不连续地质构造中偏压隧道围岩受力弹性解

尝试建立应力边界条件,通过Airy应力函数法解答不连续地质构造中偏压隧道围岩受力问题,并获得应力位移弹性解。经讨论发现,与b→∞模型相比,b→c模型更适于分析不连续地质引起的围岩偏压效应。结果表明,不连续地质引起的偏压现象使围岩各方位应力集中程度不同,径向应力的极值方位发生变化,同时环向应力的极大值位置发生转移。得到的结果为不连续地质构造中隧道偏压问题提供理论解答。     

岩石节理法向变形的指数-双曲线组合模型研究

针对传统的岩石节理法向变形2参数的指数模型和BB模型的局限性,通过引入参数α,提出一个新的3参数模型———指数-双曲线组合模型.新模型弥补了指数模型在中应力水平条件下夸大dn,BB模型在中应力水平条件下dn偏小且向dmax逼近速度过慢的不足,利用花岗闪长岩的试验结果对新模型进行验证,其模拟效果优于BB模型与指数模型,验证了新模型的科学性和可行性.     

城市综合体建筑人为排热及热湿气候动态预测

为研究具备复合功能类型的城市综合体内建筑人为排热规律及室外大气动态热平衡情况,建立了针对多种建筑类型及用能形式并存的区域热气候动态预测模型,并以深圳市某实际城市综合体项目为研究对象进行分析.结果表明:典型计算日内,该城市综合体在全天大部分时间段里都存在建筑人为排热,其排热规律主要体现各类建筑空调制冷系统的使用特点;整个计算期间内,建筑人为全热排热量占区域内总全热排热量的比例最大,约为62.1%;城市综合体热岛强度日均值和整个计算期间峰值比单一城市功能区相应值高约0.1~0.45℃,建筑人为排热是城市综合体区域内独特热气候形成的主要影响因素.     

变荷载作用下CCSG桩复合地基固结分析

针对CCSG桩复合地基这种新型地基处理技术,研究了其在工程实际中常遇到的情况,即考虑土体水平渗透系数变化以及荷载逐渐施加的固结问题,建立了相应的数学模型,推导得到了固结一般解,并具体给出了单级等速加载情况下的特解,且荷载瞬时施加情况下的复合地基解析解为本文解的特例。通过计算分析得到加荷时间等参数对固结过程的影响曲线。结果表明:加载历时越长,强涂抹区范围越大,固结速度越慢。最后将实测数据反算,获得其固结度变化曲线,该曲线与本文理论获得的固结度变化曲线走势相似,可以验证本文解析解的正确性。     

砂岩卸围压变形过程中渗透特性与声发射试验研究

 利用岩石伺服试验系统,对江西红砂岩岩样进行气体渗透三轴试验及声发射监测,研究在常规加载、峰前卸围压和峰后卸围压3种应力路径下,岩样变形破坏过程中的渗透规律和声发射特征。试验结果表明：(1) 随着有效围压的增大,岩石岩样的应力峰值逐渐增大,岩样的应力峰值对有效围压很敏感。(2) 常规加载时,渗透率在岩石屈服前呈现略微下降的趋势,屈服后迅速增长,峰后应变软化阶段有小幅回落;峰前和峰后卸围压时,在卸载之前渗透规律与常规加载时相同,卸载后渗透率均呈急剧增长的趋势,增幅也较大,其中峰前卸围压后渗透率增幅最大。(3) 在相同加载方式下,围压的增大不影响渗透率曲线的发展趋势,只影响渗透率在各阶段量值的大小。(4) 常规加载时,岩石声发射活动在屈服前比较平静,屈服后声发射活动非常活跃,峰后应变软化阶段声发射活动再次趋于平静;峰前卸围压不久后,声发射活动异常活跃、密集,能量数相对值较大并有明显峰值;峰后卸围压过程与常规加载过程中声发射规律相似。(5) 岩样的破坏过程中,随围压增大,脆性减弱、延性增强,在同一围压水平下,峰前卸围压破碎程度最高,脆性最强。(6) 岩石扩容点与渗透率最小值所对应的轴向应变值十分接近,体应变和渗透率随轴向应变的变化趋势对应较好,声发射活动的密集阶段均发生在体积膨胀之后,渗透率、声发射、应力及(体)应变之间存在一定对应关系。     

砂岩渗透性演化特性的孔隙率分布细观模拟分析

通过不同围压下的三轴渗透试验,获得砂岩全应力-应变过程中渗透率变化数据。基于试验结果,建立砂岩试件离散元颗粒流数值模型,模拟得到砂岩压缩变形过程中体应变、孔隙率分布和黏结断裂特征。考虑围压效应,从细观机制上解释了动态孔隙率分布对渗透性演化特性的影响。研究结果表明,低围压下砂岩出现贯通的剪切带,裂隙易张开,对渗流具有显著的促进作用。围压越高,砂岩试样的黏结断裂数量和范围越大,裂隙数量增多,但裂隙和孔洞也容易被压密,从而对渗流起抑制作用。贯通的张开裂隙会大幅增加渗透性,而曲折间断的张开裂隙只会小幅增加渗透性,周围被闭合裂隙和压密的孔洞包裹的完全孤立的张开裂隙则对渗透性贡献很小。     

围压效应下砂岩声发射与压缩变形关系的细观模拟

通过三轴压缩试验和声发射(AE)试验,得到砂岩不同围压下全应力–应变过程的声发射数据。基于室内试验结果,采用颗粒流软件PFC2D,从细观角度模拟不同围压下砂岩压缩变形过程中的声发射时空分布,并考虑张拉和剪切2种裂纹的不同发育规律,建立砂岩压缩变形过程中声发射特征与脆延转换之间的联系。研究表明,低围压下声发射经历"平静期"、"发展期"、"爆发期"和"回落期",声发射主要为张拉裂纹,且集中在剪切带上,并伴随少量剪切裂纹;高围压下声发射在"爆发期"后并没有明显的回落;峰值强度前弥散分布的剪切裂纹数量大于张拉裂纹,峰后相对集中而贯通的张拉裂纹数量超过剪切裂纹;张拉裂纹为主的声发射体现出脆性破坏特征,剪切裂纹大量发育则预示着试样由脆性向延性转换。     

渗透压–应力耦合作用下砂岩渗透率与变形关联性三轴试验研究

 为了探讨渗透压–应力耦合作用下岩石渗透率与变形的关联性,采用岩石伺服三轴试验系统,在不同围压和渗透压条件下,利用稳态法对砂岩全应力–应变过程进行渗透率试验研究。根据试样渗透率变化与其破坏过程的对应关系,分析全应力–应变过程中试样渗透率随其脆性、延性变化的特点及渗透率–轴向应变和渗透率–体积应变之间的关联性。试验结果表明：(1) 在渗透压–应力耦合作用下,试样初始渗透率、峰值强度随着围压与渗透压的改变而改变。(2) 在渗流场–应力场耦合作用下连续加载的全应力–应变过程中,渗透率先随着轴向应变的增大而逐渐减小,进入弹塑性阶段后,渗透率变化曲线随围压变化呈现增大、持平及减小3个不同趋势。其中,渗透率曲线持平的现象为三轴渗透试验研究中的新现象。(3) 围压较高时,若形成局部压缩带,则试样进入弹塑性阶段后,渗透率的变化趋势是由岩石微裂隙的萌生、扩展与岩石骨架颗粒压碎这2个主要因素共同决定的。(4) 岩石微裂隙的萌生、扩展对渗透率增大起积极作用,岩石骨架颗粒压碎形成的压缩带对渗透率增大起抑制作用。(5) 岩石进入塑性阶段后,随围压增大,渗透率由上升趋势转变为下降趋势的现象先于脆–延转换的临界状态发生。(6) 岩石的体积应变对渗透率有一定影响,在脆–延转换阶段存在体积应变增大而渗透率减小的现象,这需要其他能够更精确地测量体积应变变化的试验进一步验证。