非线性状态下饱和紧密砂土的孔隙压力估算

介绍了无限土体中球孔扩张理论,以及在高应力状态下,考虑材料非线性时紧密砂性土的八面体应力及极限承载力解答,推演出了在非线性饱和紧密砂土内,球孔扩张压力下的孔隙压力公式,并分析了其分布特性.     

不同水量下不耦合装药混凝土试件爆破对比分析

为了研究不同水量条件下预裂爆破破坏机理,基于现有的爆破理论,对空气和水不耦合装药爆破进行了理论分析,得出空气和水不耦合装药的孔壁初始压力。在此基础上,应用LS-DNAY(非线性有限元)动力学分析软件,建立三维双孔不耦合装药爆破模型,分析在相同不耦合装药结构条件下,不同水量炮孔孔壁初始压应力;并依据Von Mises破坏准则,分析了炮孔连心线上的有效应力变化过程。在理论和数值模拟的基础上,进行混凝土试件不耦合装药爆破试验。结果表明:在相同的装药条件下,炮孔中水量越少,炮孔壁处产生的初始压力越小,炮孔连心线上的有效应力越小;预裂面平整度越好;同时空气和水混合不耦合装药时,空气部分的预裂面平整度优于含水部分。     

煤层深孔聚能爆破裂隙扩展数值模拟

在煤层深孔聚能爆破现场试验的基础上,应用非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA对煤体致裂过程进行了模拟,探讨聚能爆破作用下煤体力学行为及裂隙扩展机理。研究表明,爆破改变了煤体应力状态,聚能效应导致煤体力学性质在聚能方向发生显著变化。此外在聚能方向上煤体粉碎区范围相对较小,而裂隙扩张半径明显大于非聚能方向。     

不同介质间隔装药爆破数值模拟

为研究间隔介质对间隔装药爆破效果的影响,利用非线性动力分析软件LS-DYNA,建立单炮孔模型并进行模拟。观察水、空气间隔时爆破过程中应力发展,分析孔壁压力的变化,孔口有效应力分布及岩石中应力衰减过程。研究表明:水间隔爆破时,作用在间隔段孔壁上压力比空气间隔时大,但水间隔时岩石中爆炸应力衰减速度更快,当爆心距超过一定范围后,不同间隔介质装药爆破在岩石中产生的应力趋于一致;水间隔爆破时,炮孔孔口处有效应力峰值略小,但其峰值脉冲时间更长,更有利于孔口岩石破碎,降低大块率,改善爆破效果。     

地震作用下压力型锚索孔周边岩体应力数值模拟

为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,通过FLAC3D软件对地震作用下压力型锚索孔周边岩体的动态应力状态进行了数值模拟,研究了地震作用下锚索孔壁周边岩体梯度变化的弹性模量、梯度变化的泊松比、梯度变化的凝聚力、梯度变化的内摩擦角对砂浆受到的压应力和锚索孔周边岩体受到的剪应力的影响。研究结果表明：梯度变化的弹性模量对锚索孔周边岩体受到的剪应力的影响较大,梯度变化的凝聚力、梯度变化的内摩擦角对砂浆受到的压应力和锚索孔周边岩体受到的剪应力的影响都比较大。研究结果丰富了地震作用下压力型锚索锚固机理内容,可供工程界参考。     

侧向压力作用下巷道围岩破坏机理的数值模拟

通过应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的程序模拟巷道在侧向压力作用下的破坏过程,了解了巷道围岩在侧向压力作用下围岩应力分布状态和围岩非线性渐进破坏机理.这对于调整矿体回采顺序,选择安全合理的支护方案以及改善围岩应力分布状态,提供了一定的科学依据.     

深部倾斜煤层巷道两帮应力特性的研究

以倾斜煤层为研究对象,运用理论计算和数值模拟,研究了煤层倾角和巷道形状的变化对巷道两帮应力特性的影响。研究表明:倾斜煤层的下帮应力高于上帮应力,下帮应力峰值区靠近顶板,上帮应力峰值区靠近底板。随煤层倾角增加,支承压力峰值与巷帮距离减小,但应力值增加;梯形巷道会使得上帮应力值减小,下帮支承压力峰值与巷帮距离减小。对于倾斜煤层巷道,应当加强巷道下帮支护和卸压,下帮应当将卸压孔施工在靠近顶板的位置,上帮应当将卸压孔施工在靠近底板的位置。通过钻屑法监测验证了上述研究结果的合理性。     

基于圆孔扩张理论压密注浆不排水条件下理论计算方法

针对目前压密注浆理论未考虑浆液重力和惯性的缺陷,基于宾汉流体的本构方程以及微单元体的受力平衡方程,推导得出了考虑重力条件下土体介质中浆液渗流的速度方程。对于压密注浆,已有的理论仅限于弹性范围,基于圆孔扩张理论,对压密注浆过程中土体塑性区内的应力分布以及扩孔过程中塑性区半径变化和孔壁处的压力变化做了研究,最终计算得出注浆的极限注浆压力。对不排水条件下的柱孔扩张问题分别进行了探讨,同时考虑了超固结比和静止侧压力系数不同带来的影响,展开参数分析。将数值解与解析解对比,发现误差在可接受范围内。     

潜孔钻头柱齿和齿孔过盈配合的弹塑性有限元分析

钻头柱齿和齿孔的过盈配合,是一个包含了几何非线性、材料非线性、接触非线性的复杂多重非线性问题,以往的研究工作都是以单齿或多齿为研究对象,本文以Q13115-H64型潜孔钻头为原型,将硬度极大,变形极小的柱齿视为不变形的刚性体,把过盈量全部均匀作用在孔壁上,使得齿孔边界变形成为已知,通过在ANSYS10.0中建立Q13115-H64型潜孔钻头的有限元模型,对不同过盈量下钻头本体的应力分布规律进行了研究,并提出了改进意见。     

冬瓜山铜矿采场大直径束状深孔爆破数值模拟

以冬瓜山铜矿常用的采场大直径束状深孔爆破技术为研究对象,对不同单孔炸药长度的爆破效果进行了系统的数值模拟分析。结果表明：炮孔爆破开始后,冲击波压力值逐渐升高,并且冲击波以柱面波形式向周围传播。炮孔起爆后,在不同的装药量情况下,粉碎区边界上爆炸冲击波的压力荷载都在很短的时间内达到一个极高的值,导致岩体发生强烈的压缩破坏。将模拟结果同完全相同工况下的大直径平行深孔爆破数值模拟结果的对比表明,应用大直径束状深孔爆破时的最大应力有了显著提高,且最大应力发生时刻也较平行深孔提前。因此,在相同装药量前提下,大直径束状炮孔爆破形式的炸药荷载作用效果更好。     

高压喷射注浆法产生的超孔隙水压分析

介绍了高压喷射注浆法的作用机理 ,探讨了在施工过程中高压喷射注浆法引起的超孔隙水压。根据半无限土体中小孔扩张问题的解 ,分析了在超孔隙水压作用的瞬时 ,土体中的应力、变形等 ,并提出了经验公式。结合一具体工程事故的成功处理 ,验证了所建议超孔隙水压公式的可行性 ,同时提出了减少超孔隙水压的对策和方法。     

细粒含量对高应力尾砂不排水剪切强度特性的影响

通过三轴固结不排水试验,对饱和尾砂的剪切强度特性和颗粒破碎特性进行研究,讨论了试验中尾砂在不同细粒含量和围压条件下的应力-应变关系、孔隙水压力特性、应力路径和颗粒破碎程度。试验结果表明：在细粒含量小于15%时,高应力尾砂的剪切强度和软化程度随细粒含量的增大而减小。增加细粒含量使得孔隙水压力达到更高值,不同细粒含量时应力路径均属于完全软化-剪缩模式。颗粒破碎程度随着细粒含量的增大而减弱,且颗粒破碎程度与围压之间呈幂函数型增长关系。为此,建议在实际工程中尽可能采用粗颗粒尾砂筑坝,或采取其他工程措施,以提高尾矿坝体的稳定性。     

强夯法夯后地基土中超静孔隙水压力的监测方法

该文通过两个强夯法加固地基时土中孔隙水压力监测的工程实例,简要叙述了土中孔隙水压力及超静孔隙水压力监测的现场实用作业方法,并阐明了强夯法加固时开展孔隙水压力监测工作的实际意义和效果;对以砂土为主的地基,总结了夯击后土中超静孔隙水压力的消散规律,目的在于倡导今后更多地积累类似方面的经验和素材,促进强夯施工和检测工作规范性...     

某水库水位的下降对坝体边坡稳定性的影响

水位下降时,一方面坝体内部渗流场会发生变化,土体基质吸力也相应地改变;另一方面,坝体内部土体孔隙水压力、强度参数随水位变化也会改变。因此,库水位变化对边坡安全系数有重要的影响。基于geo-studio软件中的slope/w和seep/w模块来模拟库区水位线的降低和基质吸力对边坡稳定性的影响。结果表明：当水位快速下降的时候,坝体中水位没有相应降低,孔隙水压力没有及时消散,强度参数C、 φ几乎不变,但坝体外部水压力降低,其速率越快,边坡安全系数下降得越明显;水位线缓慢下降时,坝体内部孔隙水压力消散和外部水位线发生同步变化,随着坝体孔隙水压力的消散,坝体内部土体有效应力增加,边坡安全系数逐渐增大,边坡的稳定性相应地变好;与此同时,当坝体内部土体呈饱和状态时,基质吸力为零,基质吸力对边坡稳定性几乎没有影响,随着土体内部水位线的降低,土体由饱和状态逐步变为不饱和状态,基质吸力逐渐增大,坝体的安全系数又逐渐升高,稳定性也随之增强。     

Infiltration effects in the tensile rupture of thin walled cylinders of glass and granite: Implications for the hydraulic fracturing breakdown equation

To study the effects of fluid infiltration on fracture initiation in low porosity rock, hollow cylinders of Westerly granite and glass were brought to rupture by pressurization of the internal cavity in a manner analogous to a hydraulic fracturing field test. The samples were subject to hydrostatic confining pressures as high as 60 MPa. The dependence of the internal rupture pressures of the glass tubes on confining pressure were found to be consistent with linear elastic theory which includes a pre-existing inner wall flaw. The granite hollow cylinders were internally pressurized at rates of approx. 2.0, 0.6 and 0.05 MPa/sec (referred to hereafter as fast, normal and slow). For a given pressurization rate fracture, initiation pressures as a function of confining pressure were extremely well fit by a line with slope of unity and pressurization rate dependent intercepts from 10.9, 14.7 and 17.5 MPa for the slow, normal and fast tests, respectively. Observed failure levels for the slow tests are in good agreement with predictions based on experimentally-derived strength and elastic moduli bounds for a saturated porous media. However, failure pressures in the fast tests are too high; that is, the difference between the fast and slow tests is larger than can be rationalized by the theoretical predictions. One possible explanation is that the pore pressures cannot be recharged during the short time of the fast tests. This is also implied by the results of similar tests in which fluid infiltration into the rock is not allowed during inner cavity pressurization. Reduced pore pressures are a possible result of the highly non-linear elastic behaviour (including dilatancy hardening) in the granite due to its low aperture microcrack porosity. The evidence we have found for diminished pore pressure effects on fracture initiation provides support for the empirically-determined hydraulic fracturing breakdown equation in low porosity crystalline rock that omits pore pressure.     

基于可靠度理论的硐室顶部稳定性研究

基于硐室的顶部破坏模式, 考虑地下水的渗透效应, 将非线性Mohr-Coulomb破坏准则引入到极限分析中, 根据虚功率原理进行了能量耗散计算。考虑岩土参数的不确定性, 运用可靠度理论分析了维持硐室顶部稳定所需的支护力; 同时分析了周围土体参数对硐室顶部稳定性及维持硐室顶部稳定所需支护力的影响。研究结果表明: 孔隙水压力系数和非线性系数越大, 维持硐室顶部稳定所需的支护力也越大。同时, 土体参数的变异系数也会影响硐室顶部的稳定性, 因此建议加强对岩土参数随机性的研究。     

雨汪井田超压含煤地层孔隙特征及孔隙体积模量演变规律

煤及煤层气开发中的异常高压现象会对资源开发带来危险,从而威胁到人员和财产的安全.本文选取云南雨汪煤矿的6个煤样,联合CT扫描技术和低温液氮吸附实验方法,分析测试得到超压煤样孔隙半径、孔喉半径、孔容-孔径微分分布的孔隙特征参数;基于Gassmann模型的机理,推导了不同围压条件下的干燥及饱和超压煤样孔隙体积模量.结果表明...     

饱和土地基中桩周土固结模式的分析及其级数解

该文对沉桩后桩周土的固结模式进行了讨论。在考虑了沉桩引起的超孔隙水压力的初始分布和边界条件后,通过MATLAB对该固结模式进行了级数求解,分析了各种参数变化对超孔压消散的影响。     

不排水循环荷载作用下饱和软粘土的孔压增长模型

本文通过应力控制式循环三轴试验，研究了饱和软粘土在不排水循环荷载作用下的性状。在考虑影响循环特性因素的基础上，建立了一种适合上海地区饱和软粘土孔隙水压力的增长模型。     

强夯法加固不同饱和土地基的比较试验研究

通过室内试验就中海石油炼化山东公司东营港(堆场区)场地的土性条件和加固前、加固后的变形和强度特征的变化进行了比较。此外,根据3个场地的现场实测资料的比较,分析了不同地层条件下强夯荷载作用引起的孔隙水压力的分布特征,最后研究强夯法加固饱和土地基的土性适用条件。