锦屏深部大理岩蠕变特性及分数阶蠕变模型

为保障锦屏地下实验室(CJPL)硐室群的长期稳定性,开展2 400 m深埋大理岩蠕变特性的研究,在常规三轴压缩试验的基础上进行分级加载蠕变试验,系统分析了大理岩蠕变过程中的轴向与环向变形规律及不同围压(5 MPa和64 MPa)下大理岩蠕变特征差异,采用等时应力-应变曲线法确定了大理岩的长期强度,并基于分数阶导数改进了大理岩蠕变模型。研究表明:13,27 MPa围压下,大理岩轴向应力应变曲线达到峰值应力后快速跌落,40,53,64 MPa围压下,峰值应力附近的应变曲线呈现明显的平台段,表明CJPL深部大理岩变形行为随着围压的增加具有由脆性向延性转化的趋势;无论是低围压还是高围压,相比于低应力水平,高应力水平下大理岩更容易发生蠕变变形且环向蠕变现象更加显著,蠕变过程中的扩容现象也更加明显,试样破坏时64 MPa围压条件下的体积蠕变变形为5 MPa围压下的16. 3倍;在蠕变加载过程中,大理岩变形模量均为先增加后减小。变形模量增加阶段,高围压下增加幅度较低围压小,64 MPa围压下试样变形模量增加的幅值为1. 8 GPa,小于5 MPa围压下的3. 6 GPa,表明试样受高围压作用已经部分压密。随着应力水平的增大,变形模量减小,高围压下减小幅度较低围压更大,围压64 MPa下试样变形模量减小幅值为9. 4 GPa,约为峰值变形模量的22%,围压5 MPa下试样减小幅值仅为1. 8 GPa,约为峰值变形模量的4%,表明高围压试样在破坏前裂纹的产生和扩展更为剧烈,岩石劣化程度更大;相同偏应力条件下,围压越大的试样蠕变速率越小,但破坏时变形更大且扩容现象显著,表明相同外荷载条件下,深部围岩赋存环境应力水平较高,变形难以收敛,易发生时效大变形破坏;围压为5,64 MPa时,采用等时应力-应变曲线法确定大理岩长期强度分别为170,290 MPa,为相应围压三轴压缩强度的82%,73%;基于分数阶导数,改进了大理岩黏弹塑性损伤蠕变模型,该模型具有形式简单同时能够很好的描述大理岩蠕变过程中的非线性加速特征的特点。     

“10·10”西藏白格滑坡运动特征反演分析

为获取“10·10”白格滑坡运动规律与特征，基于“10·10”白格滑坡发育的3大区（启动区、堆积区、冲击区）和6个运动阶段（主体失稳破坏、牵引区启动、高速临空滑跃、冲击对岸、折返相撞及水砂射流、堆积坝次级滑移）,对滑坡碎屑体堆积状态及其在四川岸的冲击形态进行分析。采用谢徳格尔法及能量转化计算方法，选取滑坡体冲击高度的5个特征点，计算滑坡碎屑体在各运动阶段的运动速度。结果表明：主滑区阻滑区滑体以2.2 m/s的初速度启动，从启动区至剪出口，速度不断增大，5个特征点达到最大速度，分别为H₁ 67.0 m/s、H₂ 73.0 m/s、H₃ 73.7 m/s、H₄ 73.2 m/s、H₅ 68.3 m/s;牵引区滑体到达剪出口时，速度为70.2 m/s;主滑区阻滑区滑体的滑动速度具有从中间向两端递减的态势，其中滑坡主滑方向的中间位置速度最高，达73.7 m/s;滑体整体剧动时所释放的能量E至少为10^10.8J,引起震动相当于4.0～4.7级的表层基岩地震。通过滑坡...     

异型钢轨矫直断裂原因分析

某异型钢轨在经60kg／m热轧钢轨加工至50kg／m过渡轨后出现矫直断裂。经对钢轨断口的宏、微观检验和分析，认为，断裂裂纹起源于轨腰次表层；钢轨发生矫直断裂的原因是在加工异型钢轨的过程中，加热温度偏高，导致轨腰表层部分区域出现沿晶氧化，锻压时因轨腰表层受拉应力作用，沿晶氧化处形成微裂纹，随后矫直时轨腰三点弯曲受力，微裂纹缺陷处产生应力集中致使裂纹扩展，导致钢轨断裂。     

大理岩特征应力的加载速率效应研究

为研究加载速率对脆性岩石特征应力的影响规律,利用MTS815型试验机和声发射测试系统进行大理岩的单轴压缩试验.采用体积应变法、声发射法和基于微裂纹发育特性的黏结颗粒离散元法确定试样的特征应力,探究特征应力的加载速率效应.结果表明,3种方法确定的特征应力值较为接近,基于微裂纹数的黏结颗粒离散元法是一种较可靠有效的方法.在中低加载速率范围内,随加载速率增加,归一化特征应力值呈现减小规律.数值模拟结果显示,加载速率在中低和较高范围内增加时,归一化起裂应力和损伤应力均减小.当处于中低加载速率范围时,其归一化特征应力降幅较大.当处于较高加载速率范围时,归一化特征应力趋于平稳,尤其是归一化损伤应力.相比较而言,归一化损伤应力的加载速率效应整体上比归一化起裂应力明显.     

多介质边坡弹性模具位移反分析模型与优化算法

利用开挖扰动实测位移，提出了求解边坡各介质弹性模量的反分析模型。同时针对目标函数的多极值性、收敛结果与初值相关等问题，提出了一种反分析优化算法。该方法一方面利用线弹性问题的尺度特性减少了一个优化变量；另一方面通过递归技术将多变量优化问题转换为一系列的单变量优化问题，并使收敛结果与初值无关。算例验证了方法的适用性。     

库岸边坡承压水成因及作用分析

降雨和库水位升降是导致库岸边坡失稳的重要因素。瓦依昂水库滑坡、秭归县千将坪滑坡和罗家坪滑坡等系列工程实践表明,在考虑降雨和库水位两者联合作用下,计算出库岸边坡的安全系数仍偏高。通过库岸边坡承压水模型对库岸边坡失稳的因素进行分析,结果表明:采用承压水模型计算出的安全系数远小于传统方法,这是导致很多岸坡在进行前期勘探分析稳定却产生滑动的原因,因而对符合承压水模型形成条件的岸坡进行分析时,承压水头不容忽视。可为水库岸坡的监测预警及治理方案提供基础依据。     

某水电工程边坡开挖及支护过程稳定性分析

为分析水电工程边坡在开挖及支护全过程中稳定性变化情况,评价锚索支护效果,以西南某一水电站开挖边坡为研究对象,通过地质分析和变形监测确定边坡变形模式,对开挖和支护过程中各变形模式采用基于极限平衡理论的Morgenstern-Price法进行了多种工况下的稳定系数计算。结果表明:边坡的6种滑动模式在持久、偶然和短暂工况下的稳定系数均满足规范要求。二期锚索施加完毕后,边坡整体稳定系数大于原始边坡,锚索对边坡的控制作用明显,支护效果良好。边坡在开挖至坡脚之前稳定系数逐渐增大,边坡开挖有利于边坡稳定,坡脚开挖以后,边坡稳定系数骤降,开挖不利于边坡稳定,坡脚岩体对边坡稳定作用明显。研究成果可为水电工程边坡的稳定性分析以及类似工程边坡的开挖及支护设计提供参考。     

汶川大地震中映秀-虹口地区的地表破裂

2008年5月12日14:28四川省西部发生Ms8.0级强震,基于对震区第一手的调查资料,在简介映秀-虹口地区地质条件与断裂构造格局的基础上,对该地区地表破裂带及其分布进行分类和描述,并初步探讨地表破裂带与断裂构造的关系及对工程结构的影响。经分析,映秀-北川断裂的逆冲-走滑作用是映秀-虹口地区地表主要破裂带产生的原因,但滑覆体和次级断层的强烈活动也造成了连续的地表破裂,不同地表破裂带对附近工程结构的影响有所区别。     

粤港澳大湾区地热资源潜力评估

粤港澳大湾区是中国参与全球竞争的重要空间载体,为平衡其区域经济发展对能源的需求与生态环境保护问题,大力开发地热资源是一种重要的途径。作者从大地构造、地层岩性和地温场特征分析入手,论证了大湾区赋存地热资源的可能性,综合考虑深部地温、岩石热物理性质和大地热流值等要素,通过建立网格单元对水热型和干热岩型地热资源量进行定量评价,并识别圈定地热资源高值区。初步研究结果表明:1)大湾区深、大断裂交汇发育,花岗岩广布,形成了有利于地热赋存和输送的地质环境,大地热流值也印证了该区域存在地热异常和良好热源。2)通过地温估算发现,当地层深度在1.3 km以下时,地温能达到70℃以上;当地层深度在5 km时,地温在168.81～233.61℃,干热岩具有较高的开采价值。3)大湾区5 km深度范围内,地热资源总量为5.83×1017 kJ,采收率取30%,预计可获取的地热能折合标准煤5.94×10~9 t,同时减少排放4.04×10~9 t的CO_2。4)地热资源赋存相对高值区主要沿东北向深大断裂带分布,集中在佛山、中山、江门、深圳和香港局部地区,单位面积上的资源赋存量为5.19×10~5 t/km2标准煤,建议为地热勘察与开采的重点区域。     

PD3 75 kg/m含钒微合金热处理钢轨

采用双频电感应加热、压缩空气欠速淬火技术研制的PD375kg/m含钒微合金热处理钢轨,钢轨成分(%)C0.74～0.81,Si0.60～0.90,Mn0.70～1.05,V0.05～0.12。热处理钢轨硬化层深度≥15mm,HRC≥36.0,硬化层组织为全细珠光体,σ0.2=890～1010MPa,σb=1290～1390MPa,δ5=10%～13%,常温aku=20～32J/cm2,KIC平均值为46.3MPa*m1/2。该钢轨强度高、韧性好。使用寿命比同线路的U74和U71Mn热轧钢轨大幅度延长。