泥灰岩的细观溶蚀过程分析

为了研究泥灰岩的细观溶蚀过程，采用室内试验分析和镜像观察的方法，分析了泥灰岩在溶蚀过程中的物质成分变化和细观结构的改变。结果表明：泥灰岩的细观溶蚀过程可以从两个方面进行分析：① 岩石中可溶成分发生化学分解作用，而大量的泥质物在岩石表面逐渐脱落，被水流带走，这是泥灰岩在溶蚀过程中表现为岩石成分损伤的过程；② 岩石中原始存在的微小裂隙在溶蚀过程中不断增长变宽，这是泥灰岩在溶蚀过程中表现为岩石结构损伤的过程。     

溶蚀作用下层状灰岩力学模型研究

【目的】层状灰岩的不同层面会表现出不同的力学特性,为了研究溶蚀作用下不同层面倾角的层状灰岩力学特性影响规律,确立溶蚀作用下横观各向同性应变软化模型对溶蚀作用下层状灰岩力学特性进行描述。【方法】首先,采用横观各向同性应变软化模型来描述无溶蚀作用下层状灰岩平行和垂直层面的力学特性,并结合对0°、30°、60°和90°四个层面倾角的层状灰岩单轴压缩试验结果的整理分析,得到无溶蚀作用下平行和垂直层面的层状灰岩核心参数,即弹性模量、黏聚力和内摩擦角等;然后,基于溶蚀作用下层状灰岩力学发生改变机制分析,确定溶蚀作用下层状灰岩的塑性力学模型;最后,结合溶蚀作用下层状灰岩单轴压缩力学试验结果,采用FLAC—强度折减法联合求解确定溶蚀作用下层状灰岩力学模型中力学参数(弹性模量、黏聚力)随溶蚀作用的变化规律。【结果】结果显示,溶蚀等效时间和卸载应变(裂纹发育程度处卸载应变)对不同层面倾角层状灰岩力学特性影响不同,溶蚀等效时间对层面倾角为0°的层状灰岩参数影响最大,卸载应变对层面倾角30°时的层状灰岩参数影响最大。表现为溶蚀等效时间对基质黏聚力c₂的影响大于层面黏聚力c₁     

滇中红层坝基溶蚀岩体及物理力学特性研究

金沙江观音岩水电站双折混合坝中混凝土重力坝部分坝基位于中生代侏罗系中统蛇店组J2s砾岩、砂岩为主的滇中红层地层上,而岩石胶结物溶蚀现象不利于坝基岩体稳定。为此,在我国红层分布特点基础上,分析了滇中红层沉积、分布特征,系统地研究了红层坝基碎屑岩因胶结物溶蚀而出现的喀斯特现象以及岩体出现小的溶洞、溶孔、溶蚀裂隙及岩体解体、砂化、结构变坏等特征,并进行了红层坝基溶蚀岩体物理力学性质试验研究。结果表明:溶蚀岩体分布特征及其岩体质量力学参数指标达到Ⅲa和Ⅲb类岩体质量要求,坝基适当处理可满足建基面要求。研究成果为坝基建基面确定、溶蚀岩体地质缺陷处理提供了依据。     

青居水电站地层中石膏质溶蚀的化学效应

青居水电站挡水建筑物地层中的砂质黏土岩中普遍含石膏,石膏与芒硝伴生,前者为中溶盐,后者为易溶盐。芒硝溶解后解离出的S043-在石膏的溶解过程中产生同离子效应,而地层中易溶矿物溶解后使溶液中离子强度增大,会在石膏溶蚀过程中产生盐效应,这两种化学效应都会影响石膏的溶解度。结合实验,对石膏溶蚀的化学效应进行了专题研究,分析了石膏溶蚀对水利工程坝基的影响并提出相应的防治措施。     

黏塑流变本构模型力学参数敏感性分析

在岩体流变数值模拟中,岩体本构模型力学参数成为计算结果准确性的一个关键因素。在前期研究的基础上,开展了黏塑流变本构模型的力学参数敏感性分析。以3个围压下整体参数辨识结果作为基准值,将此基准值中的每一个参数分别增加20％,40%和减少20％,40％,其他参数保持不变,先推导流变本构计算应变值,然后求得计算应变值与试验应变值的差值,根据该差值求得总误差相对变化量,以此总误差相对变化量来衡量因参数变动而使得计算应变值偏离试验应变值的趋势和程度。在参与敏感性分析的6个参数中,E的敏感性最高,m,β 2个参数分区段具有较高敏感性,γ,n 2个参数次之,参数g敏感性最差。通过6个参数敏感性分析,明确了该本构模型中力学参数对计算结果准确性的重要程度,从而为参数取值提供了参考。     

小湾工程岩体力学参数研究

对霍克岩体强度准则进行研究，然后应用于小湾拱坝坝肩岩体的力学参数预测中，可供工程参考使用。     

河道堤防力学参数反演计算模型研究

结合ANFIS模型对河道堤防力学参数进行反演,并结合试验测定值对模型计算精度进行验证.验证结果表明:ANFIS模型基于有限元原理可实现反演参数优化计算,相比于传统力学参数反演方法,该方法的反演误差可降低20％左右.研究成果对于河道堤防力学参数确定具有重要的参考价值.     

岩体力学参数劣化对岸坡稳定性影响分析

基于强度折减理论,以ABAQUS有限元软件为平台,以数值计算不收敛为边坡失稳的判据,对云南富宁港岸坡安全系数随岩体参数的变化进行了数值模拟,结果表明:随着岩体强度的变化,岸坡稳定性由安全状态到临界状态,最后变为不安全状态;周期性浸泡对岩体力学参数的劣化会导致岸坡稳定性降低。     

黄花机场软弱夹层力学效应分析及桩基础设计

黄花国际机场高架桥工程地基存在软弱(夹)层，降低了地基承载力，从而影响了基础形式、尺寸和持力层深度的选择。首先阐明了场地工程地质条件，对各层的工程地质特性进行了评价；其次分析了软弱(夹)层的分布规律和成因；最后从三个角度分析了软弱下卧层对桩基础的影响程度，并进行了承载力验算，为基础设计提供了定量依据。     

导流洞堵头力学效应及设计影响因素分析

目前堵头设计还没有统一的标准和准则,多数堵头设计长度过分偏于安全. 依托金家坝水电枢纽导流洞封堵工程,利用ANSYS 软件建立了堵头和围岩的三维有限元模型,全面分析堵头的力学效应. 分析表明:堵头总体上呈受压状态,而且拉压应力均较小,不会超过堵头混凝土本身的强度;上游水压力主要由堵头与围岩的黏聚力和接触面的摩擦作用共同承担. 在此基础上,考虑围岩附加抗力,分析了围岩等级、堵头混凝土等级、堵头楔角等因素对堵头设计的影响. 结果表明:适当的楔角是发挥围岩附加抗力的必要条件,围岩等级的提高也有利于堵头的稳定性,而单纯提高堵头混凝土的强度等级并不能提高堵头的抗滑稳定性.     

渗透溶蚀对高混凝土坝长期变形影响的数值分析

为实现渗透溶蚀对高混凝土坝长期变形影响的量化分析,以累积Ca²⁺溶蚀量为中间指标,提出了室内快速溶蚀试验所得材料性能演变规律到现场混凝土坝的应用方法;在此基础上,引入环境损伤因子,构建了考虑环境损伤的高混凝土坝非定常时变本构模型,并推导了其黏性应变增量的计算方法。某高拱坝计算结果表明:坝体混凝土的渗透溶蚀导致大坝位移年极值及极值间年变幅均增大,溶蚀100 a后坝顶径向位移增加1.7%,而实测位移HST统计模型所得拟合均方差与最大位移的比例为2.1%,由此表明溶蚀引起的长期位移增量容易被环境荷载的波动及监测误差等因素所隐蔽,进而在研究混凝土坝长期变形时,可不单独考虑坝体混凝土渗透溶蚀的影响,但应注重研究能反映大坝变形时空特征转异的监控分析方法。     

复杂应力路径下三峡库区砂岩力学特性分析

针对三峡库区中砂岩进行了三轴加载试验,及不同应力路径的三轴卸荷试验。试验结果表明:与加载破坏相比,卸荷破坏岩样表现出较强的脆性。卸荷作用引起了岩样变形模量、内摩擦角、黏聚力等力学参数的劣化,从而导致岩样质量的降低。卸荷路径不同时卸荷阶段应力-应变曲线形态有很大区别。按照轴压、围压等速率减小的路径卸载,卸荷阶段应力-应变曲线呈下凹形态且出现回弹变形,回弹变形占卸荷段总变形的比例随初始围压值的增大而减小。更多还原     

考虑裂纹闭合效应的岩石损伤力学模型及耗散能量分析

针对现有岩石损伤力学模型的局限性,考虑裂纹闭合效应,并引入统计损伤理论,同时提出分布参数确定的方法,建立新型岩石损伤力学模型。该模型更加符合岩石的变形破坏规律,还可以反映岩石的残余强度和延性特征,应用范围更广;与试验结果及前人成果对比,表明模型更为合理可行。不同围压下岩样的损伤变量演化曲线都遵循S型曲线,并可以依据S型曲线对岩石的变形破坏阶段进行划分。裂纹闭合系数(h)对损伤耗能率有较大影响,随着h的减小,损伤耗能率增大,当h达到一定值,岩石破坏阶段对应的损伤耗能率陡增。因此,岩石的变形破坏不仅与其应力状态有关,还与岩石的损伤演化积累以及裂纹闭合效应有关。     

基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算

地下硐室围岩因结构面存在稳定性显著降低,且受结构面影响难以进行力学参数室内试验测定,导致不同围岩力学参数难以准确表示。提出一种采用分析分解模型数值试验估算围岩力学参数的新方法,依据围岩分类体系结果,借助FracSim 3D程序构建不同围岩类别的三维结构面网络模型,并通过x,y,z方向截取二维结构面网络图以反映岩体各向异性特征,实现构建分析分解模型;之后,应用已有试验成果将分别得到的对应的完整岩块及相关结构面的力学参数值作为模型基本输入参数;最后,应用有限元法(Phase 2D程序)建立其对应的岩体结构数值模型,通过有效控制边界条件实现对单轴压缩、三轴压缩等试验的模拟,即实现用宏观等效的岩体模型来预测岩体强度与变形特性,进而完成对不同类别围岩力学参数值的确定。     

沙坡头水利枢纽地基回弹变形力学模型研究

黄河沙坡头水利枢纽坝基岩体主要为泥岩、页岩等软岩类、工程岩体属V类岩体。为了探讨开挖造成的回弹变形，需要选择合适的地基变形力学模型，结合该工程地基岩体的特点，选择了合理的地基力学模型和计算参数，并进行了三维有限元计算，得出了可供工程应用的结果。     

黔中水利枢纽平寨水库左岸岩溶溶蚀分析

黔中水利枢纽平寨水库大坝左岸岩溶十分发育,受岩性和构造影响共发育五套岩溶系统。针对平寨水库左岸防渗帷幕地段,基于施工现场左岸帷幕灌浆平硐揭露溶洞发育信息,分析岩溶溶蚀特征,归纳岩溶发育规律。研究得出岩溶溶蚀受地质构造和地层岩性影响在垂直方向上岩溶溶蚀由上往下逐渐增强,在水平方向上溶蚀离河岸由远及近逐渐增强,局部区域受地层岩性和构造控制集中发育的岩溶发育规律。更多还原     

楞古水电站坝基花岗伟晶岩脉力学参数研究

坝基岩土体力学参数是水电工程大坝结构设计和稳定性计算的重要依据,楞古水电站坝基出露了大量花岗伟晶岩脉,因此,研究其力学参数具有重要的工程意义。通过圆形刚性承压板试验和平推直剪试验研究了岩脉的变形特征和强度特征,试验结果表明岩脉承压板试验应力-变形关系曲线分为直线型(或准直线型)、上凹型2种,岩脉直剪试验τ-u关系曲线分为脆性、塑性和复合型3种。通过分析包络模量、割线模量的物理意义和水电工程的特点,以及最小二乘法、优定斜率法在强度试验数据统计分析中的代表性,确定了岩体力学参数标准值的取值原则。通过研究,最终提出了坝基花岗伟晶岩脉的力学参数。     

面板堆石坝面板力学模型及应力分析

面板堆石坝面板裂缝问题一直是制约其发展的一个关键技术问题。相对于竣工期混凝土干缩和温度应力造成的早期细小裂缝而言,蓄水期坝体结构受力变形是造成面板裂缝的控制因素。根据蓄水期面板受力情况,将面板看作弹性地基(堆石体)上的梁,根据鲍幸涅斯克弹性理论求得堆石体对面板的法向抗力和切向抗力,由面板微元受力模型,应用材料力学推导出面板顺坡向应力和轴向挤压应力的表达式。算例表明,公式可以用于估算面板顺坡向最大应力和轴向最大挤压应力。最后分析了表达式中有关参数的变化对面板应力的影响。此研究对控制面板应力和变形、防止面板裂缝具有一定的参考价值。     

岩石卸荷力学特性及本构模型研究进展

近年来,国内外一些学者基于围压卸荷试验,对岩石的卸荷力学特性和本构模型进行了大量的研究,取得了丰硕的成果。卸荷条件下岩石的强度特征、变形规律和破坏模式与加载状态相比有着显著的区别,通过围压卸荷试验可以发现,卸荷条件下岩石张性裂缝发育,扩容显著,通常呈张剪性破坏,且卸荷速率、围压和应力路径等因素均对其变形破裂机制有着较大的影响。卸荷条件下岩石的本构模型通常分为唯象学本构模型和细观力学本构模型,唯象学模型忽视了岩石卸荷渐进破坏的演化机制,细观力学本构模型则未考虑微裂纹群及数学简化引起的误差等,这些问题使得未来的卸荷岩石力学研究工作充满了机遇与挑战。     

水泥基材料接触溶蚀的三维有限元数值模拟

数值模拟方法是研究水泥基材料接触溶蚀问题的有效手段,但三维有限元数值模拟问题一直还未得到有效解决,为此,笔者开展了如下研究:①基于质量守恒定律,推导钙离子传输控制方程,并结合固液平衡关系曲线、孔隙率演化模型与有效扩散系数演化模型建立三维钙溶蚀数学模型;引入离子交换边界条件考虑接触边界浓度变化,为钙溶出量计算提供依据;②根据Galerkin有限元方法导出有限元计算格式,实现模型数值求解;通过算例验证,检验三维接触溶蚀模型及程序的正确性。结果表明:该三维模型能够用于模拟水泥基材料发生的多维溶蚀;针对圆柱体试件开展三维溶蚀数值试验,得到了各溶蚀特征量的时空分布规律;在三维状态下,接触溶蚀发展呈现出由表及里,各处溶蚀速率由快到慢,径向溶蚀速率大于轴向溶蚀速率的总体特征。研究结果为水泥基材料的溶蚀影响分析提供了理论基础及方法。