冲击次数的增加,岩样的峰值应力逐渐降低,最大应变、平均应变率和损伤值均呈现增大趋势;入射波应力幅值为70.82 MPa时,花岗岩的峰值应力随着冲击次数的增加表现出先增强后降低的特性,而最大应变、平均应变率与损伤值则表现出相反规律;入射波应力幅值降为50.69 MPa时,岩样的力学性质基本不变,岩样未见明显的损伤.此外,研究还发现基于岩样静态压缩应力-应变曲线推求的静态裂纹起裂应力,经强度增长比例系数放大后可得到动态裂纹起裂应力,籍此能较好地解释上述循环冲击试验中所观测到的现象.