基于马尔科夫理论优化的地下咸水层CO2溶解性能灰色预测模型

在地下咸水层封存过程中，CO₂的溶解反应将会影响其封存容量和稳定性，并对周围环境和生态系统造成不利影响。为合理分析CO₂在地下咸水层中的溶解性能，基于马尔科夫理论对灰色GM(1,1)模型进行优化，构建CO₂溶解性能灰色预测模型。通过预测单因素影响下CO₂在地下咸水层中的溶解性能，科学分析模型预测值与实测值的平均相对误差。结果表明：通过压强、温度及矿化度分析不同影响因素对CO₂在水中溶解性能，得出CO₂溶解性能灰色马尔科夫优化预测模型预测值与实测值的平均相对误差分别为0.37%、17.73%、0.21%；与灰色GM(1,1)模型相比，预测结果的平均相对误差分别降低了0.35、1.56、3.41百分点，CO₂溶解性能灰色预测模型预测精度更高。研究成果为CO₂在地下咸水层中的溶解封存提供数据支撑。     

单根聚丙烯纤维在植被混凝土中的拉拔特性及临界长度研究

纤维加筋技术在复合土和混凝土等工程加固领域应用广泛,但在生态护坡领域的应用则鲜有报道.通过自主设计的试验装置,研究了单根聚丙烯纤维在不同含水率、不同干密度和不同龄期植被混凝土中的拉拔特性,分析了拉拔试验前后纤维的显微特征,并确定了临界加筋长度经验公式.研究表明:纤维拉力-位移曲线呈显著的多峰特征,主要与植被混凝土中存在水泥水化产物有关;1d试样界面抗剪强度在最优含水率时存在极小值,主要原因是试样初期的筋-土界面锚固力提高值相较于摩擦力减小值要低;随着干密度和龄期的增长,界面抗剪强度和残余抗剪强度都显著提高.通过多元线性回归分析,得出植被混凝土中纤维临界加筋长度的经验公式,对提升植被混凝土在高寒、强降雨、坡面高陡等恶劣环境下的工程耐久性有一定指导意义.     

小湾水电站高水位运行下拱坝和坝肩边坡稳定性分析

基于却荷岩体力学理论和方法,采用大型岩土工程数值分析软件(FLAC3 D ),对小湾水电站高水位运行大坝与边坡相互作用进行了研究,建立了其坝肩边坡和拱坝三维有限元模型。根据施工过程,在初始工况、开挖工况、却荷工况、加固工况基础上,考虑了正常蓄水位情况时拱端推力、坝肩边坡的应力和位移变化规律,并与其监测值进行了对比。结果表明计算值与监测值十分吻合,论证了坝体设计的合理性,为小湾水电站高水位安全运营提供了一定的参考依据。     

复杂滑带条件下的岩体 参数反演研究

结合1967年稚碧江唐古栋滑坡1 -1剖面模型,综合比较分析了相关岩体各工况下的稳定 性,确定了最危险工况,以极限平衡原理确定了最危险滑面下强度参数,并取其满足规范要求的最低 稳定性标准为反演目标。由于滑带可能穿越不同的岩层,反演过程中需要分别对不同岩层进行危险滑 带搜索,以确定未知岩层的力学参数。结果显示岩体参数反演在工程上具有较高的可靠性,可为实际 边坡工程提供重要的依据。     

滑坡关键块力学行为及力传递特征和不同应力状态的稳定系数研究

 分析滑坡关键块的力学行为及滑坡力的传递特征,研究滑坡在摩阻力没有折减条件下,滑坡条块下滑力、摩阻力和推力的相互关系,指出滑坡条块在下滑力、摩阻力相等(即推力矢量和为0)时,该条块处于临界应力状态。研究推移式滑坡条块间推力所表征的力学特征,进而提出滑坡条块处于不同推力条件下,条块间推力测量的基本特征：处于残余应力状态和破坏后区应力状态条块间推力测量值逐渐减小或增大(即力测量可以为负值或正值),处于临界应力状态前条块间的推力测量值逐渐增大(即力测量为正值),该结果对滑坡监测具有指导作用。研究现行滑坡稳定系数的计算方法,针对临界应力状态、破坏后区应力状态和残余应力状态及其混合应力状态,以剩余推力法证明现行临界应力状态法计算滑坡稳定系数不是最小值,而取残余应力状态力学参数计算的稳定性系数为最小值,并证明了它们之间的相互关系。     

循环荷载作用下应力速率与应变速率不同步研究

 为深入研究循环加卸载作用下岩体的变形规律,针对三峡库区砂岩进行了56组循环加卸载试验。根据试验的不同步现象,对应力–应变滞后概念进行修正：(1) 应力超前于应变和应力滞后于应变现象共存,故将“应力–应变滞后现象”更名为“应力–应变不同步现象”更为合理;(2) 在应力–应变不同步现象的基础上,应考虑应力速率–应变速率的不同步现象。通过分析循环加卸载试验的不同步机制,提出应力–应变吸引点、应力速率–应变速率吸引点、应力–应变补偿机制和应力速率–应变速率补偿机制4个概念,并且得到：应力–应变同步与应力速率–应变速率同步不能同时出现;不同步现象是必然而同步仅存在于某一时刻点;应力–应变处于螺旋式循环递进的过程。基于循环加卸载试验,首次发现应力速率–应变速率不同步现象,在不同步现象中提出了3个不同步阶段的定义,并通过分析预测变形速率–实际变形速率、表观弹性模量以及岩样的瞬时泊松比随时间的变化规律,提出3种对不同步阶段定量判别的方法。此外,基于同频率不同峰值强度下试验得到,随着峰值强度 的增加,岩样的 值逐渐增加,式 吻合度也逐渐增加。     

含水率对层状砂岩劈裂抗拉强度影响研究

为了研究含水率对层状岩体劈裂抗拉强度的影响,特选取层理显著的砂岩为研究对象,考虑5种含水率,进行顺层理弱面的劈裂抗拉强度试验,结合岩样劈裂破坏面的微观形貌特征和能量参数变化规律进行综合分析。研究结果表明:(1)随着含水率的增加,层状砂岩的抗拉强度逐渐减小,总体呈现先陡后缓的降低趋势,在饱水度低于80%左右时,抗拉强度降低幅度明显较大,而后抗拉强度降低趋势逐渐趋于缓慢;(2)岩样劈裂破坏面的高度参数和纹理参数都随着饱水度的增加而逐渐增大,呈先陡后缓的增长趋势,岩样抗拉强度与劈裂面微观形貌参数存在较好的线性相关性;(3)随着含水率的增加,加载过程中岩样吸收的总能量、弹性应变能逐渐减小,呈现与抗拉强度类似变化趋势,弹性应变能占总能量的比值逐渐减小,耗散能占总能量的比值逐渐增大;(4)层理弱面既是层状岩体结构的薄弱面,也是水分吸收和运移的主要空间和通道,含水率增加,首先是影响岩样层理弱面力学性状和孔隙水的分布,改变岩样加载过程中的裂纹扩展规律,进而影响加载过程中的弹性应变能和耗散能的分配比例,从而导致岩样劈裂破坏面形态趋于复杂,抗拉强度降低,水对岩样抗拉强度的影响是一个从微观结构变化导致宏观力学特性劣化的过程。     

地质力学磁力模型试验相似材料磁力特性研究

 地质力学磁力模型试验是利用电磁力(场)模拟重力(场)的原理来研究地质力学工程问题的试验方法。在模型中,时间t、几何尺度l缩小n倍、重力加速度g扩大n倍,而材料的其他基本物理力学参数的相似比均为1,从理论上说可以采用原型材料进行地质力学磁力模型试验,这在模型试验的操作上十分方便。磁性材料的磁力特性是磁力模型试验方法的关键。磁粉、土体、水在电磁场中表现出不同的电磁和磁力特性。磁粉材料的电磁特性由磁回滞曲线表示。磁性材料在电磁场中的磁力与磁场强度的梯度成正比。A–200磁粉在磁感应强度为563.2 mT,磁粉含量为40%时的最大磁力倍数为20.92,并发生于第二次加磁;C–180磁粉在磁感应强度为569.6 mT,磁粉含量为30%时的最大磁力倍数为23.94,也发生于第二次加磁,这2种磁粉均可考虑作为磁力模型试验的模型材料。     

露天边坡爆破施工对下穿隧道扩大段的影响

针对露天边坡与既有下穿隧道的协同爆破施工,为确保上部边坡爆破开挖作用下既有隧道围岩稳定与安全,以某石油储备基地扩建项目为工程背景,利用ANSYS 18. 0建立上部露天边坡与既有下穿隧道协同施工的数值计算模型,研究露天边坡爆破施工对既有下穿隧道扩大段的影响。结果表明:上部边坡爆破施工激发向下传播的初始纵波,随着距离的增加逐渐衰减,到达隧道拱顶自由面折反射形成面波而后在拱与边墙交点处产生叠加现象,导致面波向下传播的规律为先增大后减小。相比于隧道扩挖前,扩挖后隧道断面拱顶质点Z向振动速度峰值提高68. 1%,为7. 58cm/s;拱顶单元动态拉应力峰值提高150%,为0. 45 MPa。根据《爆破安全规程》要求,隧道围岩在上部边坡开挖爆破荷载作用下是稳定的。建议在实际施工中,将隧道扩大段的开挖时序安排在上部边坡爆破施工区域远离隧道扩挖段之后。研究成果对地下近接隧洞爆破施工及隧道扩挖工程具有重要参考价值。     

埋深条件下含承台能量桩基础换热效率及热力响应现场试验

依托埋深条件下低承台2×2群桩基础,在钻孔灌注桩钢筋笼上绑扎换热管形成能量桩,布置振弦式应变计/温度计以测试桩身温度及热致应变。开展恒定水温(35 ℃)输入情况下,单根能量桩运行对邻近桩基、承台的热力响应特性试验; 实测进/出口水温随时间变化、桩身热致应变等变化规律,分析埋深条件对单根能量桩的换热效率及其对承台和邻近桩体热力响应特性的影响规律,并与无埋深条件下的换热效率、热力响应特性展开对比分析。结果表明:试验条件下,3 m埋深条件下的换热效率为2.65 kW,较无埋深条件下提升了约68%,体现出上覆回填土存在一定的持热能力; 有/无埋深条件下,桩身热致应力最大值分别出现在桩身中部及桩顶,分别为1.66 MPa和2.14 MPa; 随加热过程的进行,桩端阻力呈现先增大后逐渐下降至稳定值的变化趋势,在加热24 h后达到最大值约20 kPa,与进/出口温度差变化趋势一致; 有/无埋深条件下承台在加热工况均出现了细微的差异变形,在设计承台能量桩结构时应给予一定的考虑; 有/无埋深条件下承台最大热致应力值分别为0.65 MPa和2.34 MPa,对应的最大温度升幅分别为3.6 ℃和11.0 ℃。