红砂岩卸载破坏强度特征试验研究

开挖卸载是地下岩石工程中常见的应力路径。具有较高初始应力的岩体在卸载应力路径下表现出与加载时不同的力学行为,往往导致大变形、岩爆等工程灾害。为揭示卸载条件对脆性硬岩破坏的影响规律,采用红砂岩立方体试件开展加、卸载试验,测定红砂岩在加载和不同卸载条件下的强度特征。试验表明:卸载完成后试样经过一段数秒的滞后期,先在靠近卸载自由面处发生板裂,之后整体破坏丧失承载力。在快速卸载条件下,红砂岩的破坏强度均比加载强度有不同程度的降低,下降幅度为8.4%~27.2%;初始侧向应力越大,卸载破坏强度下降幅度越大,初始侧向应力相同时,双面同时卸载工况较单面卸载工况的强度降幅更大。依据试验数据分析卸载破坏应力路径与加载破坏包络面的关系,并建立动力学模型分析卸载破坏的主要影响因素。试验揭示的卸载效应对岩石强度的不利影响,对于合理确定开挖卸载条件下的岩石强度参数具有重要参考意义。     

模型试验中材料变形破坏的时间相似问题

模型试验是岩石力学与工程的主要研究方法之一。随着地下工程埋深的逐步增大,岩石在变形破坏过程中表现出了显著的时间效应。如何模拟随时间发展的岩石变形破坏过程是一个关键但未得到充分研究的科学问题。将模型试验中的时间相似问题根据复杂程度和过程特点分为几组,基于相似理论,分别推导运动学/动力学问题、波传播问题、蠕变问题(基于不同模型)、与时间相关的破坏问题中的时间相似关系,给出不同时效变形破坏过程的相似关系表达式。理论分析发现,目前地质力学模型试验中普遍采用的时间相似关系仅适用于弹塑性的运动学或动力学问题,在研究其他时间相关的变形破坏问题时,应根据时间在物理过程中所起的作用和采用的分析模型选择适用的时间相似系数。讨论深部岩体初始应变状态的模拟问题及岩体的时效破坏问题。所推导的不同物理过程中的时间相似系数可为深部岩体相关地质力学模型试验提供理论参考。     

裂隙岩体动态损伤演化与体积扩容方程

 与时间相关的岩石扩容现象源于岩体内部大量微裂纹的张性扩展。从断裂力学的裂纹研究出发,探讨不均匀加卸载过程中,岩体内部微裂纹在应力集中源附近的局部拉应力作用下,裂隙萌生和扩展的动态过程,并利用散布损伤力学手段描述裂纹体系的动力行为,建立起微观断裂与宏观扩容之间的联系。试验结果分析表明：本文所建立的扩容方程能够有效地描述加卸载过程中裂隙岩体的动态损伤演化和体积扩容全过程,与已有的形变方程一同构成深部岩体变形破坏动态本构模型的完备方程组。     

活性粉末混凝土抗冲击性能研究

 为验证新型遮弹材料钢纤维活性粉末混凝土(RPC)的抗冲击性能，利用自行研制的含纤维率为5%的RPC试件进行多组侵彻与接触爆炸试验。利用弹径分别为57与80 mm的半穿甲弹与钻地弹进行侵彻试验，2种实弹的着靶速度分别为300～600与800～900 m/s。通过将RPC试件的多组侵彻试验数据与利用经验公式计算所得半穿甲弹侵彻C30钢筋混凝土的深度以及钻地弹侵彻C30钢筋混凝土的试验数据进行对比分析可知，该RPC材料的抗侵彻性能是C30钢筋混凝土的2倍左右，同时验证用于计算RPC侵彻深度的理论公式的正确性，并分析了影响RPC抗冲击性能的因素。利用质量为0.5～3.0 kg的多组TNT炸药进行接触爆炸试验，通过将RPC试件的多组接触爆炸试验数据与利用经验公式计算所得的C30钢筋混凝土接触爆炸结果进行对比分析可知，该RPC材料的抗侵彻性能是C30钢筋混凝土的3倍左右，同时得到该RPC材料的爆炸压缩系数为0.042，填补了国防工程设计中的空白。     

深部工程模型试验的边界条件及其模拟方法探讨

随着岩石工程埋深的逐渐增大,地质力学模型试验的边界问题逐渐成为制约深部岩体模型试验科学性的关键因素之一。柔性加载技术的出现,实现了模型边界应力的均匀加载,但是仍然未能实现模型边界条件的严格相似。依据弹塑性理论,分析了硐室开挖前后实际围岩边界处的应力和位移的变化情况,揭示了现有加载边界条件模拟深部围岩赋存环境时的主要误差来源以及难以适应深部环境模拟的原因,提出以等效弹簧加载装置来模拟深部岩体试验模型边界条件的设想。根据位移和应力的等效推导了加载板等效弹簧刚度的计算公式,并讨论了该方法的优缺点。     

梁系结构在低速冲击下的动カ计算方法

由于冲击强度和结构强度参数的不同，受力梁和支承梁在低速冲击下可能处于4个不同的应变阶段，根据不同应变阶段的判别条件，提出了相应的计算模型，并推导出了冲击力和梁横向位移的计算公式。通过实例计算表明：当支承构件的柔度很高时，承受冲击梁的总挠度很小；当支承结构的刚度很高时，这个效应在很大程度上消失了。     

钢筋混凝土梁在低速冲击下的变形与破坏研究

通过分析钢筋混凝土梁在低速冲击下的应力状态和变形破坏多阶段的性状,建立了冲击体与梁局部与整体相互作用的刚性离散模型,推导了钢筋混凝土梁各构件在不同阶段的变形刚度,利用拉格朗日方程导出了弹性与塑性阶段的运动方程。分析表明：在低速冲击荷载作用下梁的变形与其动力特性、冲击体与梁的质量比Ms/Mb,冲击速度V0、冲击时间和冲击体形状密切相关。在足够宽的Ms/Mb、V0的变化范围内,钢筋混凝土梁呈现出一致的状态特性。     

应变型岩爆的孕育规律和预报防治方法

应变型岩爆是一种严重危害深地下工程施工安全的工程灾害,其影响因素、物理机制、预测预报等一直存在争议。分析了最近的岩爆研究成果和工程实践经验,认为应变型岩爆的发生与工程地质因素、工程环境因素和人为开挖扰动密切相关,对岩爆孕育的强度理论和能量理论进行了评述,分析了应变型岩爆的致灾力学机理,并指出卸载速率对岩爆发生的重要影响和应变型岩爆的拉伸破坏特征,最后对应变型岩爆的预报、防治理论和方法进行了论述。     

乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析

危险与可操作性(HAZOP)分析技术自问世以来,作为定性的风险分析方法广泛应用于各个领域,许多发达国家已经立法强制其在工程建设项目中推广应用。近年来,随着该技术的完善,其量化分析已成为一种趋势。精馏-膜耦合分离作为一种新开发的高效节能分离方法,主要用于分离普通精馏难以分离的重要体系,例如共沸体系、存在浓度夹点的体系、挥发度相近的体系,然而至今没有文献对其危险与可操作性进行分析。针对乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统,结合课题组基于UniSim Design软件开发的Membrane Extension模块建立耦合系统模拟模型,将HAZOP分析方法与过程模拟相结合对精馏-膜耦合系统进行HAZOP量化分析。选定精馏塔工艺参数进料温度、进料流量、侧线采出量为考察对象,分析不同程度的偏差对系统的影响。基于模拟结果,首先依据耦合系统中各个设备的安全操作范围,对HAZOP分析偏差进行量化分级,得出了参数的安全阈值和偏差等级。其次对该系统进行HAZOP分析结果的量化,依据偏差等级分析不同程度偏差产生的原因、可能导致的后果以及后果的严重程度,并根据事故发生的可能性和严重程度,得到事故的风险等级,最后通过HAZOP分析偏差和分析结果的量化得出乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析报告。     

用波动有限元法分析土与结构相互作用时设置人工边界的两个问题

用波动有限元法分析土与结构相互作用时设置人工边界的两个问题王明洋，赵跃堂，钱七虎（工程兵工程学院，南京，２１０００７）１前言在工程实践中，常常遇到波在无限或半无限介质中传播的现象及其与结构的相互作用问题。在用有限元法分析这些问题时，必须设置合理的人工...