引江济淮膨胀土边坡强度特性和稳定性研究

膨胀土边坡常常发生失稳破坏,其强度和稳定特性一直是膨胀土研究领域的重要课题。以引江济淮试验段工程为研究背景,通过室内往复干湿循环试验,开展膨胀土强度特性研究,探索膨胀土边坡失稳原因,并利用Geo-Studio仿真软件进行算例验证。在上述研究的基础上,继续进行膨胀土边坡防裂隙加固法的有效性验证。研究结果表明,膨胀土的抗剪强度（内聚力、内摩擦角）随着干湿循环次数的增加而逐渐减小。内聚力c的衰减主要发生在第1～2次干湿循环过程中,随后c值逐渐趋于稳定。内摩擦角φ受干湿循环的影响没有明显规律性,其衰减幅度要小于内聚力c;随着干湿循环的进行,土体裂隙不断开展,而裂隙开展才是膨胀土强度降低继而引起边坡失稳的重要原因;通过对换土及土工膜覆盖2种加固工法的算例验证,表明防裂隙法能对膨胀土边坡的加固起到良好作用。     

干湿循环条件下砂岩强度劣化试验研究

通过砂岩的单轴压缩试验,研究不同干湿循环作用下砂岩强度劣化规律。试验结果表明,随着干湿循环次数的增加,砂岩峰值强度呈指数关系降低。即干湿循环作用下砂岩强度劣化是一个内部基质结构损伤累积、扩展直至破坏的渐进性过程,可通过劣化度定量描述。研究成果将为遭受干湿循环作用的工程体的短期和长期稳定性安全评价提供有益的依据。     

干湿循环对弱膨胀性岩土工程边坡稳定性的影响

该文针对四个电力工程弱膨胀性岩土挖填方边坡失稳破坏案例,总结分析了弱膨胀性岩土工程边坡失稳破坏的特征及规律.通过总结归纳干湿循环对弱膨胀性岩土的裂隙发展及抗剪强度衰减的规律,分析了干湿循环对边坡稳定性的影响,提出了在弱膨胀性岩土工程边坡勘测设计及施工中,应考虑干湿循环的影响.     

弱膨胀土干湿循环效应的研究

对经历不同干湿循环次数的膨胀土试样进行扫描电镜试验及核磁共振试验,对比研究了干湿循环后的裂隙、孔隙、抗剪强度。结果显示,随着循环次数的增加,膨胀土的组合结构发生改变;裂隙随循环次数的增加明显增多。孔隙随循环数次增加而变化,优势孔径大小与最大孔隙大小逐次增加;前两次循环时裂隙发育不完全,孔隙发生变化,抗剪强度降低幅度较大;第4次循环之后,抗剪强度幅度降低较小,但孔隙和裂隙发育幅度明显越来越大,其形貌特征也发生了较大改变。颗粒间的联结强度和土体形貌特征的改变,是引起强度衰减的重要因素。     

干湿循环作用下弱胶结砂岩声发射特征及其细观劣化机理

针对弱胶结砂岩遇水软化和泥化现象,采用饱水实验、QEMSCAN扫描电镜以及声发射试验,对不同干湿循环次数作用下弱胶结砂岩的物理力学性质及其细观结构特征变化进行了探讨。研究表明:弱胶结砂岩遇水软化宏观特性分为4类,其宏观特性的差异主要取决于弱胶结砂岩细观颗粒胶结方式、胶结物成分和含量相关等细观参数;弱胶结砂岩遇水软化细观特征,一方面在饱水过程中胶结物溶蚀逐渐减少、颗粒自身膨胀产生细粒碎屑,另一方面饱水过程中导致岩样内部次生孔隙率增大;随着干湿循环次数的增加AE事件计数率与能量释放率也不断的降低,主要是干湿循环次数增加,砂岩内部骨架颗粒与胶结物质均得到不同程度的软化,颗粒胶结性能变差,裂纹发展速度较缓,规模较小,释放的能量较小,因此,随着干湿循环作用增加砂岩破坏时出现较低的试件计数率和能量释放率,反映出干湿循环次数增加后应力扰动敏感性降低进而导致破坏程度降低,为进一步研究弱胶结砂岩变形破坏机理奠定基础。     

基于有限元强度折减法的边坡安全系数的敏感性分析

随着边坡稳定性被广泛研究,对于边坡安全系数的敏感性分析具有重要意义。以均质边坡为例,探讨了岩土体抗剪强度参数以及屈服准则的选取对边坡安全系数的影响。通过边坡稳定性安全系数影响因素的敏感性分析,计算结果表明:1随着坡角的减缓,边坡安全系数逐步增大。2泊松比对安全系数影响不大,计算时可根据经验选取。3抗剪强度参数与安全系数呈正相关,并且具有一定线性关系。4不同的屈服准则得到的安全系数不同:不同屈服准则计算出的安全系数具有相对稳定性,也就是说随着内聚力的变化,不同屈服准则得到的安全系数的变化保持相对稳定。最后总结探讨了强度折减法获取边坡稳定性安全系数存在的问题,并针对这些问题,提出了作者的看法。     

水岩作用下露天矿蚀变岩石力学试验研究

为了探究水位升降对边坡稳定性的影响,选取莱州仓上露天矿坑边坡蚀变岩样,对不同饱水-失水循环次数的蚀变岩进行了三轴压缩试验。通过探究各力学参数的变化规律,建立了函数关系描述蚀变岩的力学性质受水岩循环作用影响的变化形式,引入损伤率概念分析了循环次数对蚀变岩力学性质的影响。结果表明:相同饱水-失水循环次数下,蚀变岩极限抗压强度随围压增大而提高;不同循环次数下,蚀变岩黏聚力随次数增加衰减迅速,并呈持续衰减状态,内摩擦角损伤较弱;随蚀变、碎裂程度增加,水岩作用对岩石的各项力学性质损伤不断增加,黏聚力损伤率可达70%,内摩擦角损伤率可达30%;水岩作用对蚀变岩力学性质的影响主要体现在黏聚力降低方面,水位升降时蚀变岩黏聚力变化对边坡稳定性有较大影响。     

干湿循环下红黏土边坡破特征的模型试验研究

为探讨红黏土边坡的失稳机理,在室内建立坡率为1∶1.5红黏土边坡模型,并进行干湿循环试验,研究红黏土干湿循环特性,并观察试验过程中边坡表面破坏发展及裂隙的发育。试验表明,干湿循环下,总体坡体随降雨次数增加的破坏演变规律为:溅蚀-面蚀剥落-细沟冲蚀-冲沟发育-冲沟贯通,未见明显的滑动面,验证了干湿循环条件下红黏土边坡的破坏和其他土类不同。     

深厚回填土施工扰动水致劣化作用研究

水作为一种直接的施工扰动因素,对基坑边坡工程稳定性评估与分析有重要影响作用。本文主要针对深厚回填土,分别通过静三轴剪切试验对不同含水率下回填土的力学参数进行测定、模拟饱水-失水的环境采用直剪对不同循环次数下回填土进行试验,深入研究深厚回填土施工扰动水致劣化作用。研究结果表明：回填土黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度均随着含水率增加而衰减,黏聚力、内摩擦角的衰减规律表现出线性再平缓趋势,而抗剪强度的衰减趋势逐渐变缓;回填土力学参数随干-湿循环次数增加而减小,特别是第一次时衰减程度最为显著,最后趋向于某一定值,劣化系数与循环次数之间服从负指数的函数关系。研究分析施工扰动中水致劣化对于填土的破坏机制,对基坑工程稳定性评估及灾害减缓具有一定的理论支撑作用。     

干湿循环对砂岩剪切特性影响试验研究

为了掌握干湿循环作用对岩石剪切特性的影响规律,以砂岩为研究对象,利用YZW50型微机控制电动应力式直剪仪对其开展干湿循环次数分别为1、5、10、15、20及30次共6种不同状态下的直剪试验。试验结果表明,砂岩抗剪参数具有明显的干湿循环效应,当干湿次数为30次时,黏聚力下降到7.31 MPa,内摩擦角减小为34.82°,与干湿循环1次相比,下降幅度分别高达37.31%和20.59%。同时,砂岩的剪切破坏特征也会随着干湿交替次数的增加产生较为显著的变化,即呈现出从脆性到塑性逐渐转化的趋势。研究成果为岩土工程的设计和稳定性评价提供了重要的理论和实际指导意义。     

不同循环加卸载速率下砂岩的力学特性研究

隧道开挖、矿山开采等工程中均涉及有岩石应力周期性压缩和拉伸现象,施工条件产生的力学效应对岩石结构影响显著。为研究不同加卸载速率下岩石的变形破坏特征,设计了砂岩在单轴条件下非等同加卸载速率循环荷载试验,基于应力-应变曲线、滞回环、残余应变及弹性模量等角度深入分析了砂岩岩体在循环荷载下的损伤、失稳劣化演化规律。结果表明：横幅循环荷载残余应变与循环次数呈对数函数相关,分级循环荷载中每一级的上限应力对应变的改变量要大于下限应力对应变的改变量;残余应变与循环次数拟合结果为同一斜率的线性相关函数;加载方式对岩样弹性模量大小有一定影响,且加卸载速率一致时对其影响最大。     

爆破振动作用下台阶边坡的动力响应及稳定性分析

运用FLAC^3D软件建立了某含夹层的双台阶顺层边坡数值模型, 分析了爆破振动作用下边坡动力响应规律, 并根据爆破后的塑性区分布图、剪应变增量图、水平方向位移云图对边坡的破裂面进行了分析, 研究了关键点位移、最大拉应力、抗剪屈服函数对边坡稳定性的影响, 结果表明, 随着爆心距增大, 振动幅值衰减规律为近大远小, 坡面以及坡内局部存在高程放大效应; 夹层影响着边坡动力响应规律, 爆心距相近时, 夹层之下的振幅大于其上的振幅; 夹层影响着边坡的变形和破坏方式, 分析岩体内部各点的最大拉应力和抗剪屈服函数可知, 对每级台阶而言, 坡脚是最容易受拉和受剪破坏部位, 坡顶后缘容易受拉破坏; 边坡动力稳定性可以通过对剪出口附近监测点的水平位移时程曲线进行判断, 发散则失稳, 收敛则稳定。研究结果对矿山边坡的减震与防护有一定指导意义。     

竹浆纤维/水化硅酸镁复合材料制备及性能研究

采用抄取法制备竹浆纤维素纤维/水化硅酸镁复合材料,研究纤维掺量对复合材料物理和力学性能的影响.通过干湿循环加速老化试验评估纤维素纤维在水化硅酸镁基体中的长期稳定性,并对复合材料孔隙溶液pH值进行了测定.结果表明,随着纤维掺量的增加,复合材料密度逐渐降低,吸水率和气孔率逐渐升高,抗弯强度和断裂韧性明显改善.纤维掺量为4％...     

采动作用下黑岱沟露天矿区岩土边坡稳定性研究

为确保露天矿区施工安全,以提升岩土边坡稳定性为目的,提出采动作用下露天矿区岩土边坡稳定性研究。以某矿区现场岩土边坡为研究对象,基于有限元强度折减理论折减露天矿区岩土边坡的抗剪参数,得到抵达边坡极限平衡的折减数为稳定性系数,实现露天矿区岩土边坡稳定性分析。试验结果表明,该技术可有效分析露天矿区岩土边坡的稳定性,岩土边坡单元在6 s之后的剪切应变量显著提升,坡脚砂岩的剪切应变量增速最高、在6～10 s的强采动阶段位移变化增速较快,边坡在滑面上与起点的水平距离为96 m之后的正、剪应力在滑面上急剧增大,安全系数也随之提升,坡脚倾斜度、降雨以及降雨强度均会影响露天矿区岩土边坡的稳定性。     

露天转地下开采充填体变形参数对边坡稳定性影响研究

以舞阳铁矿铁古坑采区露天转地下首中段开采为例,运用力学理论分析充填体变形参数对露天边坡稳定性的影响,并根据该矿充填体变形参数取值范围设计相应的数值模拟方案,采用有限元局部强度折减法计算各方案下边坡安全系数,分析充填体变形参数与露天边坡稳定性的关系,结果表明,随着充填体弹性模量或泊松比提高,露天边坡稳定性安全系数逐渐增大,充填体的弹性模量与泊松比取值共同影响露天边坡稳定性;确定了满足露天转地下开采边坡稳定的充填体变形参数范围,并确定灰砂比1∶8及以上配比的充填体可满足矿山安全生产的要求。工程中可以采用弹性模量与泊松比较高的充填体进行充填,降低地下开采对边坡稳定性影响,保障矿山露天转地下的安全生产。     

循环冲击下砂岩力学及损伤特性研究

为研究循环冲击状态下砂岩力学及损伤特性,采用分离式Hopkinson压杆试验装置对红砂岩进行不同入射幅值的循环冲击试验,通过Weibull分布统计损伤模型分析了红砂岩损伤演化规律。研究结果表明：以90 MPa入射应力进行循环冲击试验时,随着循环冲击次数的增加,动态强度先增大后减小,最大应变以及平均应变率则正好相反,第一次冲击有助于提高红砂岩的抗压强度;随着入射幅值的增大,当以100 MPa、110 MPa、120 MPa入射应力冲击时,动态强度、变形模量和循环次数逐渐减小,最大应变和平均应变率逐渐增大,基于Weibull分布的损伤模型可以反映此材料的损伤演化特性,累积损伤随着冲击次数的增加而增大,累积单位体积吸收能与累积损伤规律具有较好的一致性,岩样出现失稳破坏为大块时的累积损伤均在0.8左右,没有明显的变化。研究结果为矿山岩体安全防护及正确评价岩石稳定性提供理论依据。     

考虑地下水位变化的软岩边坡锚杆支护设计优化

为了分析地下水位对边坡稳定性的影响, 确定地下水作用下边坡锚杆支护方式, 通过FLAC^3D建立了数值模拟模型, 采用强度折减法计算了不同地下水位作用下的边坡安全系数及锚杆加固作用下的边坡安全系数变化情况。研究结果表明: 地下水对边坡稳定性存在较大影响, 适当增加锚杆长度和锚杆支护倾角能提高地下水作用下的边坡稳定性; 在不同地下水位下, 边坡锚杆支护倾角为20°时边坡安全系数达到最大; 在总锚杆长度一致的情况下, 适当增加边坡下部锚杆长度、减小上部锚杆长度, 能提高边坡安全性。     

冻融循环条件下岩石物理力学指标相关性分析

为了得到冻融循环条件下岩石强度指标与物理指标的关系,在室内实验和理论分析的基础上,建立了冻融循环过程中岩石抗压、抗剪强度力学指标与纵波波速、孔隙率物理指标的关系。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加,岩石的孔隙率增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力降低;冻融循环条件下粗砂岩的孔隙率、纵波波速与单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力之间具有良好的相关性。通过测量经历不同冻融次数的岩石的孔隙率和纵波波速,较好地反映出冻融循环过程中岩石强度的衰减关系。     

爆破荷载作用下岩质边坡稳定性研究进展

爆破荷载是导致边坡失稳的重要外部因素。与土质边坡相比,由于节理面的存在,爆破荷载下岩质边坡稳定性研究更加复杂。综述节理对爆破应力波传播特性的影响规律以及爆破荷载作用下岩质边坡数值计算要点,并从岩质边坡自身特点、爆破应力波振动特性以及爆破荷载与其他外界因素耦合3方面详述岩质边坡动力稳定性研究现状,总结得出节理力学性质及分布,爆破应力波振动速度、频率及其衰减规律等因素是岩质边坡极其重要的稳定因素。最后,对爆破荷载作用下岩质边坡稳定性研究进行展望,为进一步深入研究奠定基础。