MTS815系统变形测试技术的若干改进

MTS815.04试验系统拥有优良的加载系统、控制系统、测量系统等,是当今岩石力学测试研究领域的主要设备之一。基于该系统配置的轴向和侧向变形引伸计测试原理,对应用中出现的一些测试技术问题进行了深入研究。首先,基于原有链式侧向变形引伸计测试技术改进了原有的侧向应变计算方法;对轴向变形测试中岩样峰后曲线部分非常规问题进行了合理的解释,并提出相应的改进方法;最后,建立了一套专门针对变形传感器的多功能标定器具和标定方法。这些测试技术的改进为开展室内非常规岩石力学试验研究提供了试验条件和保证。     

基于质量分级的岩体强度参数统计

 整理长江科学院历年来现场岩石力学试验成果和《岩基抗剪强度参数》一书收集的现场岩体抗剪强度试验资料,从中筛选出岩体抗剪强度试验值样本186个,其中I级岩体7个,II级岩体41个,III级岩体46个,IV级岩体76个,V级岩体16个;分别统计各级别岩体强度参数试验值,提出各级别岩体强度参数试验值取值范围,将此取值范围与《工程岩体分级标准》所给取值范围对比。结果表明,《工程岩体分级标准》所给岩体抗剪强度参数偏低。对40余个典型工程的前期勘测资料进行整理,从中筛选出岩体抗剪强度地质建议值样本110个,其中I级岩体12个,II级岩体22个,III级岩体28个,IV级岩体30个,V级岩体18个;分级进行统计,提出各级别岩体强度参数地质建议值范围,将地质建议值范围与《水利水电工程地质勘察规范》所给取值范围对比,结果表明两者基本一致。研究成果一方面为现有规程规范修订提供依据,另外还能深化工程人员对岩体强度的认识,为今后更合理确定岩体强度参数提供支撑。     

现场裂隙岩体水力耦合真三轴试验系统研制与应用EI北大核心CSCD

为突破能反映岩体特性、岩体结构、初始应力及应力路径等多因素交互影响的水岩作用机制试验研究瓶颈,研制HMTS–1200型裂隙岩体水力耦合真三轴试验系统。该试验系统由高水压密封试验舱系统、试验荷载加载与反力系统、耐高水压变形测量系统、高精度伺服控制系统等组成。该系统的先进性和创新性如下:(1)采用试样外封闭思想,构造直径为1.6m水压力密封试验舱,模拟裂隙岩体水压力环境,将岩体试样与力学试验装置整体置于试验舱内开展力学试验;(2)试样尺寸310 mm×310 mm×620 mm,试验轴向荷载12 000 kN,侧向荷载3 000kN;(3)实现高水压下岩体变形直接测量,变形传感器耐水压力3 MPa,测试分辨率0.001 mm,线性度小于0.05%。利用该系统开展玄武岩在不同荷载组合下的水力耦合试验。试验结果表明,水压力的力学效应与岩体试样的变形响应与岩体结构特征、初始应力状态和水力变化路径有关。水压力对试样的力学作用主要表现为两种形式的力学作用及其相互耦合,一种是作为附加面力施加于试样表面,压缩岩体;另一种是水渗入裂隙中产生渗透水压力,降低裂隙面的有效应力,引起裂隙剪切错动和岩样膨胀变形。该设备的成功研制可为高坝水库蓄水及运行引起的库岸岩体变形及诱发滑坡等复杂环境裂隙岩体水力耦合问题和工程应用研究提供新的试验手段。     

基于混合高阶非连续变形分析的刚性伺服数值试验方法

相对于传统的力学试验而言,数值试验具有成本低和灵活方便的优点,且不受试验机性能和岩石试样自身离散性等因素的影响;通过对岩石细观结构及其参数的敏感性分析可以方便地实现对其变形破坏细观机制的研究。作为宏观力学试验的有益补充,细观数值试验方法近年来逐渐发展成为研究岩石力学特性的重要手段。基于非连续变形分析方法,建立能够同时实现刚性试验机的理想刚性和电液伺服试验机的伺服控制机制的细观数值试验方法。在混合高阶非连续变形分析框架下,组成岩石试样部分的块体单元根据需要可采用常应变单元或高阶多项式位移模式,模拟加载框架部分的块体单元则采用刚体位移模式,从而实现加载系统的理想刚性。通过对加载速率及其量值的实时反馈控制实现了对电液伺服试验机闭路循环控制机制的数值模拟;"加载步回撤"和"二分法搜索"等计算策略的应用使得数值试验中的加载速率及其量值能够始终与岩石试样自身的承载能力相适应,从而能够得到更为接近真实的的峰后曲线。采用两块体简化模型对伺服数值模拟程序的有效性进行验证;之后,利用研发的程序开展了单轴压缩数值试验,获得应力–应变全过程曲线。基于混合高阶DDA的伺服数值试验方法为岩石基本力学特性的细观数值...     

地应力测量精度及其全要素量化表征研究

针对行业现状对地应力测量精度定义及其全要素量化表征方法进行了研究.概述了地应力测量方法、常用试验技术及其测量精度方面存在的问题与原因.从闭环测量角度给出了地应力测量及其精度的定义,在对测量精度研究分类和总结的基础上,提出了地应力测量精度表征体系的构成和分层,指出了测量精度研究的意义、测量方法与测量技术的定义及其测量精度...     

堤防渗漏通道弱磁探测技术及其磁场分布特征

渗流管涌是堤防最常见的破坏形式之一，高水位期准确探明渗漏通道分布对堤防除险加固意义重大。利用渗漏水良导电性，提出通过向漏水口供人工电流，观测渗漏通道导电回路产生的一次感应微弱磁场能量查找渗漏通道的方法，称为渗漏通道弱磁探测法。基于室内物性参数试验和正演计算，分析堤防土体导电性随含水率的变化趋势，揭示不同形态渗漏通道的弱磁场空间分布特征；系统总结弱磁场强度、电流密度随渗漏通道埋深、电导率的变化规律。物理模型试验结果表明弱磁探测法能有效查明渗漏通道的空间分布形态，具有效率高、无接地电极、抗干扰性强等优势。该技术将对促进堤防渗漏隐患探测技术的发展具有重要科学意义和实用价值。