分离式复合土工膜鼓胀变形的膜布复合规律

分离式复合土工膜广泛应用于平原水库全库盘水平防渗工程中。为研究鼓胀变形及破坏时其中土工膜和土工布的作用规律,基于环向约束球形鼓胀变形模型,利用室内鼓胀变形试验和层状复合材料理论方法,分析了分离式复合土工膜（两布一膜250/0.4/250）的鼓胀变形及破坏特征、鼓胀压力和应力的膜布复合规律,并探讨了该规律的初步应用。结果表明：由于土工布的透水透气性,分离式复合土工膜发生鼓胀变形时,与压力介质接触的最下层土工布为鼓胀变形无效层,其上方的土工膜和土工布为鼓胀变形有效层;有效层中最上层土工布首先发生裂口型破坏,土工布破坏后土工膜也会瞬间破坏;分离式复合土工膜的鼓胀压力（含胀破压力）等于有效层土工膜和土工布的鼓胀压力之和,应力（含胀破应力）等于有效层土工膜和土工布的应力与其相应厚度百分比的乘积之和,胀破高度和胀破应变与单层土工布的近似相等;有效层土工膜/布材料本身的应力越大,所组成的复合材料应力也越大;有效层中某一材料厚度百分比越大,复合材料应力越接近该材料的应力值,且接近的快慢程度与有效层材料之间的应力差值大小成正比。对于不同规格、类型基础材料组合成的不同种分离式复合土工膜,研究结果有助于确定其鼓胀变形力学特性,并能为实际应用中的材料选型提供参考。     

焦炭塔鼓胀变形分析与安全评定

对发生明显鼓胀变形的焦炭塔进行了表面检查、筒壁厚度测量、X-射线检测(RT)、渗透检测(PT)、硬度测定、机械性能测试、化学成分分析、金相分析。并按照GB150—89《钢制压力容器》国家标准中有关低中压薄壁容器的规定,对其筒壁厚度、筒壁应力、许用操作压力进行了校核。检测和分析结果表明,筒体的最大鼓胀量已达到260 mm;材质显微组织发生了中度球化,其球化级别为4级。但在筒壁厚度、筒壁应力、以及最大允许操作压力方面都有很大的安全裕度。该焦炭塔完全可以在严格遵守规定的操作条件下,监控使用一个检修周期(即3 a)。     

土工布加筋粗颗粒土变形与强度特性试验研究

对不同土工布加筋层数的粗颗粒土试样进行常规三轴固结排水剪切试验,探讨试样加筋层数（简称筋数n=0～3）对粗颗粒土变形、强度特性的影响。结果表明：筋数n每增加1,不同围压下试样破坏时的轴向应变增大0.91%～2.00%,土体韧性增强,筋材可抑制试样的侧向变形;不同围压下,平均筋数n每增加1,试样变形模量增大5 378 kPa。加筋能够增大相变时的体积应变;在p-q平面内,同一筋数n下的相变点和破坏点均可用直线拟合。粗颗粒土的强度指标总体随筋数的增加而增大。对线性指标c和非线性指标φ₀、Δφ,其随试样筋数n的变化均可近似用直线表示;n每增加1,内摩擦角φ''增大1.75°。最后提出一个方便表述加筋量多少的指标-加筋疏密指数I_R,并给出三轴试验获得I_R的方法。整理发现试样黏聚力c及准黏聚力Δc（加筋土比素土黏聚力的提高量）与I_R均可用直线拟合;I_R每增加1 m^-1,c和Δc分别提高9.1和13.5 kPa。利用该参数对三轴试验下砂土、黏土和粗颗粒土加筋对其强度提高的效果进行总结分析,加筋对不同土c提高量差异显著,I_R每增加1 m^-1,砂土、黏土和粗颗粒土c分别提高0.07、0.50和8.75 kPa。基于准黏聚力原理,建立c及Δc与I_R的关系,可根据该公式直接估计土体加筋后的黏聚力或准黏聚力。     

环向有效约束条件下破裂岩体承载变形特性分析

在实验室里进行了环向有效约束条件下的破裂岩体承载变形试验,分析了破裂岩体承载过程中的变形特性.结果表明,随环向约束力和轴向应力状态的提高,破裂岩体的体积应变由初始破裂后的膨胀转化为压密,岩石的再破坏导致轴向应力出现较大幅度的起落;当环向约束力趋于稳定后,轴向应变和环向应变均显著增长,破裂岩体的体积应变又由压密状态逐步又转化至体积膨胀,而轴向应力逐步维持在一个稳定的应力状态;破裂岩体的再破坏不会导致最终极限承载能力的降低和变形量的显著增加.     

隧道围岩岩体变形破坏数值力学试验

该文通过对围岩岩体开展数值力学试验,在确定连续微元尺寸δc,并获取该围岩岩体各项基本力学参数的基础上,进一步研究了该围岩岩体的破裂过程,重点讨论了该围岩含单条横向节理和单条竖向节理岩体的变形破坏特征。     

膨胀土膨胀变形时程特性研究

为研究膨胀土膨胀变形随时间的变化,进行了2组南宁膨胀土室内单向浸水膨胀试验和膨胀土桩基灌溉模拟试验,分别对有荷、无荷膨胀土的线胀率的时程特性和基桩桩周膨胀土变形的时程特性进行了较长时间的研究.研究发现,尽管土样的初始含水量及干密度不同,但土样有荷膨胀变形的时程特性具有相似的规律:有荷(大于50 kPa)情况下,土样线胀率1gδ与时间t曲线可分为3个阶段,且该曲线可以用指数关系进行精准描述;无荷膨胀土膨胀率1gδ与t的关系用对数函数拟合更为精确;对桩基模拟试验结果进行分析和数值拟合,建立了考虑时间因素的桩周土隆起量的指数函数关系式,为进一步研究桩一土共同作用奠定了试验基础.     

岩样三轴压缩过程中的环向变形

研究了岩样三轴压缩过程中环向变形比轴向变形更早、更快地偏离线弹性状态的原因，给出了确定泊松比的方法．实验发现岩样的轴向和环向塑性变形之间具有线性关系，并从材料的剪切破坏机理进行了解释．     

大变形巷道锚杆的力学特性

通过现场和实验室试验对大变形巷道锚杆的力学特性进行了测试 ,揭示了锚杆与围岩相互作用全过程 :初撑→增阻→恒阻→降阻直至失效 ,论述了锚杆阻力下降和失效是大变形巷道锚杆支护所具有的基本规律 .为此 ,对 FLAC3.3中锚杆单元模型进行了修正 ,使其具备模拟锚杆损伤软化的功能 ,并将其成功地应用于工程实践     

复杂应力条件下岩石的拉剪变形及破坏准则研究

根据不同围压条件下的粉细砂岩三轴压缩全程试验,分析了围压对砂岩峰值强度和破坏方式的影响,研究了压缩过程中砂岩的拉、剪变形随围压的变化规律。结果表明:粉细砂岩峰值强度与围压的关系是一条有拐点的折线,围压低于拐点对应的临界围压σ3L时,粉细砂岩的破坏方式仍为剪切破坏,但其强度受到张拉变形影响而低于Coulomb准则的计算值,岩石破裂面与最小主应力夹角大于(45°+φ/2);围压高于σ3L时,粉细砂岩的破坏仅受剪切变形控制,张拉变形对强度的影响可以忽略,岩石进入完全剪切破坏状态,破裂面角度与(45°+φ/2)吻合。在此基础上,提出了反应砂岩破坏过程中张拉应变和剪切应变相互关系的指标值ft/fγ,并据此推导了砂岩在不同围压下的强度准则,与实际情况较为吻合。     

土体压缩-回弹变形特性试验研究

针对地面沉降中土体变形问题,开展了不同土体(砂土、粉土和黏土)在不同状态下的压缩-回弹试验,结合相关土体变形机理的研究,对不同土体的压缩-回弹特性进行了研究。主要结论如下:砂土的压缩变形最为显著,其次为粉土,最后为黏土。砂土的变形呈现出初期变形小,后期变形大的特点。粉土和黏土则相反,两者的变形主要发生在前期。三种土体的变形均主要为不可逆变形,其中黏土的变形存在着明显的滞后性。砂土的变形主要来源为砂土结构的重塑,黏土则来自于结构的重塑和水分的重分布,粉土则与黏土相似。     

球形塑性壳在局部撞击载荷下的动态破坏分析

目的研究球形塑性壳在撞击载荷作用下的动态破坏行为．方法通过引入等度量变换,给出了球壳的变形模态;利用能量平衡给出了壳体在撞击载荷作用下大变形动态破坏的运动控制方程;采用ＲｕｎｇｅＫｕｔａ方法求解了该运动控制方程．结果给出了冲击力,窝陷半径和中心点位移随时间的变化关系以及最大窝陷半径、最大中心点位移和最大冲击力随弹体速度的变化关系．结论本文结果与实验结果有比较好的一致性．     

Deformation and Failure of Polymer Bonded Explosives

The deformation and failure of pressed polymer bonded explosives under different types of loads including tension, compression and low velocity impact are presented. Brazilian test is used to study the tensile properties. The microstructure of polymer bonded explosives and its evolution are studied by use of scanning electronic microscopy and polarized light microscopy. Polishing techniques have been developed to prepare samples for microscopic examination. The failure mechanisms of polymer bonded explosives under different loads are analyzed. The results show that interfacial debonding is the predominant failure mode in quasi-static tension, while extensive crystal fractures are induced in compression. With the increase of strain rate, more crystal fractures occur. Low velocity impact also induces extensive crystal fractures.     

石板冲击凿入的变形与破坏规律研究

对花岗岩板进行了低速冲击凿入实验．实验表明：石板在冲击凿入时主要产生径向裂纹和锥形裂纹，径向裂纹由侵入点的背面向外向正面发展，锥形裂纹由冲击点向背面发展；径向裂纹主要是由局部挠曲产生的，锥形裂纹是由赫兹接触拉应力产生的．由于石板的尺寸有限，锥形裂纹可以发展到石板背面，石板上被冲出小锥体；径向裂纹可以导致石板整体破坏．由于局部挠曲和破裂的相互斗争，石板的冲击凿入载荷-侵深曲线为双驼峰形．     

三轴加卸载下花岗岩脆性破坏及应力跌落规律

基于2种卸荷应力路径和常规三轴压缩试验,研究了加卸载条件下花岗岩的变形破坏及应力脆性跌落特征。卸荷条件下岩石变形主要是向卸荷（主）方向回弹或拉伸变形为主,而非或次卸荷方向的塑性变形很小,峰后应力应变曲线呈现明显的脆性特征。而加载条件下岩石以轴向压缩变形为主,且压缩塑性变形随围压增大而增大;卸荷条件下破坏岩石各种级别的张拉裂缝较多,张裂面一般垂直于卸荷主方向,高初始围压时双向卸荷甚至在次卸荷方向也可产生环形张拉裂缝。破坏围压较高时破裂面剪性特征相对明显,但剪性裂面一般追踪张性破裂面发展而成,并在剪切面两侧发育较多微张裂缝。而相对较高围压下常规三轴压缩岩石一般为剪切破坏,张性裂缝很少;常规三轴压缩岩石的应力脆性跌落系数随围压的增大而增大,而在卸荷条件下却随初始围压的增大而减小。相同初始围压时,卸荷条件下比加载时的应力脆性跌落系数小得多,方案Ⅱ在初始围压达到30 MPa时甚至出现负值,应力脆性跌落系数R依次为：RⅢ〉RⅠ〉RⅡ。     

磷块岩三轴压缩破坏特性与声发射规律的研究

采用应力加载系统和声发射测试系统,研究了三轴压缩试验中磷块岩裂纹破坏特性及声发射活动规律. 试验及分析研究表明:磷块岩三轴声发射加载全过程可分为裂隙压密阶段、弹性压缩阶段、裂纹初级扩展阶段、裂纹剧烈扩展阶段、宏观破坏阶段;磷块岩声发射事件在其强度最大阶段和宏观破坏阶段均有产生;磷块岩声发射事件数随着围压从2 MPa增加到4 MPa而减少.     

深部巷道围岩破裂模型试验变形量测研究

针对地质力学模型试验内部变形难以精确量测的难题,以深部巷道围岩破裂模型试验为基础,在模型中布置了布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器,对巷道围岩内部的应变和位移进行监测,并布置了电阻应变砖进行对比分析.研究成果表明:1)电阻应变砖、布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器测得的围岩内部变形规律基本一致,将光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器应用于模型试验的内部变形量测是可行的;2)光栅尺位移传感器精度可达到0.001 mm,且具有制作简单、稳定性强、不易损坏等优点,在模型试验中具有广泛的应用前景;3)3种量测手段均揭示出深部巷道围岩内部变形呈现波峰与波谷交替变化,这与模型断面出现的破裂区与非破裂区交替破裂现象相吻合.     

地震荷载作用下陡倾角顺层开挖斜坡的变形破坏模型试验

在汶川地震灾区,顺层陡倾斜坡是一类地震山地灾害非常发育的斜坡类型,而开挖往往加剧了斜坡的地震山地灾害。为了重现斜坡的变形破坏过程,分析斜坡在地震荷载作用下的变形破坏规律。选取平武县平通镇桑树坪滑坡所处斜坡作为顺层陡倾角开挖损伤斜坡的典型实例,进行地震荷载作用下变形破坏的室内物理模型试验。结果表明,开挖加剧了斜坡在地震荷载作用下的变形破坏。从破坏形式来看,顺层陡倾斜坡的坡变形破坏兼具崩塌和滑动二者特征,与野外调查结果吻合。从整个变形破坏过程来看,可以划分为以下阶段:a.地震初始阶段,此阶段开挖呈契形体岩层在地震作用下沿层面微小滑动,坡脚应力剧增;b.开挖岩层坡脚溃曲阶段;c.全面下滑阶段;d.岩层滑动受阻-倾倒阶段。     

地震荷载作用下二元结构反倾开挖斜坡的变形破坏模型试验

选取彭州市龙门山镇王家坪滑坡所处斜坡作为二元结构反倾开挖损伤斜坡的典型实例,进行了地震荷载作用下变形破坏的室内物理模型试验。结果表明,开挖加剧了斜坡在地震荷载作用下的变形破坏。从破坏形式来看,反倾斜坡的坡变形破坏分为2个部分,一为浅表覆盖层的整体滑动,二为反倾岩层受浅表覆盖层滑动牵引而发生倾倒—崩塌,与野外调查结果吻合。从整个变形破坏过程来看,可以划分为以下阶段:地震初始阶段(浅表覆盖层与基岩接触面逐渐贯通过程)—浅表覆盖层滑动启动阶段—浅表覆盖层全面滑动及基岩牵引—倾倒阶段。试验重现和揭示了斜坡的变形破坏过程和规律。     

水库冰盖在升温膨胀下的极限破坏

以黑龙江省红旗泡水库冰盖极限破坏过程的现场观测和模拟试验结果为依据,分析了破冰槽限制冰压力的力学机理,论证了冰盖的变形破坏过程,通过简化的计算模型得到了冰盖的极限破坏力。分析结果表明,传统的破冰槽可使1 m厚的冰盖极值冰压力至少降低40%。