基于细观损伤力学试验的大理岩单轴压缩统计损伤模型

通过对取自四川锦屏大理岩试样进行基于扫描电镜的细观损伤力学全程数字化跟踪试验,并对试验结果进行统计分析,得到在单轴压缩过程中微裂纹间距服从变参数的广义极限分布这一结论。基于此,根据宏、细观损伤力学理论描述损伤的特征,在内变量不可逆热力学理论框架下,应用能量耗散原理建立包含宏细观两个尺度损伤信息的统计损伤模型。最后,应用此模型模拟得到大理岩单轴压缩的应力-应变关系及三个损伤变量的发展过程。研究结果表明,模型应力应变曲线处于试验应力应变曲线包络线内,并且包含细观损伤信息的损伤变量D比由宏观物理力学参数角度定义的损伤变量KD、GD对损伤更为敏感,且三个损伤变量的发展具有明显的阶段性。     

Experimental study on the expansive deformation of red sandstone of Hongshanyao

An experience formula of expansive strain and stone taken from a foundation pit of Hongshanyao Project (HSYP) in Nanjing was described. It is clear that the curve of expansive strain-water content is a logarithm. In the meantime, the relation of expansive strain with time was studied and the importance of expansive stabilization time was illuminated. The experiment results indicated that the water content has a tremendous effect on peak expansive and steady expansive deformation of swelling red sandstone.     

冻融循环作用下卸荷砂岩微观损伤特性试验研究

在"一带一路"倡议背景下,大量岩体工程建设在高寒地区,研究高寒地区岩石在冻融环境下的微观损伤演化规律对分析岩石宏观力学性能具有十分重要的意义。以砂岩为研究对象,开展了冻融循环试验;然后,对经历不同冻融循环次数的砂岩进行三轴卸荷试验,得到破坏断口典型部位的切片;最后,对切片进行扫描电镜试验,统计砂岩微裂纹长度、宽度、面积及方位角等微观损伤信息。试验结果表明:在不同的围压和冻融循环次数条件下,断口微裂纹长度由指数分布演化到对数正态分布,微裂纹宽度及面积分别符合对数正态分布和指数分布,微裂纹方位角变化均无明显规律性。初始围压对断口微裂纹的长度,宽度,面积发育起着抑制作用,而冻融作用一定程度上起着促进作用。此研究成果对损伤岩石的宏细力学性能分析提供了一定科学依据。     

隧洞围岩压力位移反分析原理和方法

对于隧洞支护设计而言，如何确定围岩对支护的作用力十分重要。由于岩体结构特性十分复杂，利用现有的岩体力学模型作出的计算尚不能达到令人满意的结果。考虑到位移量测方法较为简单，花费省， 且结果较可靠， 因此本文将金属支架作为平面弹性结构， 以现场金属支架上量测出测点间的观测值为依据，提出借助自由网平差的伪逆解法，反算出围岩作用于支架上的外荷载     

土-岩二元介质深基坑吊脚桩支护优化设计

基于深圳观澜河深基坑工程,采用大变形数值模拟方法,分析了吊脚桩的力学性能与变形稳定性。结果表明:吊脚桩上部不同倾角锚索锚固效果顺序为20°>25°>15°;坑壁横向位移随着下部桩体嵌岩部分桩前预留平台宽度增加而逐渐减少;位移监测结果与计算结果吻合较好。最优化分析表明,上部锚索倾角为20°、桩前预留平台宽度为1.2 m 时锚固支护效果最好。     

地下有压隧洞蠕变及其稳定性分析

对于地下有压隧洞,根据流变力学的基本理论,分析了在两向等压条件下隧洞围岩流变引起支护衬砌内部及其衬砌本身流变而产生的应力和位移随时间的变化规律,建立了与时间有关的支护衬砌破坏依据,对隧洞支护设计和预计衬砌不同时期的受力和稳定性有一定的参考价值。     

锦屏深埋长大引水隧洞围岩蠕变特性仿真分析

针对锦屏二级水电站深埋长大引水隧洞围岩蠕变特性研究,对锦屏二级水电站的板岩进行了长达两个月的长期剪切流变试验。应用FLAC3D软件中粘弹塑性本构模型(Cvisc模型),对模拟结果进行分析,隧洞开挖后,围岩变形和应力均迅速变化,持续50天左右,围岩变形趋于某一稳定值,隧洞断面收缩量达3.5%左右,说明隧洞板岩具有硬质和完整的结构,其变形量不大,围岩变形均随时间增长而逐渐趋于收敛状态。     

红山窑膨胀岩的膨胀和软化特性及模型研究

以南京红山窑水利枢纽工程所提供的岩基红砂岩岩芯为例，采用MTS815．02型岩石刚性伺服试验系统和岩石膨胀测量仪，对风化红砂岩进行膨胀变形及力学特性试验研究。试验结果表明，红砂岩膨胀应变随吸水率增加而呈对数形增长。由于吸水率的变化，膨胀岩的弹性模量、泊松比和屈服极限等力学性能都将发生变化，即所谓软化现象，从而膨胀应力、塑性流动以及随湿度场而变化的屈服准则等都是相互耦合的。基于试验结果，提出考虑膨胀岩膨胀及软化特性的弹塑性本构模型。     

脆性岩石动态渗流特性试验研究

取三峡永久船闸高边坡花岗岩与山西万家寨水电站高边坡灰岩试样分别进行不同围压条件下全应力—应变过程渗流试验．试验结果表明，岩石变形过程渗透性与变形破坏形式密切相关，岩石在破坏前、后不同变形阶段渗流特性具有明显的不同．在破坏前的弹性变形乃至屈服阶段，渗透性较弱且随变形的变化不明显；岩样破坏至应变软化段，渗透系数急剧增强并达到渗透峰值．在试验的基础上进一步探讨了岩石全应力—应变过程渗流特点之机理。     

大理岩硬性结构面剪切蠕变及粗糙度效应研究

 针对锦屏二级水电站地下洞室富含节理的实际情况,利用双轴蠕变仪对大理岩硬性结构面进行剪切蠕变试验。通过对大理岩硬性结构面表面的量测,采用平均粗糙角描述大理岩硬性结构面表面粗糙度情况;分析不同粗糙度情况下岩样剪切位移与时间的变化规律。结果表明,粗糙角大的岩样瞬时变形要小于粗糙角小的岩样。此外,试验在较低的应力水平下,岩样蠕变变形表现为衰减蠕变和稳态蠕变,但当剪应力水平达到某一应力水平时,岩样在极短时间内迅速破坏,未出现加速破坏阶段,因此,利用大理岩剪切蠕变试验数据对标准线性体剪切蠕变模型进行辩识,得出各岩样的剪切蠕变模型参数,通过由模型参数得出的拟合曲线与试验曲线比较知采用标准线性体模型是合理的。最后分析各大理岩岩样的平均粗糙角与剪切蠕变模型参数的变化规律。