金刚石钻进能量与花岗岩地层风化程度的关系

基于钻进过程监测系统在充填土-风化花岗岩地层中对液压旋转钻进的监测数据,对金刚石钻进系统的能量进行了分析.结果表明,钻进系统的能量分布与在普通风化花岗岩地层中的结果一致,黏滞能、动能以及钻进总能量与岩石的风化程度呈负相关,轴力功与岩石的风化程度呈正相关,说明金刚石钻进能量与岩石风化程度具有很好的响应关系.动能、轴力功及黏滞能受钻进方式影响,用于地层识别将受严格的可比条件限制.金刚石钻进比功随岩石风化程度的增强而减少,在不同风化程度的岩层中具有很好的分区性.而且,在充填土及全风化、强风化花岗岩地层中,金刚石旋转钻进比功值明显低于冲击凿碎比功,在微风化的坚硬岩中,旋转钻进比功则明显高于冲击凿碎比功.     

基于仪器钻进系统的风化花岗岩地层界面识别

针对香港风化花岗岩场址勘探,在液压旋转钻机上安装钻孔过程监测系统(drilling process monitoring,DPM),对有效轴压力、钻具转速、冲洗压力、钻头位移及穿孔速率进行了实时监测.采用变斜率作为显著性指数,对地层中的主、次界面进行了识别.t检验表明,DPM系统对岩土界面识别的置信度为99%.此外,对穿孔参数在界面处的变化分析表明,这些参数随孔深的变化曲线在界面处存在不同涨落,轴压力和穿孔速率对界面上岩石强度变化的响应度为81.82%.     

金刚石钻进比功及风化花岗岩实时分级研究

基于钻进过程监测系统在不同花岗岩地基金刚石钻进中监测数据,对钻进比功及其变化特性进行分析。结果表明,金刚石钻进比功随岩石风化程度的减弱而增大,具有明显的分区性。在软的全风化及强风化花岗岩中,金刚石钻进比功值低于冲击凿碎比功值;在中等硬度的风化花岗岩中,金刚石钻进比功值与冲击凿碎比功值接近;在硬度较大的微风化花岗岩中,金刚石钻进比功大于冲击凿碎比功。由此可知,在中等硬度的花岗岩中,用冲击凿碎比功来估计金刚石钻进比功才是合适的。这与旋转钻进只适于中硬以下岩层的实际相吻合。最后,提出采用比功变化曲线进行分区,并结合比功均值指标与上界指标对岩体进行实时分级的方法。     

模型嵌岩桩试验及数值分析

由于嵌岩桩的极限承载力很高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时嵌岩段摩阻力的分布特征。采用室内模型试验方法对桩1混凝土及桩1岩石界面的摩阻特性进行研究。试验中对两个嵌岩桩模型进行荷载试验,将其中一个加载至破坏。试验结果表明,破坏发生在桩/混凝土界面,而桩身及岩体内部均保持完好。另外,桩/岩石界面上的摩阻力分布是非均匀的;模型桩破坏时在嵌岩段上部产生的摩阻力远大于下部的值。数值模拟结果表明,摩阻力的这种分布特性是因为桩周岩体变形所在界面所产生的法向压应力的影响。试验结果说明,对于建造在高强度岩体中的嵌岩桩,其承载力特性极大地取决于桩/岩石界面的摩阻特性,而摩阻力的分布又受到桩周岩体变形的影响。     

剪切破坏模式下岩石的强度准则

在对剪切破坏模式下岩石的变形和破坏局部化观察和本构模拟分析的基础上,提出了一个新的强度准则。该准则考虑了岩石材料的不均匀性及破坏局部化特性,定量地描述了岩石强度的尺寸效应。     

基于真实细观结构的岩土工程材料三维数值分析方法

提出基于真实细观结构的岩土工程材料三维数值分析方法。运用数字图像技术，将岩土工程材料的表面图像转换为材料的真实矢量细观结构。然后通过一种简单变换，将该矢量结构转换为单层的三维结构。最后采用研磨及扫描循环系统，逐步扫描并生成每一层材料的表面细观结构，将这些沿深度方向连续的细观结构逐层逐层叠加起来，从而形成了整个试件的三维真实细观结构。该细观结构可以与传统数值计算方法耦合来分析非均质岩土工程材料的力学性能。以香港花岗岩为例，采用有限差分法软件FLAC^3D，分析岩石在单轴受压情况下的三维应力分布及裂纹的产生及扩展过程。计算结果显示真实细观结构能显著影响材料的力学性能及破裂模式。     

岩石脆性破裂的重正化研究及数值模拟

针对脆性岩石细观强度非均匀、离散性特征 ,利用重正化群理论建立了岩石临界破坏重正化模型 ,系统研究了岩石宏观临界强度和细观强度的定量关系 ,采用条件概率方法处理模型中细观单元间的应力转移 ,从而求得岩石临界破裂时的临界概率P ,着重研究了岩石均质度与岩石峰值强度的理论关系。此外 ,利用岩石破裂过程分析程序 (RFPA)模拟了岩石单轴压缩下细观破裂演化至宏观破裂的全过程。研究结果表明 ,数值模拟和重正化群得到的岩石峰值强度十分吻合     

松砂土中桩侧表面粗糙程度对桩承载力的影响

<正>一、前言 在室内模型桩试验中,如果选用铝合金或有机玻璃等材料制作模型桩,由于管壁比较光滑,而模型桩又较为短小,当置于砂土中时桩的极限承载力一般不大。为了提高承载力,一种有效的方法是将桩侧表面做某些加工处理,例如外缠一层布等,以便增加桩侧表面的粗糙程度,提高桩与土间的摩擦力。 香港大学在进行高层建筑与桩筏基础共同作用的模型试验研究过程中,为了尽可能模     

有限元分析的位移控制法及其应用

对于非线性问题的有限元分析 ,位移控制法 (DCM)比常用的载荷控制法 (LCM)有着更广泛的应用和更强的适应能力。但因DCM在求解技术上的一些难度 ,限制了其在岩土力学中的应用。本文利用Sherman Morrison定理 ,使得DCM仅需很少的运算量 ,对经典的LCM程序做少量的修补 ,即可造就一个有良好数值特性的DCM程序     

原状全风化花岗岩三轴实验CT监测研究

利用可测孔隙水压力和可控排水条件的土静三轴实验装置和螺旋扫描CT，对香港原状全风化花岗岩进行了三轴固结不排水(CU)实验CT动态监测研究。样品应力-应变曲线和实验前后宏观变化特征显示，在不同围压下样品呈现出剪切破坏和剪切-蠕变破坏的差异。CT图象和CT数的结果表明土体原始结构很不均匀。固结使土体孔隙压缩，样品变密。受土体结构(主要是粗大未全风化的钾长石团斑边缘弱区和残余结构面)和围压条件控制，剪切过程中土体细观损伤呈空洞-裂隙．空洞形式的演化。土体在达到峰值前经历了很长的塑性变形阶段。裂隙损伤由空洞损伤发展而来，并沿最大剪裂面集中发展。残余变形阶段强度呈稳态，CT图象显示主破裂面贯通，其周围有多处空洞损伤。对比实验发现，这种同CT扫描仪配套的新三轴仪给出的应力、应变结果可同常规三轴实验很好地联系起来。该仪器和方法可望为新近提出的土体结构力学研究提供观测与量化分析手段，也可为土体结构细观损伤演化研究构筑基础。