含中心孔的椭圆区域内位势流动分析

本文利用相似流动替换方法，解决了中心有圆孔的椭圆形区域内的位势流动问题；采用分区域解法，给出了中心有椭圆孔的椭圆形区域内位势流动问题的解析通解。该问题在油气田开发工程等许多领域中有重要意义。     

含裂隙大理岩的破碎演化和能量耗散研究

岩石中裂隙分布对岩石的宏-微观力学性质和微裂纹的发育演化规律具有重要的影响。通过离散元方法(DEM),采用光滑节理模型建立不同裂隙倾角的模型进行单轴压缩试验,详细研究了大理岩在压缩过程中应力-应变特征、微裂纹发育演化过程、微观尺度上的能量耗散分配机制。结果表明:裂隙倾角与模型的应力-应变具有相关性,也影响微裂纹的发育演化过程;当裂隙倾角较小时,在达到峰值强度之前就产生了可见的拉裂纹,达到峰值强度之后拉裂纹继续增长并出现其他宏观裂缝;裂隙倾角较大时,达到峰值强度之前所产生的微裂纹大多零星分布,达到峰值强度之后微裂纹快速增加,形成多条裂缝。能量耗散研究表明:岩石的能量主要通过颗粒黏结存储于弹性势能中;在压缩过程中,弹性势能会缓慢降低并转变为摩擦耗能、阻尼耗能及破裂耗能,而破坏时4种能量占比大致相当。研究成果可为揭示裂隙岩石在压缩作用下裂纹扩展的细观力学响应机制提供参考。     

不同施工方法下锦屏大理岩隧洞松弛范围及微观破裂方式

TBM(Tunnel Boring Machine全断面隧道掘进机)法和钻爆法是地下工程开挖的2种主要方法,不同施工方法导致围岩的扰动程度、变形破坏、自稳性、加固措施均不相同,要准确把握这些宏观特征,必须从微观上分析岩石的力学特征。以最大埋深2 525 m的锦屏二级水电站引水隧洞为研究对象,对不同开挖条件下的大理岩进行了电镜扫描测试、松弛深度检测,分析不同开挖条件下岩石的破坏方式和松弛范围。试验结果表明:在岩石破坏断面形貌上,TBM开挖条件下的岩石断口多为沿晶面擦花和切晶擦花,破坏机理以剪切为主,而钻爆法以拉断破坏为主;在松弛深度方面,钻爆法开挖下的围岩松弛深度大于TBM开挖下的围岩松弛深度40～100 cm。以上试验成果为相似地质条件下的岩石破坏机理和加固措施提供借鉴。     

水泥改性膨胀土强度特性及微观机理研究

对水泥改性膨胀土进行抗压强度试验和扫描电镜试验,借助GIS技术建立膨胀土微观结构三维模型并计算三维孔隙率,分析水泥的掺入对膨胀土微观孔隙变化规律。结果表明,水泥对膨胀土具有良好的改性效果,抗压强度随水泥掺入比的增加而增大。基于GIS技术对水泥改性膨胀土的SEM图像建立3D Sense模型,直观、真实地展现了土体颗粒微观结构的起伏形态。对比结果,基于GIS软件对土体微观结构进行定量分析的方法是可行的,计算结果具有较高的准确性,研究结果为水泥改性膨胀土提供基础参数。     

大理岩卸荷变形特征及力学参数研究

岩体在开挖工程中卸荷,岩石轴向应力增加径向应力减小,可采用升轴压卸围压三轴试验模拟开挖过程。使用电液压伺服可控制刚性试验机,对取自某水电站的标准岩样进行常规三轴和升轴压卸围压三轴试验,根据两种试验方法下获得的应力、应变等试验数据分析得出了如下结论:(1)大理岩变形模量损伤因子M和初始围压σ3、泊松比损伤因子N和初始围压σ3均呈二次非线性关系。(2)侧向变形速度明显加快,宏观上表现出扩容,有较强的张性破坏特征,在围压相等的条件下卸荷,张性裂隙沿着两个方向发展,直至破坏。更多还原     

等强度及等含气量粉煤灰混凝土抗冻性研究

粉煤灰混凝土因其优良的性能,已经在工程中得到了广泛应用。但对有抗冻要求的混凝土,粉煤灰的最大合理掺量水平,各界一直没有统一的认识。结合宁夏七星渠改造工程,将粉煤灰掺量提高到较大水平,进行了混凝土150次快速冻融试验。结果表明:在含气量和28 d抗压强度相同的条件下,不同粉煤灰掺量的混凝土28 d龄期抗冻性能差异很大,但60 d龄期混凝土的抗冻性能基本相同。     

压缩条件下玄武岩柱各向异性及破裂机理数值模拟研究

构建不同柱体倾角的玄武岩柱图像,基于ＲＦＰＡ3Ｄ-ＣＴ软件的数字图像处理,将玄武岩柱图像转化为有限元网格模型,并分别赋予节理、岩石的材料力学参数,开展单轴压缩及围压条件下的玄武岩柱数值试验,研究其强度和变形的各向异性,及其破裂机理与破坏模式。研究表明:对于围压0ＭＰａ～8ＭＰａ的情况,玄武岩柱试件的抗压强度随柱体倾角的增加大致呈Ｕ型分布;随着围压的增加,各柱体倾角的试件抗压强度有较明显的提升;在不同围压条件下,抗压强度的最小值,出现在β＝30°的位置。以柱体倾角β＝15°、45°的玄武岩柱为例,研究其在单轴及围压条件下的渐进破裂机理;并研究围压8ＭＰａ条件下不同柱体倾角玄武岩柱的损伤破裂特征。     

微生物对红黏土强度的改良效应及机理研究

利用微生物加固红黏土是一种创新、环保、经济的方法。选取巴氏芽孢杆菌和铁细菌2种微生物固化土体,以活性炭为载体,根据微生物最佳养护条件,制备2种微生物土样。研究微生物土样的基本物理力学性质时,发现微生物改良后的土样密度增加,孔隙比下降,抗剪强度和无侧限抗压强度提高,物理力学性质得到极大改善。为进一步研究微生物对红黏土的加固机理,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)分析试样微观结构和物质成分。试验发现巴氏芽孢杆菌诱导生成碳酸钙充填土体孔隙,形成胶结固化土体,碳酸钙多集中于活性炭附近呈块状结构;铁细菌生成铁基络合物充填土体孔隙,铁基络合物多呈片状、层状结构。总体来说,巴氏芽孢杆菌对红黏土的固化效果要优于铁细菌。研究结果对微生物加固红黏土机理认识和菌种选择具有重要参考价值。     

碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度试验及椭圆简化模型的可靠性研究

诱导缝作为碾压混凝土拱坝的结构防裂措施,其缝断面的等效强度、结构形式以及设置位置对控制大坝在温度荷载作用下的无序开裂作用发挥具有重要影响。通过试件模拟试验的方法,对碾压混凝土拱坝中非穿透型矩形诱导缝和椭圆形诱导缝等效强度,分别与混凝土龄期和消弱度之间关系展开研究。结果认为椭圆简化模型可以直接用于碾压混凝土拱坝诱导缝数值模拟分析研究,基本不需要进行修正。     

碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度试验及椭圆简化模型的可靠性研究

利用试件模拟试验的方法,对碾压混凝土拱坝中非穿透型矩形诱导缝和椭圆形诱导缝等效强度与混凝土龄期和消弱度之间关系展开研究,认为椭圆简化模型可以直接用于碾压混凝土拱坝诱导缝数值模拟分析研究,基本不需要进行修正。     

含预制双裂纹试样岩桥贯通模式的数值研究

当双裂纹岩体破坏时,不同裂纹之间的应力场会相互作用,岩桥区域会发生贯通。将应变强度准则嵌入到二次开发的扩展离散元UDEC中,模拟了含预制双裂纹试样的拉伸裂纹及剪切裂纹的扩展。数值模拟结果发现双裂纹试样在单轴压缩过程中会出现4种岩桥基本贯通模式:（1）伴随着2条预制裂纹尖端的翼裂纹独立逐渐扩展,但岩桥区域不发生贯通的不贯通模式;（2）在岩桥区域内,主应力场及切应力场集中,产生剪切裂纹贯通岩桥,切应力对贯通起主导作用的剪切贯通模式;（3）在岩桥区域内,主应力场高度集中,岩桥贯通具有瞬时性,拉伸裂纹贯通岩桥的拉伸贯通模式;（4）在拉力与剪力共同作用下,试样达到强度最高峰值后产生的拉剪混合贯通模式。通过与室内试验对比,将应变强度准则运用到数值模拟分析中可以更准确描述细观破坏时应力应变及岩桥贯通的变化,丰富了多裂纹岩样在细观力学中的贯通机理,为研究岩体细观破坏提供数值模拟参考。     

含节理泥质粉砂岩强度特征试验研究

为了分析南京秦淮东河工程黄马青组泥质粉砂岩的强度特征,通过钻孔取芯制作标准样对含节理岩石进行单轴和三轴压缩试验,得到不同围压条件下岩石破坏时的应力-应变关系.通过对岩石破坏时不同倾角节理面上的正应力和剪应力进行计算,并根据Mohr-Coulomb强度理论对试验结果按照强度准则进行线性拟合,得到结构面和岩体的摩擦角和内聚...     

增稠剂对引气水泥砂浆强度与孔结构影响研究

为了探究增稠剂对引气水泥砂浆性能的影响,采用阿拉伯树胶和黄原胶2种增稠剂,对不同增稠剂掺量下同一含气量水泥砂浆的抗折性能、抗压性能、硬化后孔隙率和孔结构进行对比分析。采用无电极电阻率仪原位连续监测同一水灰比下加入增稠剂前后水泥净浆早期水化过程中电阻率变化的全过程,讨论了增稠剂对引气水泥砂浆性能的作用机理。结果表明：适量掺入增稠剂可改善引气水泥砂浆力学性能,但过多的掺量反而会使砂浆强度劣化;增稠剂的加入会导致新拌水泥砂浆体系中更难引入气泡,但可减少气泡至气孔过程中含气量损失,使得硬化后引气水泥砂浆孔隙率增加;一定掺量的增稠剂可优化引气水泥砂浆孔结构;增稠剂对水泥水化进程的影响是其对水泥砂浆性能影响产生差异的根本原因。     

基于数值模拟的孔腔水动噪声机理及其控制研究

孔腔水动噪声是水下航行体的主要噪声源之一。该文基于计算流体动力声学(CHA)的多步骤混合方法,对方形孔腔周围涡流场及其等效声源场和声场做了精细数值模拟和分析。文章对孔腔流动噪声源进行了细致空间定位,从而把孔腔流动声源区划分成对应不同发生机理的子区域;然后分别计算了各子声源区对声辐射的贡献,从而区分真假、主次声源;最后针对主要声源的发生机理提出了腔内加隔板的降噪方案。文中的流场计算采用CFD软件FLUENT和大涡模拟(LES)方法,声源场和声场计算采用声学软件ACTRAN,相关数值模拟方法和手段用经典实验数据进行了对比验证。该文所提出的孔腔内加隔板的降噪方案,由数值模拟可知其有显著降噪效果。     

土工膜/无纺土工织物界面强度形成机理研究

为研究填埋场衬垫系统中土工膜/无纺土工织物界面强度受界面接触状态的影响,将界面接触状态作为单一变量进行直剪试验,排除法向应力等其他因素对界面强度的影响,得到土工膜/无纺土工织物界面接触状态随法向应力的变化。通过对预压直剪试验和常规直剪试验结果的比较找出土工膜/无纺土工织物界面接触状态的变化对界面强度的影响。发现界面接触状态中裹覆纤维比和裹覆纤维密度这两个参数是影响界面峰值强度的主要因素,并建立界面峰值强度预压前后的增量与裹覆纤维比和裹覆纤维密度的关系式。即使法向应力不变,土工膜/无纺土工织物界面接触状态改变也能使界面峰值强度发生变化。更多还原     

巴东组第三段含钙质夹层土抗剪强度试验研究

选取三峡库区巴东县巴东组第三段灰岩与泥灰岩间的软弱夹层土为研究对象,通过三轴不固结不排水试验(UU)剪切重塑土样,重点研究夹层土中CaCO₃含量(0%,2%,4%,6%)对其抗剪强度的影响规律。再结合CT扫描试验,观察土样在三轴试验前后的内部孔隙率和胶结程度变化情况,以此作为依据,分析含钙质夹层土的抗剪强度变化机理。最终得出:随着CaCO₃含量的增加,土样抗剪强度增大,这是因为CaCO₃通过降低土体孔隙率和改变土颗粒形态增大了土体的内摩擦角,通过增强土体胶结能力增大了土体的黏聚力,从而增大其抗剪强度。此外,黏聚力的变化受CaCO₃含量的影响更大,而内摩擦角的变化受CaCO₃含量的影响较小。     

浅析岩溶地区深孔帷幕灌浆钻孔弯曲机理及预防措施

以岩溶地区某铅锌矿为防止矿区外侧河流地下水渗入矿井而采取的帷幕灌浆防渗试验中的钻孔弯曲为例,论述了钻孔弯曲的机理和危害性,分析了引起钻孔弯曲的地质因素和施工技术因素,总结了岩溶矿区超深帷幕钻孔偏斜的防洪措施,并提出了合理的解决方案。