下期内容预告

下期《岩石力学与工程学报》将主要发表下列内容的文章:(1)基于激发极化法的隧道含水地质构造超前探测研究;(2)大型洞室边墙松弛劈裂区的实验室和现场研究及反馈分析;(3)低温及冻融环境下岩体热、水、力特性研究进展与思考;(4)深部岩体分区破裂化现象数值模拟;     

粗粒土与结构接触面的静动本构规律

进行了系统的粗粒土与结构接触面静动力学试验以研究其本构规律。基于试验得到的宏观和细观测量结果,归纳总结了粗粒土与结构接触面静动力学特性的五条基本规律,即:(1)抗剪强度与法向应力近似成线性关系;(2)在一条法向应力不变条件下的单调剪切应力路径中,剪应力随着剪应变的增加而不断增长并趋向于一稳定值;(3)剪胀体应变由不可逆性和可逆性的体应变分量构成,可逆性剪胀体应变表现出明显的接触面异向性,与剪胀体应变有关的剪应变在总剪应变中所占比例在不同剪切阶段是不同的;(4)压缩性随着法向应力的增大而逐渐降低;(5)受载过程中发生物理状态及力学特性的演化并逐渐趋于稳定。     

动载作用下煤体损伤特性的电磁显现特征

电磁是煤岩动力灾害预测的重要手段,掌握电磁信号特征与煤体损伤程度间的关系是灾害预测的关键。通过原煤SHPB试验及瞬变电磁监测,分析煤体冲击破裂过程中的电磁信号(0~3 k Hz频段)特征,从破裂耗能及破碎程度两方面分析试件损伤特性,并探求电磁信号特征(幅值、能量)与煤体破裂损伤特性间的关系,研究发现:(1)分形维数与最终破裂程度规律相似,利用分形维数来定量评价煤体破裂程度是可行的;(2)煤岩冲击破裂电磁信号呈瞬时脉冲状,持续时间仅为微秒级,信号幅值及能量总体随着破碎程度的增大而增大;(3)煤岩冲击破裂电磁信号的幅值及能量与其损伤程度(分形维数)符合较好的线性关系,利用电磁信号特征监测煤岩损伤程度是可行的;(4)受煤岩材料固有缺陷的不确定性及共振破坏现象的影响,煤岩的损伤程度与冲击耗散能间的相关性较弱。研究成果对于利用电磁信号特征评价煤体损伤程度进而预测动力灾害的发生具有重要意义。     

高温高压下花岗岩中钻孔围岩的热物理及力学特性试验研究

 采用自主研制的20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机,对f 200 mm×400mm的花岗岩体内含f 40 mm的钻孔在600 ℃以内及6 000 m埋深静水压力下钻孔围岩的热弹性变形进行深入的试验研究。根据热弹性变形试验结果反演计算出高温高压下钻孔围岩的热物理及力学特性参数,并对钻孔围岩的热物理及力学参数进行认真细致的分析。研究结果表明：(1) 高温不同埋深应力下钻孔围岩的热变形可分为3个阶段：低温热变形微弱阶段,中高温热变形快速增长阶段,高温热变形平稳阶段,且埋深(即应力大小)对于钻孔围岩的热变形具有明显的影响;(2) 高温高压下含有钻孔的花岗岩体以剪切方式破坏,花岗岩体在经历500 ℃～600 ℃的高温仍呈现出脆性特征,岩体破坏的条件为6 000 m埋深静水压力,600 ℃左右;(3) 高温下钻孔围岩的弹性模量随温度的升高呈负指数规律减小;(4) 高温下钻孔围岩的泊松比随温度的升高总体呈增大的趋势;(5) 高温不同埋深应力下钻孔围岩的热膨胀系数不同,埋深对钻孔围岩的热膨胀系数具有很大影响。研究结果可为高温岩体地热开发深钻施工及钻井围岩稳定性维护提供理论依据与技术储备。     

察尔汗盐湖地区盐渍土微观结构及其力学特性

为探明察尔汗盐湖区盐渍土的微观结构特征及其力学特性,对原状氯盐渍土进行电镜扫描、力学强度试验,从微观结构上分析了盐渍土的力学特性,提出了察尔汗盐湖区盐渍土微结构的连结形式,并将研究结果与新疆板块状盐渍土相关研究成果进行了对比。结果表明: (1)盐渍土微结构连结有三种形式:①点接触,②堆叠接触,③晶体胶结;(2)不同含盐量的盐渍土微观结构形式不同。盐晶体的胶结作用是影响其力学特性的显著因素;(3)无侧限抗压强度显著变化的含盐量拐点为45.74%;(4)青海察尔汗盐湖盐渍土属细粒土,其颗粒胶结作用随含盐量的增加而增强,其力学特性也在不断提高。而新疆板块状盐渍土属粗粒土,土颗粒胶结作用和力学强度随着含盐量的增加先增加后减小,存在一个最佳含盐量峰值,这是两地区盐渍土微结构和强度变化特性最显著的区别。     

下期内容预告

正下期《岩石力学与工程学报》主要发表下列内容的文章:(1)裂隙岩体地下工程稳定性研究发展趋势;(2)不同温差冻融后砂岩蠕变特性及分数阶损伤模型研究;(3)不同频率增幅疲劳荷载下双裂隙花岗岩破裂演化声发射特性与裂纹形态研究;(4)动荷载与地应力对岩石响应特性的影响试验研究;(5)应力波作用下含大型结构面岩体垮塌动力失稳机理;(6)基于循环加卸载的矿物定向排列致各向异性岩石损伤演化规律—以黑云母石英片岩为例;(7)连续充填型结构面峰前循环破坏特征及再载强度特性试验研究;(8)隧道断层带注浆加固围岩体爆破动力损伤特征。     

600 ℃内高温状态花岗岩遇水冷却后力学特性试验研究

 通过对600 ℃内高温状态花岗岩遇水冷却后的力学特性试验研究及花岗岩体遇水热破裂劣化机制的探讨,发现高温状态花岗岩遇水冷却过程中,由于岩体内温度急剧变化,岩体内产生热破裂或热冲击现象,岩体力学性能劣化,从而导致超声波速、单轴抗压强度、抗拉强度及弹性模量随温度逐渐减小。具体表现为：(1) 高温状态花岗岩遇水冷却后超声波速随着经历温度的升高呈负指数函数关系降低;(2) 花岗岩经过高温遇水冷却处理,峰值应力和峰值应变及其单轴抗压强度都受到很大影响;(3) 高温状态遇水冷却处理对花岗岩的抗拉强度影响明显,抗拉强度随温度的变化规律符合负指数函数关系;(4) 高温状态花岗岩遇水冷却后其弹性模量随温度的升高呈负对数规律减小。     

非饱和砂质黏性紫色土固结特性研究

土体变形和地基沉降一直是土力学研究的热点问题之一,干密度和基质吸力是非饱和土体压缩变形的两个重要影响因素。为研究广泛分布于西南三峡库区非饱和砂质黏性紫色土的压缩特性。利用GDS非饱和土高级固结试验系统,对非饱和砂质黏性紫色土进行一维侧限压缩试验,研究初始条件改变对紫色土的压缩特性的影响和规律,并提出相关模型。研究结果表明：(1)e–lgp曲线可以分解为两部分,两段变化情况的不同,干密度的增加会抑制土体压缩;(2)不同干密度的e–lgp曲线会在随着净竖向压力的增加中,孔隙比会在某一区域集中;(3)提出吸力压缩系数Qsi,建立与吸力和沉降量间的模型,并对地基沉降量进行预估;(4)从影响机制分析,吸力及密度的增加,都以不同方式,不同程度上缩小土颗粒间孔隙空间。进而影响土体压缩。研究结果可以为紫色土地区建筑,道路的地基设计和地基处理提供一定的参考价值。     

粉煤灰充填材料早龄期物理力学特性及其水化过程分析

 针对粉煤灰充填材料早期强度低、变形量大、流动性差、泌水严重等缺陷,基于电阻率法和力学特性测试法研究3种配比粉煤灰充填材料早龄期的体积电阻率、孔隙溶液电阻率、单轴抗压强度和弹性模量随时间的变化规律;结合充填材料初始孔隙度和1 d孔隙度的测试结果,对孔隙度随时间的变化规律作进一步分析。结果表明：(1) 材料的体积电阻率随时间呈升高、降低、再升高的变化规律,孔隙溶液的电阻率随时间呈先急剧下降后趋于稳定的变化规律,但材料的电阻率变化在时间上和数值上受粉煤灰掺量的影响;(2) 材料的单轴抗压强度和弹性模量随水化时间的延长而增大,随粉煤灰掺量的增加而降低;(3) 材料的孔隙度随水化时间的延长呈负指数规律降低,随粉煤灰掺量的增加先降低后增加;(4) 在水化后期,材料的单轴抗压强度和弹性模量与其体积电阻率呈对数相关;(5) 材料早龄期的水化过程可分为吸附期、溶解期、凝结期和硬化期4个阶段。研究结果为进一步了解、改善粉煤灰充填材料早龄期的物理力学特性和实现材料特性的无损检测提供了一定的理论与应用参考。     

湿压剪条件下黄土的结构屈服与强度特性

针对黄土的典型结构性特征,以常规三轴试验为手段,研究了黄土的结构性宏观力学反应及结构屈服与强度特性,研究结果表明:(1)在湿压剪应力作用下,土骨架被扰动、颗粒之间的联结被削弱,土稳定状态从亚稳定状态逐渐向稳定状态过渡,结构性降低;(2)在湿压减应力作用下,由于结构性黄土对水的特殊敏感性,结构性黄土的剪切屈服点向正常固结土的剪切屈服线移动,当这种增湿作用造成解结构性渐变演化过程完成时,结构性黄土的剪切屈服线与正常固结土的剪切屈服线重合;(3)对于结构性黄土而言,同一含水率条件时不同结构性参数p－q偏平面的临界状态线基本互相平行。(4)依据等结构性条件下黄土的结构屈服特性,建立了考虑结构性的摩尔库伦准则及黄土结构强度与应力比结构性参数之间的关系。     

桥梁群桩基础非线性静力计算模型及拟静力试验研究

 线弹性地基反力法(m法)仅适用于正常使用时桥梁桩基础变位较小的情况,但在强震作用下基础的变位较大。为了研究桩基础在地基土及桩身进入非线性状态下的水平承载能力及变形特性,通过群桩基础缩尺比例模型,采用拟静力试验研究桩基础的破坏机制、承载能力、变形性能以及滞回特性。提出水平荷载作用下群桩基础的非线性静力计算模型,在该模型中采用分布PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性,采用美国API规范给出的p-y曲线、t-z曲线以及q-z曲线模拟地基土的非线性(其中,p为桩侧土水平抗力,y为水平位移,t为桩周土竖向摩阻力,q为桩端土竖向抗力,z为桩土竖向相对位移)。研究结果表明：(1) 本文提出的分析模型与模型试验结果吻合较好;(2) 可采用Clough退化双线性模型模拟桩基础的滞回特性;(3) 桩身受力薄弱部位在桩顶以下0～4倍桩径范围内。研究结果可为应用能力谱法评价桩基础的抗震性能提供参考。     

下期内容预告EI北大核心CSCD

下期《岩石力学与工程学报》主要发表下列内容的文章:(1)Hoek-Brown强度准则研究进展与应用综述;(2)基于地应力现场实测与开采扰动能量积聚理论的岩爆预测研究;(3)Boom Clay蠕变特性研究;(4)锚固深度对双排抗滑桩力学性能影响;(5)三向高应力状态下深埋大理岩变形特性试验研究;(6)层状盐岩细观孔隙特性的实验研究;     

粉质土工程特性试验研究

提出利用路测仪为主要加压设备,渗透性良好的土工布为缓冲层的粉质土试样压实试验、渗透试验制备方法,以粉质土土料为样本,通过颗粒分析、标准击实和静力压实、抗剪强度、渗透及沉陷(压缩)试验,对水成粉质土的力学特性进行详细探讨。研究结果表明:(1)级配不良的粉质土的击实曲线存在多峰值现象,其压实性能不完全由试样的颗粒级配决定,与液限有关;(2)粉质土压实试样的内摩擦角在饱和度为50%～80%时变化不大,在其他区域内变化急剧;(3)粉质压实土兼有砂土和黏土的渗透性,其渗透系数随含砂量的增大而增大;(4)粉质压实土在荷载作用下绝大部分沉陷量在加荷后的短时间内产生,与其孔隙比关系不大,而与土体的矿物成分有关。     

软硬互层岩体力学及变形特性的离散元模拟

采用离散元软件PFC2D模拟软硬互层岩体渐进破裂过程,研究倾角、软硬层厚比和围压对其力学特性及变形特性的影响。研究结果表明：(1)软硬互层岩体抗压强度、黏聚力、内摩擦角和弹性模量随岩层倾角的增加先减小后增大,随围压的增加逐渐增大,随软层厚度的增加逐渐减小;(2)软硬互层岩体强度与其单结构面理论强度分布规律大致相同,但实际强度没有保持不变的倾角范围,且在最不利破坏倾角α=π/4+φ_j/2附近的变化幅度也没有单结构面理论强度明显;(3)硬层中生成贯穿层理面裂隙所需应变随软层厚度增大,增大岩体裂隙数量发展速度随岩体倾角的增加先增加后减小,在45°或60°时达到峰值,围压增大,岩体裂隙发展越充分;(4)软硬互层岩体在岩层倾角0°时为贯穿层理面的张剪破坏,在30°～60°时为沿层理面的剪切滑移破坏,90°时为沿层理面和局部贯穿层理面的复合张剪破坏;(5)围压的增大会诱发岩体发生剪切破坏,而软层厚度的增加可增强岩体破坏时的完整性。     

下期内容预告

正下期《岩石力学与工程学报》主要发表下列内容的文章:(1)跨断层隧道围岩渐进性破坏模型试验及数值模拟;(2)矿山岩体破坏突水非达西流模型及数值求解;(3)隧道围岩的复合结构特性及其荷载效应;(4)基于微震监测的岩爆预测机制研究;(5)Rayleigh波作用下圆形隧洞衬砌横向内力的解析解;(6)深长隧道突水地质灾害三维模型试验系统研制及其应用;(7)评价岩石脆性指标对滚刀破岩效率的影响;(8)复合地层中双护盾TBM与围岩相互作用机制三维数值模拟研究。     

下期内容预告EI北大核心CSCD

下期《岩石力学与工程学报》主要发表下列内容的文章:(1)跨断层隧道围岩渐进性破坏模型试验及数值模拟;(2)矿山岩体破坏突水非达西流模型及数值求解;(3)隧道围岩的复合结构特性及其荷载效应;(4)基于微震监测的岩爆预测机制研究;(5)Rayleigh波作用下圆形隧洞衬砌横向内力的解析解;(6)深长隧道突水地质灾害三维模型试验系统研制及其应用;(7)评价岩石脆性指标对滚刀破岩效率的影响;(8)复合地层中双护盾TBM与围岩相互作用机制三维数值模拟研究。     

粗糙度对硅质板岩–泥岩界面强度与变形特性影响试验研究

为探讨粗糙度对硅质板岩–泥岩界面强度与变形特性影响,利用界面剪切仪开展软–硬岩界面剪切力学特性试验研究,分析界面试样剪切破坏模式、变形特征、强度演化规律,并探讨粗糙度对软–硬岩界面强度影响机制。结果表明：(1)硅质板岩–泥岩界面剪切破坏模式分为界面间剪断、泥岩内剪断以及界面与泥岩混合剪断三类。界面粗糙度越大,试样剪切破坏模式越趋于泥岩内剪断;(2)粗糙度对硅质板岩–泥岩界面剪切变形影响显著,随界面粗糙度增大,其剪切刚度降低、峰值强度点位移增大,表明界面试样剪切破坏前更易变形、剪切破坏时产生的塑性变形量越大;(3)粗糙界面存在显著提升了硅质板岩–泥岩界面抗剪强度,且界面粗糙度越大,其峰值强度与残余强度提高幅度越高;粗糙度大幅提升了界面试样的黏聚强度,但对其摩擦强度提升幅度有限;(4)剪切过程中泥岩不断被硅质板岩粗糙界面铲刮挤密形成“硬化剪切带”,且界面糙度越大,“硬化剪切带”越厚,试样剪断面越趋于泥岩内部。而泥岩抗剪强度大于界面强度,因此界面强度随粗糙度增大而不断提高,且提高幅度受控于剪断泥岩的黏聚强度。     

京城大厦的围护结构

本文以京城大厦的幕墙设计为例,简述和探讨高层建筑中的幕墙特性及设计中需要注意的问题:(1)幕墙与钢框架的关系;(2)幕墙的荷载;(3)幕墙的节点类型;(4)连接措施。本文还介绍了京城大厦幕墙的原型试验结果。     

钻孔埋入式后压浆管桩水平承载特性研究

针对大直径管桩不便于山区输电线路杆塔基础中推广应用等问题,提出了一种钻孔埋入式后压浆管桩技术,通过4根桩的水平静载试验及有限元模拟,对该新型桩的水平承载特性进行了研究。结果表明:(1)试桩的水平承载力极限值和特征值的平均值分别为542.3 kN和345.7 kN,高于同直径打入桩的水平承载力;(2)水平承载力特征值随着灌浆层厚度增大近似线性增大,灌浆层厚度为50～200 mm时,较等直径打入桩提高15.3%～62.4%;(3)桩身弯矩随灌浆层厚度增大而减小,50～200 mm厚灌浆层可减小桩身弯矩32.9%～60.8%;(4)桩身水平位移对土体水平位移的影响区域近似为倒锥形,水平位移影响区域范围随灌浆层厚度增大而增大,但其形状基本不变;(5)灌浆层与管桩间未出现脱离现象,两者始终作为一个整体共同承担水平荷载。本文研究成果对该桩型的研究及推广具有一定的参考价值。     

基于Goodman界面单元的加筋砂土变形破坏有限元数值分析

利用非线性弹塑性有限元,对无加筋砂土和采用光滑铜板的加筋砂土平面应变压缩试验结果进行从小变形到破坏的全过程数值解析.考虑到光滑铜板与砂土之间存在滑移,在有限元分析中采用Goodman连接单元作为界面单元.在有限元分析中还需考虑影响砂土变形强度的诸多特性,包括:(1) 围压大小的相关性;(2) 强度的各向异性;(3) 峰值前应变硬化及峰值后应变软化的非线性特性;(4) 剪胀性;(5) 应变局部化及剪切带形成特性等.结果表明,利用建议的有限元方法得到的加筋砂土平面应变压缩的应变-应力关系与室内试验结果吻合较好,最大应力比和峰值前刚度非常接近试验结果;提出的有限元分析方法可以较准确地捕捉到砂土的剪切带发生、发展状况,合理地模拟加筋砂土的渐进性破坏特性以及加筋材和砂土之间的相互作用机制.