渗透压与围压对粉砂质泥岩流变特性的影响

为了研究渗透压及围压对岩体蠕变特性的影响,对三峡库区巴东组二段粉砂质泥岩进行了不同围压和渗透压下的三轴蠕变实验。根据试验结果,在分析粉砂质泥岩蠕变特性曲线的基础上,探讨了围压和渗透压对岩体蠕变特性的影响过程和机理。最后,采用等时应力-应变曲线法和稳态蠕变速率法求得了粉砂质泥岩在不同围压和渗透压下的蠕变长期强度。结果表明:①粉砂质泥岩瞬时弹性模量随着偏应力等级的增加而减小;②孔隙水压在蠕变初期能够减小轴向应变,但在蠕变后期由于其有利于裂纹扩展而增大了轴向应变;③渗透压缩短了岩石蠕变破坏的时间,使蠕变破坏呈现出一定的脆性特点;④渗透压的存在有利于岩石裂隙的扩展和贯通,因而降低了岩石蠕变的长期强度,但是围压的存在增大了蠕变长期强度。研究成果为深入认识和了解三峡库区粉砂质泥岩的流变力学特性提供了重要的试验和理论依据。     

软岩的变形和破坏特性分析

本文分析了在五个水电工程现场进行的载荷试验成果.研究表明,现场载荷试验是研究软岩变形、破坏特性的有效方法,可以弥补试验室对软岩某些研究的不足. 破裂粘土岩、粉砂质泥岩的压力-变形曲线可分为裂隙压密、线性变形、屈服和塑性流动四个阶段.建议用承压板周围岩体的压力-变形曲线的拐弯点(即岩体上抬点)作为确定屈服极限的标准,用板外曲线偏离直线的点作为比例极限的标准. 层状破裂岩体首先沿层面破坏,然后岩体本身逐渐达到破坏.无明显的线性变形阶段,达到极限强度前有很大的塑性变形,呈典型的塑性破坏.     

红层坝基层间剪切带破坏特征及颗粒流模拟

小南海红层坝基以洪泛平原细粒沉积为主,粉砂岩-黏土岩不等厚互层的岩性组合、构造作用产生岩层屈曲及一定的地下水环境为层间剪切带的形成提供了条件。基于颗粒流理论,采用离散单元法软件PFC2D建立了软弱相间岩层层间剪切带试样的颗粒流模型,对剪切带试样的破坏发展过程进行了数值模拟,分析了剪切带内孔隙比变化、剪切裂隙发展的位置、宽度、角度及间距,模拟结果与A.W.Skempton提出的黏土实验室滑动面发展破坏过程一致。对比了8组不同厚度及延伸长度的剪切带试样的PFC数值模拟试验,结果表明:剪切带厚度及上下所夹硬岩尺寸一定时,试样长度越长,裂隙与层面夹角越小、裂隙间距越大,微裂隙越容易集中在剪切带左右两端;试样长度和上下所夹硬岩厚度相同时,剪切带厚度越大,裂隙间距越大,但裂隙与层面的夹角相近。     

三峡库区巴东县新县城高边坡破坏模式研究

影响高边坡破坏的因素众多,其中边坡的空间形态、地质结构与岩土参数是主要因素,而地质结构决定着边坡的破坏模式,边坡的破坏模式不一样,其稳定性计算方法、治理加固的方案也不一样,这要求在勘察工作起始即注意边坡破坏模式研究,以便有效布置勘探工作、针对性收集有关资料.巴东县新县城第四系覆盖层广布,基岩主要为三叠系中统巴东组粉砂质粘土岩和泥质灰岩,存在典型的土质高边坡、软岩和硬岩高边坡.以多个边坡为实例来阐述巴东县新县城高边坡破坏模式.     

耿马新近纪软岩-硬土物理力学性质研究

云南省耿马坝新近纪中新世沉积的黏土岩、粉砂质黏土岩是典型的软岩-硬土过渡性特殊岩土体,本文采用成因分析、现场试验、原位测试等研究方法对该地层的特殊性、复杂性进行分析并提出物理力学指标。结果表明:该地层单轴抗压强度试验数值小,属极软岩,具有弱膨胀性,饱和状态下为中压缩性,剪切试验多沿层面剪切破坏,抗剪强度值较小,承载力值亦低。研究成果可为当地基础设施建设提供支撑。     

三峡库区地表泥灰岩边坡变形机理研究

三峡库区地表巴东组泥灰岩地层,大范围内岩体结构松动。为了查明原因,从沉积环境以及沉积地层进行分析,得出的结论为:嘉陵江组顶部膏岩地层在临江部位发生溶蚀,溶腔顶部巴东组地层在重力作用下发生坍塌,导致地表岩体变形破坏。巴东组泥灰岩地层受重力和蠕变作用后,发育多组垂直裂隙,使地表岩层表现为整体性松动现象。因此地表岩体结构松动破碎的原因是深部石膏层岩溶塌陷与表生溶蚀改造作用共同导致的结果,前者为控制因素,后者为叠加效应。     

甘肃陇东地区白垩系地层工程地质特性研究

通过对陇东地区白垩系地层分布规律及特征研究得知,陇东地区位于祁吕贺"山"字形构造体系贺兰褶皱带东侧伊陕盾地中,白垩系地层为河湖相陆源碎屑沉积,厚达2 000 m,由白垩系下统志丹群环河华池组、罗汉洞组和泾川组三个岩组组成,岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、中细砂岩,局部夹薄层泥岩、泥灰岩等。取107组试样进行室内岩石物理力学试验,根据试验结果和岩石结构分析,白垩系地层均属软质岩,岩性软弱,强度低,局部成岩程度差,产状平缓,干湿效应明显,塑性变形强烈,物理力学性质易受环境因素影响。白垩系地层岩体抗压和抗剪强度较低,抗变形能力差,抗滑稳定性差,地基承载能力低,抗冲刷性能弱,局部渗透稳定性差。通过研究初步确定了陇东地区白垩系地层分布规律及特征、岩石物理力学参数、岩体工程地质特性,提出了不良工程地质特性处理措施。     

南水北调中线膨胀岩非饱和剪切特性

 针对南水北调工程膨胀岩,选取典型的河南新乡黏土岩,采用 GDS 非饱和直剪仪进行控制吸力条件下的非饱和直剪试验。试验结果表明：非饱和黏土岩的强度随着基质吸力的增加而增大,基质吸力对抗剪强度的贡献率随着净法向应力的增大而增加。黏土岩在剪切过程中存在着剪胀现象,由于原生裂隙、软弱面和铁锰氧化物胶结的影响,黏土岩的剪胀性随基质吸力而增加的规律性不明显。     

山区船闸地基粉砂质泥岩室内压缩试验研究

利用MTS 815试验系统对岷江尖子山航电枢纽工程右岸船闸地基挤压破碎带粉砂质泥岩进行了系统的单轴压缩和常规三轴压缩试验,得到了其基本力学性质和破坏形态.研究结果表明:天然含水量和溶蚀作用对砂质泥岩的单轴抗压强度影响显著,岩样含水量越大,其软岩特征越明显;在天然含水率ω为7.3％ ～22.1％范围内,单轴抗压强度的最大...     

粉土填料细观剪切特性的颗粒离散元数值模拟研究

以厦蓉高速改扩建工程为背景,按现场技术标准配置４组粉土填料试样,开展室内直剪试验,同时在ＰＦＣ2Ｄ离散元平台上模拟试样的直剪试验全过程,探讨粉土填料的细观剪切特性。结果表明:随着剪应变增加,接触黏结破坏区域由剪切面附近点逐渐扩大为具有一定厚度的贯通条状带,使得粉土填料的抗剪强度下降,表现出应变软化特性。从统计结果上看,球颗粒的平均转动量和平均相对位移,均沿试样高度方向大致呈正态分布;对其进行正态曲线拟合,发现剪切带中心并不在设定剪切面位置,而是略微向上发生偏移;同时通过上下一个标准差的定义,可精确计算剪切带宽度。对比不同竖向压力下数值模拟的统计结果,发现剪切带宽度随竖向压力的增大略有减小,但剪切带中心偏移基本不变。     

硬质岩边坡“坠覆”变形机理探讨

介绍发现于三叠系中统巴东组(T2b)软弱碎屑岩地层之中、人们在三峡库区库岸稳定研究过程中所提出的斜坡变形破坏形式——"坠覆体"——的概念。通过对浙江省中部某近坝库岸的大范围堆积体进行初步研究,结果表明,裂隙发育的硬质岩高陡边坡,由于受卸荷松动和风化作用的综合影响,也会产生"坠覆体"堆积。探讨该"坠覆体"堆积的形成机理。对软、硬岩层的坠溃变形情况进行了对比和分析。     

岩石地基承载力取值原则探讨

《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)规定:坚硬岩、半坚硬岩石地基承载力可按岩石单轴饱和抗压强度折减后取值,坚硬岩取岩石单轴抗压强度的1/25~1/20,中硬岩取岩石单轴抗压强度的1/20~1/10。综合分析各行业的研究成果,认为该取值原则偏于保守,仅仅考虑单轴抗压强度的影响比较片面,会在实际工程中造成不必要的浪费。结合水电工程的特点和不同行业的研究成果,提出以岩体完整性和岩石强度相结合的基岩承载力取值原则,建议及时修改规范相关条文,以便更加切合工程实际。     

岩体三维网络模拟技术及其在三峡工程中的应用

在对三维岩体开挖面上节理迹线生成及其迹线网络搜索技术进行深入研究的基础上，初步开发了相应的岩体三维网络模拟分析程序。程序分析内容包括：绘制任意给定开挖面或复杂开挖 的岩体节理迹线分布图；在三维迹线图上搜索出由结构面切割形成的各闭合块体区域，进一步搜索可称动性块体，并分析其几何特征值，如闭合块体区域面积及可移动块体体积等，根据对三峡工程船闸高边坡施工典型区段开挖面岩体结构的调查资料和分析结果，用已开     

吉林省水利水电工程硬基主要地质问题综述

我省大中型水电站及引水隧洞等建筑物多建于岩体内（上），主要工程地质问题有：坝基骨稳定、边坡稳定、围岩稳定和软岩强度问题，以及玄武岩的工程地质问题，本文对此问题做充分论述。     

基于FAHP-可拓学模型的倾倒岩体质量评价

为了解决倾倒变形岩体质量评价的难题,综合运用了可拓学理论中的物元概念与模糊层次分析法。从苗尾水电站左坝肩9号平硐水平位置取样确定不同深度倾倒变形岩体的质量,根据现场实验数据以及已有的岩体质量评价方法,得出倾倒变形岩体等级标准及评价指标的量值。运用层次分析法,并加入模糊数学的理论计算得出更加合理的各指标的权重系数,并根据可拓学理论构造经典物元、节域和可拓集合中的关联函数,建立倾倒变形岩体质量评价的模糊层次分析法-可拓学模型。研究表明,该模型比RMR得到的样本质量评级略低,能考虑倾倒岩体的特征,较好地反映倾倒变形岩体质量。     

低渗透岩石渗透率与孔隙率演化规律的气渗试验研究

低渗透岩石是地下石油和天然气储存、CO2储存、核废料处置的主要介质和地质环境,也是水利水电等工程建设中常见的一种复杂介质。利用河海大学与法国国家科研中心里尔力学研究所共同研发的低渗透岩石惰性气体渗透试验系统,以氩气为渗透介质,测试了3种低渗透岩石在不同围压作用下的有效孔隙率和气体渗透率的变化规律,分析和讨论了孔隙率和渗透率随围压的变化关系以及孔隙率与渗透率之间的函数关系。试验结果表明,对低渗透岩石,随着围压的增大,孔隙率和渗透率呈指数函数关系递减,试样BSE微观结构图像结果也表明了围压与孔隙结构的相关关系;在不考虑孔隙坍塌效应时,渗透率与孔隙率之间符合幂函数关系。     

洞群开挖围岩破坏过程试验

通过多种组合相似材料的物理模拟，就洞群附近地质构造存在与否两种情况，分析对比了开洞围岩二次应变状态，围岩破坏过程以及安全度等问题。     

层状岩体的破坏特征及其迭代计算方法研究

层状岩体沿层面和层面法向方向的物理力学特性各异，为明显的各向异性，其破坏形式和破坏机理与一般岩体也不同。根据层状岩体的物理力学性质分析了其破坏特性及其迭代计算方法，推导了损伤状态应力表达式和损伤刚度修正表达式。采用三维非线性弹塑性损伤有限元数值计算方法，通过工程实例分析了岩层倾角对洞室围岩稳定的影响。通过对各种岩层倾角方案的计算和比较，结合工程经验，得出层状岩体中地下洞室的合理布置方式。分析结果与工程实际相吻合，本文的研究为层状岩体中的工程设计提供了比较可靠的理论基础和有益参考。     

节理岩体陡倾高边坡抗滑稳定性研究

在分析岩体节理裂隙发育的陡倾高边坡的抗滑稳定性时,滑移模式的确定和计算方法的选择是非常重要的。以吉林台一级水电站联合进水口引渠左侧边坡的抗滑稳定性计算为例,在对岩体结构面的几何特征进行系统统计分析的基础上,探讨了边坡的失稳模式,并用Sarma法对该边坡进行了稳定性复核。     

基于SHPB的复合岩样动态力学特性数值模拟

复合岩层的动态破坏问题在工程中越来越多,因此研究其动态破坏机理很有必要。采用PFC^2D软件建立分离式霍普金森压杆(SHPB)数值模型,模拟了复合岩层试样在不同倾角及不同应变率下的动态破坏过程。研究表明:随岩层倾角的增大,复合岩层试样动态抗压强度、动态弹性模量曲线整体呈先减小后增大的近“V”字型变化;动态抗压强度随着应变率的增加而增大,而动态弹性模量受应变率的影响较小;复合岩样裂纹以拉伸为主,随着应变率的增大,试样的动态破坏破碎程度越来越严重;试样的宏观破坏模式受细观裂纹的数量及贯通情况综合影响。研究结果有助于理解复合岩层动态破坏规律。