基于DDARF的节理岩体破坏和锚固效应

采用DDARF方法模拟双裂隙试件在单轴和双轴压缩条件下的裂纹扩展过程,研究裂隙间距、裂隙角度、裂隙错距和侧向应力对岩块特性的影响,研究表明,试块的峰值强度随着裂隙间距和裂隙错距增加均呈现"W"型变化,随着角度增加呈现"V"型变化,并且随侧向压力的增加,峰值强度和起裂应力均比单轴压缩时提高。对单节理锚固试件进行单轴压缩模拟试验,得到了4种不同锚固角度试块的裂隙扩展规律,研究发现,锚固角度并不是越大越好,存在一个最优锚固角度。对某水电站坝址高边坡进行稳定性分析,加锚后坡脚虽然萌生新裂隙,但是加锚后裂隙扩展的规模和范围受到限制,裂隙并没有扩展到坡体内,无法与深部裂缝贯通,也就不能形成滑动面,从而提高边坡的稳定性并减小边坡的变形。数值模拟结果与相似材料模型试验结果吻合,表明DDARF方法能有效地模拟岩体裂隙扩展过程以及锚杆锚固作用。     

应力波通过非线性平行节理的能量分析

 应力波在节理岩体中传播规律的研究是开展地下工程安全性分析的基础。着重研究纵波(P波)以任一角度入射一组非线性平行节理的能量传递规律,其中节理的法向模型采用双曲线型的BB模型,而节理的切向模型为线性模型。首先,基于应力波在时域内的递归分析方法,建立P波通过某一岩体的应力波传播方程,其中该岩体中存在一组非线性平行节理;其次,通过计算应力波通过该岩体前后的透反射能量,分析应力波能量大小的改变;最后,引入透射能量系数与反射能量系数,对影响能量传递的因素开展参数分析,即研究节理的初始刚度、间距、数量以及应力波幅值、频率和入射角度等因素对P波能量传递规律的影响。研究表明,应力波在节理处的能量传递规律不仅与节理的力学特性有关,而且也和节理的空间分布相关,且当应力波的物理特性如频率和波幅发生改变时,能量传递规律会出现不同的变化。     

不同侧压对于节理岩体特性和洞室稳定性的影响

利用DDARF(discontinuous deformation analysis for rock failure)方法对含有45°平行节理的试块进行了双轴压缩数值模拟试验,分析了侧压不同对于原生裂隙起裂和试块破坏的影响,得出了侧压会抑制原生裂隙的开裂和试块的破坏的结论;为了与完整岩体做比较,建立了相同尺寸和参数的完整岩体的试块模型,做了同样的双轴压缩试验,得到了45°节理岩体和完整岩体的包络线和包络线方程,两者的包络线可分别得到对应的c、φ值,可分别建立45°节理围岩和完整围岩的地下洞室模型,用Flac-3d程序模拟了两种洞室的开挖过程,并得到了两种洞室开挖完后的塑性区面积和关键点位移,通过比较可以得出节理对围岩的稳定性影响颇大的结论。     

基于原生节理统计和爆破裂纹模拟的堆石料块度分布预测

 水电工程堆石料爆破级配要求高、块度预测难,以岩体原生节理统计和爆破裂纹模拟为切入点,采用现场调查、室内试验、数值仿真和工程检验等方式,开展堆石料爆破块度分布研究,尝试建立一套堆石料爆破块度预测方法。通过现场调查,绘制研究区域的天然节理分布网络图,建立基于原生节理统计的三维节理岩体模型;通过SHPB试验装置获取岩石在冲击荷载作用下的动力学参数,利用Ansys/Ls-Dyna模拟了爆破裂纹的扩展范围;综合原生节理调查信息和爆破裂纹模拟成果,建立调查区域爆后三维节理岩体模型;利用ANSYS输出模型所有岩块的线–面–体数据并编制Matlab块度计算程序,采用基于爆破岩块第5条最长边的块度预测指标,得到调查岩体的预测级配曲线。工程应用表明,综合考虑原生节理和爆破次生裂纹联合切割作用的堆石料级配预测方法基本符合工程实际,且基于爆破岩块第5条最长边指标的级配预测结果要优于等体积球直径指标的级配预测结果,其在江咀料场级配预测中的整体误差为5.5%。研究可为类似工程的堆石料爆破开采提供可借鉴的级配预测手段。     

乡镇企业混凝土试块强度的质量分析

在水泥制品生产企业中,都是以混凝土试块的抗压破坏强度作为梁、板构件的设计强度,它是一个定量参数元。由于试块的破坏强度受各种因素的影响,是一个统计变量。因此,对混凝土试块强度的质量特征进行分析,是企业运用TQC提高产品质量、降低生产成本的科学依据,同时也可反映企业产品的可靠度。我公司与市标准计量局在质量抽检工作中,随机抽查了25个企业,收集到当月487     

混凝土试块强度的检测技术应用分析

在工程施工过程中,混凝土发挥了重要的作用,是保证工程施工质量的一个关键因素。在对工程的施工质量进行检验的过程中,包括一个重要的检验环节,就是对混凝土试块强度的检测。对混凝土试块的强度进行检测的时候,可以应用不同的检测技术,例如,我国混凝土试块强度的检测技术,主要包括回弹法、超声波法、超声回弹综合法和试块法等。这些不同的检测技术,在应用过程中具有不同的特点。因此,在检测混凝土试块强度的时候,可以根据实际的施工需要,结合不同检测技术的特点,选择合适的检测技术进行应用,可以有效的保证施工的质量。     

节理介质断裂控制爆破裂纹扩展的动焦散 试验研究

为研究闭合和张开节理对切缝药包断裂控制爆破裂纹扩展规律的影响和裂纹扩展机制,采用有机玻璃模型,用切缝药包形成初始裂纹,进行爆炸加载下透射式动焦散试验.试验结果表明:2种节理对裂纹扩展影响都很大,初始裂纹都没穿过节理,但在节理两端产生翼裂纹,翼裂纹基本沿原爆生裂纹方向继续扩展;在张开型节理试验中,切缝药包爆炸后25 μs时节理两端出现焦散斑,2条翼裂纹最长只有2.5 cm;闭合型节理则在1 μs时产生焦散斑,比张开型产生的时间早了24 μs,翼裂纹最长达5.6 cm.2种试验中翼裂纹尖端复合动态应力强度因子呈由小变大再变小振荡变化的趋势,初始阶段动态应力强度因子低于,闭合型应力强度因子峰值为1.72 MN/m3/2,大于张开型峰值1.28 MN/m3/2.研究结果可为节理岩体定向断裂控制爆破提供理论依据.     

工程的休温表——试块

<正>近年来,一些人在工程上弄虚作假,就连小小的试块都没有被放过,使试块的测试抗压强度与实际构件不符,惯用的手法是:试块制作吃"小灶",做试块不按规定随机取样,使试块强度不具有代表性;在现场做试块的一盘混凝土中采用减少砂、石子,增加水泥用量,减少用水量;更有甚者,     

谈混凝土试块抗压强度的深度分析

通过对混凝土试块抗压强度的深度分析,得到混凝土抗压强度的分布情况,找到管理、材料、技术措施、作业队伍、技术人员等多方面存在的问题,找到影响工程质量的因素,也为管理的针对性和细化提供了依据。     

平行双裂缝圆盘试样裂纹扩展过程的尺寸效应试验研究

针对含多条裂缝不同尺寸的岩石受载时内部裂纹扩展及贯通存在尺寸效应的问题,制作了直径分别为50,100,150和200 mm的平行双裂缝砂岩圆盘试样,其厚度、裂缝长度和裂缝间距随直径等比变化。在GCTS RTX–3000试验机上对圆盘试样进行静态加载试验,采用声发射(acoustic emission,AE)和数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术对试样的裂纹扩展过程进行监测。结果表明：随试样尺寸的增加,破坏载荷呈线性增长趋势,预制裂缝对试样承载能力的削弱作用增强,试样破坏单位体积消耗的能量逐渐减小;多裂纹扩展存在相互竞争机制,裂纹的起裂顺序决定着扩展方向,直径50,100和200 mm的试样裂纹扩展具有同方向性,直径150 mm的试样裂纹相向扩展;通过AE准确反映了试样内部的损伤演化过程,运用DIC技术将裂纹扩展过程数值化,能够精确分析裂纹的张开位移和扩展速度;不同尺寸试样裂纹扩展速度的变化规律相似,即裂纹以一个较低的初速度开始扩展,并在很短的距离内达到峰值速度,之后扩展速度急剧下降,末段裂纹扩展速度缓慢减小并趋于稳定。     

DDARF中锚杆失效及收敛判据的研究

DDARF成功实现了模拟岩体裂纹萌生、扩展、贯通、破碎的全过程，但缺乏有效的锚杆失效判据和程序计算收敛判据。针对锚杆体的拉断破坏，采用最大拉应力准则，并在VC++平台下程序实现；针对锚杆体的滑脱失效，采用莫尔-库仑准则对灌浆体强度进行判断，并程序实现；针对程序计算的收敛判据，采用前后两步位移差与当前步位移比值小于某个极小值的方法，并程序实现，同时考虑了松弛因子对收敛的影响。将DDARF中锚杆的失效判据及程序计算收敛判据与室内试验进行对比，并应用到工程算例中。结果表明，DDARF中锚杆的失效判据和程序计算的收敛判据是有效的，能提高计算的效率和精度，为工程中特殊部位的支护提供参考；合理的松弛因子有助于程序计算的收敛，作者建议DDARF中松弛因子取值1.4～1.8较为合理。     

岩石材料裂纹尖端起裂特性研究

 通过综合考虑Williams展开式中奇异应力项和非奇异应力项(T应力),运用断裂力学方法深入探讨远场拉–压、压–压应力组合下裂纹尖端起裂特性。在最大周向应力准则中考虑T应力的影响作用,并将其作为拉伸破裂判据;在剪切破裂方面,提出考虑法向应力影响的最大剪应力准则。通过对拉伸和剪切破裂发生条件的探讨,进一步阐明剪切破坏与裂纹倾角、内摩擦角、抗拉强度、黏聚力等参数之间的关系。研究结果表明,Williams展开式中非奇异应力项对于裂纹起裂角有重要的影响,所提出理论比传统理论计算的起裂角与实验结果更加吻合。随着内摩擦角的增大,剪切破裂减弱而拉伸破裂增强。随着黏聚力增大或者抗拉强度降低,拉伸破裂增强而剪切破裂减弱。     

土坝裂缝开展的无单元法数值模拟

结合压实黏土拉伸状态下的脆性断裂模型和弥散裂缝理论,提出了点插值无单元法模拟土石坝坝体裂缝开展过程的数值计算方法。当压实黏土达到其抗拉强度后,在每个积分点建立各向异性刚度矩阵,并构造了平面应变条件下考虑压实黏土脆性开裂的无单元与有限元耦合的计算模式。开发的结点自动加密技术对坝体的拉应力区域进行自动结点加密,并根据可视准则确定无单元结点的影响域。以最小结点间距为开裂步长,通过对坝体裂缝离心模型试验的模拟计算,检验了脆性断裂模型和无单元算法对土体拉伸裂缝发展过程的适用性。     

不容忽视的建筑物等电位联结

对总等电位联结、局部等电位联结、辅助等电位联结等几种建筑物等电位联结的具体做法进行了介绍,并详细阐述了等电位联结的作用,以防止因建筑物内出现电位差而导致事故的发生,消除安全隐患。     

静水压力环境下混凝土裂缝扩展长度试验研究

混凝土裂缝扩展一直是工程界研究的热门课题,而水压下混凝土裂缝扩展的研究对于混凝土坝的安全运行有着极为重要的作用。基于此背景,开展了大型混凝土试件在水压装置作用下的裂缝扩张长度的研究,通过全桥应变连接的试验方法和双K断裂理论,分别得到了裂缝扩展长度,并根据对应长度计算了失稳断裂韧度和黏聚断裂韧度。结果表明裂缝扩展长度在两种方法下的误差较小。断裂韧度的最大误差相对较大,但平均误差仍在工程允许范围内。     

岩体节理网络模拟技术研究

节理在岩体分布中具有随机性，为了讨论这种不确定性分布特征，建立了一个岩体节理网络的计算机模拟方法。该方法考虑了节理分布的不均匀性、方向性和成带性特点，采用非平稳态随机过程模拟节理间距，并通过Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法产生仿真的节理网络，还给出了模拟实例。     

节理岩桥裂纹扩展的热红外前兆信息研究

由于岩质边坡内部锁固段岩桥应力聚集较高,含节理的岩质边坡易发生突发性失稳。对含不同岩桥长度花岗岩试件开展单轴试验,采用红外热像仪全程监测,研究岩质边坡破裂前的热红外热像和温度变化特征,并借助声发射和高速摄像机分析裂纹开展源、裂纹扩展趋势、声发射特征及演变机制。研究表明:岩桥试件破裂前存在两种热红外前兆,未来破裂处热像异常前兆和热红外平均温度-时间曲线异常;热红外前兆出现时间提前于声发射前兆,随着岩桥长度的增加,热红外前兆提前性变得更为突出;下部预制节理裂隙尖端处的热像变化可以预测未来裂纹扩展方向,定位表面裂纹开展源头;利用断裂力学应变能密度因子理论,揭示了单轴应力状态下岩桥长度对起裂扩展的影响机制。热红外前兆相较于其他前兆形式更提前可靠,采用红外热像仪监测岩桥试件破裂前的变化特征,研究结果为节理岩质边坡的防治提供理论依据。     

插口组合式空心墙体砌块

研制了一种力学性能优良、凝结硬化快、能耗小、成本低、可方便安装水、电、气、通讯等管线的插口组合式空心墙体砌块。介绍了插口组合式空心墙体砌块的结构、原材料组成、配方、生产工艺、产品性能、适用范围及施工、安装方法。空心墙体砌块主体材料是氧化镁、氯化镁,但由于采用了合适的添加剂,克服了一般氯氧镁材料的耐水性差、遇水后质量与强度大幅度下降的缺陷。     

岩体中弹性波传播尺度效应的初步分析

含缺陷岩体具有尺度效应,此类岩体中传播的弹性波也有尺度效应。对现场测点 EC37-201-06 ,在 3.0 ´ 3.2 m² 的范围内采用动态有限元方法进行了 15 种尺度的弹性波传播规律的分析研究。对现场测点 EC37-101-06 ,在 1.2 ´ 1.2 m² 的范围内采用准静态有限元方法进行了 60 种尺度的弹性波波速与围压及计算尺度的关系的计算分析。前者采用了射线理论分析思想,而后者采用等效介质分析思想,得到了相应的弹性波的尺度效应,但二者规律有差异。为建立二者间的联系,也为了工程应用,基于量纲理论分析方法,给出了一个半理论的波速与入射波频率的计算公式。与现场声波和地震波测试结果,以及考虑随机分布单节理散射模型的计算结果进行比较,初步分析结果表明,此公式基本可行。