干湿循环及地震耦合作用下的库区红层泥岩边坡稳定性分析

针对库区蓄水诱发的低强度地震及库水位往复升降调节产生的干湿循环效应严重影响红层泥岩质岸坡稳定性问题,以某红层区库岸边坡工程为依托,通过室内试验和数值模拟方法研究了干湿循环条件下红层泥岩微观结构及强度劣化规律,并耦合地震作用模拟分析了边坡稳定性变化规律。结果表明,多次干湿循环后红层岩体微观结构疏松多孔,内部损伤逐步积累,力学参数显著降低。干湿循环对红层泥岩产生的劣化损伤作用为岸坡失稳提供了物理力学基础,地震动荷载则是岸坡进一步发生破坏的直接驱动力,在两者耦合作用中,库区红层泥岩岸坡更容易发生严重变形破坏。     

干湿循环条件下两种砂岩强度及破坏特征比较试验研究

以侏罗系地层中的长英质细砂岩和弱蚀变泥质砂岩为例,分析了两种砂岩的不同矿物成分和细观 结构特征,探讨了干湿循环作用下两种砂岩强度及破坏形式变化情况。试验结果表明,由于两种砂岩矿 物成分的不同,长英质细砂岩遇水后,强度发生大幅度劣化,在之后的干湿循环过程中劣化趋于平稳, 破坏形式几乎由单一断面剪切滑移而破坏,多次干湿循环后,岩样的破坏形式无显著变化,但在断口处 出现粉化现象;弱蚀变泥质砂岩经多次干湿循环后,强度并未发生显著劣化,由于岩样的脆性较强,破 坏形式大多沿轴向存在相当多的劈裂面,但有一个贯穿整个岩样的剪切破坏面,断口处未出现粉化现象 。     

长期浸泡与干湿循环作用下砂岩损伤特性研究

为探究库岸边坡岩体的损伤特性,以常见的中风化砂岩为例,通过室内长期浸泡、干湿循环条件下的力学试验,分析了砂岩的物理参数、应力—应变曲线及劣化特征。结果表明,长期浸泡对岩样的损伤作用分为前期的饱和作用和后期的水解作用;干湿循环的每个周期都会造成岩样小颗粒脱落或胶结物溶解。长期浸泡、干湿循环两种状态对岩样的损伤都很大,且首次损伤程度较大,占整体损伤的一半以上。研究结果为库岸边坡的稳定性研究提供了理论依据。     

不同矿物组成的软岩崩解特征及其差异性分析

针对软岩遇水易崩解的特点,选取3组代表性岩样开展了浸水时间不同及多次干湿循环室内崩解试验,分析其崩解过程的颗粒级配变化情况,研究其耐崩解性指数变化规律;对比分析3组软岩崩解性强度,并结合岩矿鉴定结果,探讨软岩崩解强度与矿物组成的关系。结果表明,软岩崩解过程主要经过初崩、未完全崩解和完全崩解三个阶段,伴随块状、片状、颗粒状及泥状崩解形式;软岩类型不同,崩解性相应不同,粉砂质泥岩与细砂泥质粉砂岩表现强崩解,粉砂细砂岩屑砂岩表现弱崩解;强崩解软岩崩解物粒径小于0.25mm颗粒逐渐处于主导地位,弱崩解软岩崩解物粒径大于5mm颗粒一直处于主导地位;其矿物组成,尤其粘土矿物、微观结构中胶结物成分等内在因素决定软岩崩解性强弱。     

燕山水库溢洪道尾水渠膨胀土试验研究

通过膨胀率及膨胀力试验,分析了燕山水库溢洪道尾水渠膨胀土不同含水率对土体膨胀性的影响,并模拟了土体在自然条件下的干湿循环过程,通过无侧限抗压强度试验测试了不同干湿循环次数后土体的强度,揭示了干湿循环效应对膨胀土强度的影响.     

含水率和干湿循环对人工填土边坡稳定性的影响

基于土体Mohr-Coulomb准则做了重塑土直剪试验,获得了不同含水率和干湿循环次数下粘性土抗剪强度参数及其变化规律,即随着含水率的增加,粘聚力先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,粘聚力先剧烈下降后趋于稳定,内摩擦角变化较小;含水率和干湿循环次数的增加,均使得土体抗剪强度降低。将试验结果应用于边坡稳定性计算中表明,含水率增加会导致边坡稳定性系数急剧下降,干湿循环次数增多也会导致边坡稳定性下降,但循环5次后,边坡稳定性基本保持不变。     

干湿循环条件下重塑黄土强度与持水特性的试验研究

库水位升降使得库岸边坡经受反复干湿循环的影响,土的强度与持水特性会随之产生不可逆转的变化。为此,通过对重塑黄土进行反复干湿循环下的直剪、离心和核磁试验,综合分析了土样强度特性、持水特性及孔隙特性的相互影响规律。结果表明,经过3次循环土样抗剪强度具有稳定趋势,粘聚力幂函数趋势减小,内摩擦角线性减小。干湿循环会增大持水曲线的初始饱和含水率与失水速率。第1次循环时基质吸力增大明显,2次循环后持水曲线相对稳定。核磁试验测得土中孔隙含量先快后慢增长,且第2次干湿循环峰谱达到最高。最后对比分析了孔隙—水力—强度的相互影响机制,指出孔隙变化是持水特性和强度参数劣化的内在原因。     

干热河谷岩质岸坡节理面剪切特性劣化规律研究

干热河谷库区岸坡岩体在库水位升降过程中，特别是表层岩体需考虑本身所处干热河谷的干热条件，即热湿循环作用。基于此，开展了热湿循环作用下节理岩样的重复剪切试验。结果表明，随试验周期的推进，剪切应力—剪切位移曲线整体下移，节理面剪切强度劣化明显；对剪切强度修正后，仅由重复剪切导致的剪切强度劣化效应在初始状态下尤为显著；仅由热湿循环导致的剪切强度劣化效应主要集中在前5个周期；修正后仅在热湿循环作用下，节理面剪切强度、粘聚力和内摩擦角均呈“先快后慢”的劣化趋势，与试验结果规律一致。研究结果对热河谷库岸消落带岩体的劣化及岸坡稳定性分析具有指导意义。     

干湿循环对土体级配分形特性影响分析

为分析粗粒土受水体干湿循环作用时颗粒级配演化规律,采用颗粒筛分试验统计干湿循环作用后土体颗粒粒径分布,引入颗粒质量-粒径分形模型计算粒径分形曲线(GFC)及分形维数(D),揭示了D随围压及干湿循环次数变化的规律,量化了干湿循环作用对粗粒土D的影响,并建立了计算方程。结果表明,等效替代缩尺法对GFC及D影响较小;制样及筛分过程导致D增大0.63%,室内试验方法引起粗粒土颗粒破碎效应不可忽略。低围压条件下(围压小于0.60MPa),D随围压增大及干湿循环次数增多而增大,剪切作用及水体干湿循环作用加剧了粗粒土颗粒破碎效应。所建粗粒土D计算模型为评价干湿循环对涉水工程填筑土体级配劣化效应提供了依据。     

基于Hoek Brown准则的砂岩卸荷强度损伤试验研究

为研究卸荷效应对岩体强度变化的影响,以三峡地区砂岩为样本,通过三轴加载和卸荷试验,运用Hoek Brown岩体破坏准则,探讨砂岩在不同卸荷速率条件下的强度损伤规律,并提出采用卸荷强度损伤因子来表征卸荷造成的强度变化。结果表明,卸荷条件下砂岩强度损伤明显,且与围压密切相关;随着围压的增大,卸荷效应造成的强度损伤量增大,最终趋于稳定。最后,基于工程设计最不利原则,修正了Hoek Brown卸荷强度准则公式,为工程应用提供了建议和参考。     

崩岗区残积土抗剪强度试验研究

以江西省赣州市崩岗侵蚀区的土样为试验样本,通过对不同含水率、干密度、石灰含量、养护时间、干湿效应影响下的崩岗区残积土进行直剪试验,研究崩岗区土的抗剪强度特性,并分析崩岗侵蚀的机理。结果表明,含水率增加、干密度降低及干湿循环次数增加均会使土样的抗剪强度降低;掺入石灰能提高土样的抗剪强度,且石灰含量和土样的养护时间与土样的抗剪强度成正相关。     

透水模板成型混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

采用干湿循环试验方法,对比研究了不同模板成型方式、不同配合比混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀性能,以质量损失、相对动弹性模量损失和强度损失来综合表征混凝土的劣化程度;从宏观和微观两方面分析了使用透水模板布对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,对于不同配合比混凝土,透水模板可以优化试件表层孔隙分布和成型质量;在硫酸盐溶液干湿循环作用下,试件剥落损失、相对动弹性模量损失和强度损失减小,抗硫酸盐侵蚀性能明显增强。     

干湿循环对面板混凝土抗冻耐久性的影响

针对我国北方面板混凝土服役过程中遭受的干湿与冻融循环共同作用导致的混凝土性能劣化问题,以浸烘循环和冻融循环模拟实际情况并同时考虑先后次序问题,通过对试件进行0、20、40、60次的浸烘循环预处理,开展了混凝土冻融循环试验,探究了干湿循环对混凝土抗冻耐久性的影响。试验结果表明,干湿循环在一定程度上会加剧冻融循环带来的损伤,随着浸烘循环预处理次数的增加,混凝土在冻融过程中的质量、动弹性模量、超声波波速大幅降低,渗透系数大幅增加;微观上,浸烘循环预处理造成混凝土微观层面上的初始损伤并产生初始微裂纹,使水分更易侵入混凝土,导致在冻融循环中更易产生新的微裂纹及初始微裂纹的发育,从而降低混凝土抗冻耐久性。     

降雨对类土质滑坡微观结构及稳定性的影响分析

以福建省永泰滑坡为例,利用电镜试验分析了类土质滑坡土体的微观结构,掌握了降雨对类土质土体微观结构的影响,并基于数值模拟方法从宏观上研究了不同降雨模型对类土质滑坡稳定性的影响。结果表明,含水率及干湿循环对土体微观结构的影响较为显著,表现为土体含水率越高,干湿循环的次数越多,土颗粒之间的连接减弱、定向性变差及排列趋于无序,进而造成其微观结构的破坏;另外,在总降雨量保持不变的情况下,不同降雨模型对滑坡稳定性的影响也较为显著,表现为高强度降雨工况对滑坡稳定性的影响低于低强度降雨工况对滑坡的影响,前期降雨对滑坡稳定性影响最大,后期次之,中期对滑坡稳定性影响最小。     

干湿循环条件下裂缝对土体吸力影响的机制研究

受干旱影响,土体会出现干缩裂缝,基质吸力的变化是分析裂缝开展的关键点,而裂缝的产生影响着基质吸力的变化,因此基于室内模型研究了干湿循环条件下不同位置土体开裂情况及对应部位基质吸力的时空演化规律。结果表明,斜坡中部裂缝更易发育,受旱过程中当裂缝存在时顶部土体的基质吸力增长滞后于坝坡中部土体的基质吸力增长;降雨后再干燥时段除底部外土体各处基质吸力受裂隙影响在较短时间快速增大,多次干湿循环后土体裂缝发展形态基本保持不变,此时同一部位基质吸力变化趋势基本相同,而不同部位因裂缝开展差异吸力变化有所不同。根据吸力变化情况绘制出的土水特征曲线反映出不同形态的裂缝存在对周边土体的影响(渗透系数)。研究成果可为维护坝坡稳定提供指导。     

冻融循环作用下英安岩力学及损伤特性研究

为研究冻融循环作用下硬性岩的力学及损伤特性,以某拟建水电站坝区英安岩为例,开展了室内饱水状态下岩石的冻融循环、电镜扫描、单轴压缩、三轴压缩等试验,建立了冻融荷载耦合作用下较为真实的岩体损伤本构模型,分析了高寒山区冻融英安岩的力学性质及损伤特性。结果表明,冻融循环使岩样发生了裂隙扩展和颗粒析出;单轴压缩条件下,岩样破坏以单轴压缩产生的受荷损伤为主,有限的冻融循坏对英安岩(硬性岩)造成的损伤有限;三轴压缩条件下,随着循环次数的增加岩样损伤增加,随着围压增加岩样损伤有所减弱,且英安岩对围压的敏感性大于冻融循环。     

膨胀土干湿循环作用下的动力特性试验研究

为研究干湿循环作用下膨胀土的动力特性,对干湿循环条件下膨胀土进行动三轴试验,研究了围压、干湿循环次数、振动次数对于膨胀土动弹模量、阻尼比的影响规律。试验结果表明,土体在动荷载作用下的变形分为稳定型和破坏型,稳定型土体的动弹模量随振动次数增加而略有增加,阻尼比则有减小趋势,破坏型土体在较少的振动次数下很快达到破坏应变。建立了膨胀土的累积变形预测模型,可用于分析土体的累积变形随振动次数的变化规律。不同动应力条件下,土体的滞回圈形态从稀疏到密集,面积逐渐减小,较大应力作用下滞回圈的高度随振动次数的增加逐渐降低。首次干湿循环后对土体的影响最为显著,随后影响趋势逐渐减弱,随着干湿次数的增加,相同应力条件下土体需更多的振动次数才能保持稳定。     

饱水〖CD1〗干燥循环和长期饱水砂岩劈裂试验

地下水位的不断变化使岩体往往处于饱和〖CD1〗干燥交替状态,对岩体工程的长期稳定性不利。为分析饱和〖CD1〗干燥循环作用对岩体的抗拉强度影响规律,以砂岩为研究对象,开展了砂岩在饱水-干燥循环作用后处于干燥、饱和及长期浸泡饱和三种状态的巴西劈裂试验,分析了不同条件下的水-岩作用对岩石抗拉强度的影响规律。结果表明,砂岩抗拉强度的降低在饱和〖CD1〗干燥循环条件下比长期浸泡条件下更显著。     

改进GSI方法在大跨度桥梁边坡参数取值中的应用

在岩体边坡工程中,节理岩体的内摩擦角、黏聚力等抗剪强度参数是岩体边坡稳定性分析评价以及工程安全设计的一项十分重要的参数。Hoek和Brown提出的确定岩体强度指标的GSI方法,根据现场揭露岩体的结构和结构面表面等特征对岩体质量进行现场评分,对岩体的强度指标进行估算,并与室内及现场试验得到的结果互为补充,为边坡岩体力学参数的选取提供参考。结合某大桥工程边坡岩体力学强度参数的取值,介绍GSI方法在实际工程中的应用及需要注意的方面,证明其在岩体边坡工程中岩体力学参数取值的适用性。在此基础上,进行边坡稳定性计算分析,论证了大桥边坡的稳定性。     

密实度及有荷干湿循环对土-水特征曲线的影响

鉴于土-水特征曲线在非饱和土的研究中具有重要意义,采用Tempe压力膜仪和多功能土-水特征曲线试验仪,研究了密实度及固结压力下干湿循环对非饱和重塑粘土的土-水特征曲线的影响,并利用Van Genuchten模型对试验结果进行曲线拟合。结果表明,土体密实度越大,所受固结压力越大,则土体的进气值越大,失水速率越小,残余含水率越大;在固结压力下的干湿循环过程中,脱湿曲线失水速率越小,进气值越大,随干湿循环次数的增多,因土体孔隙发生改变,脱湿曲线的进气值呈增大趋势,且回滞环逐渐减小。