非贯通裂隙软岩单轴压缩强度特征及贯通机制研究

为了解非贯通裂隙软岩单轴压缩强度特征及其贯通机制,以非贯通裂隙软岩试样为研究对象,进行单轴压缩破坏试验,得到不同裂隙排数、倾角及贯通深度条件下非贯通裂隙软岩试样的强度特征,对破坏试样的裂纹和破坏面进行分析,得到非贯通裂隙软岩试样的裂纹类型和贯通机制。不同裂隙特征参数条件下的对比研究成果表明:不同裂隙排数及贯通深度的非贯通裂隙试样均以30°倾角试样强度为最低,这与贯通裂隙试样存在差异。分析不同裂隙排数及贯通深度的非贯通裂隙试样的强度参数,发现30°倾角试样的黏聚力最低,只有完整岩样黏聚力的43.53%;而倾角相同时,不同裂隙排数的试样强度均随裂隙贯通深度的增加而降低。受荷条件下裂隙间的多次贯通使得非贯通裂隙试样呈现出局部渐进破坏特征,扩展裂纹以次生裂纹为主,翼裂纹初期发育后逐渐停止扩展。裂隙排数对试样贯通机制起主导作用,单排裂隙基本以Ⅰ型张拉破坏为主(60°倾角试样除外),而双排裂隙则以Ⅱ型剪切破坏为主。研究成果对解决实际工程中遇到的破裂岩体强度计算问题和破坏机制问题具有参考价值。     

水岩作用下裂隙岩体变形特性试验研究

为了解水岩作用对完整岩体及损伤裂隙岩体变形特性的影响,在一定应力状态下将岩样预压损伤后,分别在0 MPa、0.4 MPa、0.8 MPa的水压力缸中密封浸泡30 d再进行重复加载破坏试验。试验结果表明:经预压破坏后,未浸水的裂隙岩样在不同围压下再次加载至完全破坏时,极限应变变化幅度较小,低于7%,弹性模量降低12%~23%,变形模量降低3%~5%,极限应变、模量变化与围压之间没有明显关系;压力水浸泡对岩体软化作用明显,经预压破坏含有裂隙的岩体,浸泡后再次加载时,极限应变增加0%~37%,弹性模量降低28%~61%,变形模量降低32%~57%。相同围压下,含预压裂隙岩样在浸泡后的强度相比完整岩样未浸水时有较大幅度的下降。比较不同水压浸泡后裂隙岩样,随着浸泡水压的增大,岩样强度降低程度越大;随着围压的增大,岩样强度随水压增大降低的程度逐渐减小。含预压裂隙岩样若不考虑压力水浸泡作用,第二次加载强度与第一次加载相比亦有所降低,围压越大,降低程度越小,裂纹对岩体强度的影响越小。与"完整"岩体相比,裂隙岩体对水软化作用更加敏感,长期浸泡后岩体力学性质弱化明显,更易产生不稳定问题。     

库水和降雨联合作用下岸坡稳定影响因素敏感性分析

库岸边坡的稳定性受众多因素综合影响,其敏感性分析一直是相关研究的重要内容。以三峡库区某库岸边坡为研究背景,根据边坡监测变形,确定了库水位下降速率和降雨强度为主要外部影响因素,采用敏感性系数法,进行了单一因素敏感性分析以及双因素联合作用下的敏感性分析。结果表明:单因素作用时,库水位下降速率对边坡的稳定性影响更为显著;在库水位下降的过程中叠加降雨作用,边坡的安全系数明显降低,各影响因素的敏感性逐渐增大,说明联合作用对库岸边坡稳定的影响显著。因此在库岸边坡的稳定性研究中,应该根据外界影响因素进行综合分析,重点考虑各因素的联合作用,这样才能更好地评价边坡的稳定情况。研究成果可为库岸边坡的稳定性评价和治理提供参考。     

植被混凝土生态护坡肥力差异性试验

以清江流域的两个工程为例,对岩石边坡和混凝土边坡的植被混凝土的肥力差异性进行了试验研究;分析了植被混凝土的各项理化指标:这两种边坡的植被混凝土容重和酸碱度差异不大,但混凝土边坡的植被混凝土含水率远低于岩石边坡;而作为表征植被生长指标的速效磷、碱解氮则是混凝土边坡远高于岩石边坡.以上述试验分析结果为基础,最终明确了影响植被生长的关键因素.     

宜昌砂岩三角波加载段变形速率预测模型研究

 以RMT–150C岩土力学试验系统为试验平台,以宜昌砂岩为研究对象,开展三角波加载段变形速率预测模型的研究。将加载过程分为滞后时间段和非滞后时间段,建立分类标准。鉴于在滞后时间段中,可能出现 或 的现象,提出表观弹性模量的概念。通过对同一岩样在不破坏情况下进行不同波形不同频率的轴向力加载试验成果分析,确定表观弹性模量和即时垂向力的线性关系,并给出相关参数的物理意义。在此基础上,首先建立非滞后时间段三角波加载段变形速率预测模型,结合加载模式和相关参数给出算例,同时根据试验数据,给出滞后时间段的预测模型。对比研究发现,计算模型的预测变形速率和应力–应变曲线与实测值精确吻合,表明预测模型的合理性。     

三峡库区万州红层砂岩流变特性试验研究

在三峡库区万州侏罗纪红层中,发育大量近水平滑坡,其成因一直存在争议.为揭示这些滑坡的形成机制,采用RLM-2000微机控制的岩石三轴蠕变试验机,在恒温条件下,对万州二层岩滑坡的砂岩进行蠕变试验.试样在破坏前经历约8 h的加速蠕变阶段,这与现场观察到的近水平滑坡破坏变形特点非常相似.蠕变试验的等时曲线显示该砂岩流变具有较好的线性特征.采取Burgers模型对砂岩流变曲线进行辨识,推导Burgers模型的三维本构方程,并确定模型参数.结果表明,采用Burgers模型可以非常准确地描述该种岩石的流变特性,为探讨万州近水平滑坡的力学机制提供模型和参数.通过分析蠕变应变率-时间关系,发现在蠕变加速阶段初期,蠕变应变率随时间近似线性增长,在蠕变加速后期,蠕变应变随时间近似指数增长.红砂岩在加速蠕变过程中具有高度的非线性,蠕变应变率随时间呈现跳跃增长特性.同时试验结果还表明,该种岩石长期强度只有瞬时强度的0.44倍,这一结论对研究近水平滑坡的形成机制以及防治具有重要的指导意义.     

埋深条件下含承台能量桩基础换热效率及热力响应现场试验

依托埋深条件下低承台2×2群桩基础,在钻孔灌注桩钢筋笼上绑扎换热管形成能量桩,布置振弦式应变计/温度计以测试桩身温度及热致应变。开展恒定水温(35 ℃)输入情况下,单根能量桩运行对邻近桩基、承台的热力响应特性试验; 实测进/出口水温随时间变化、桩身热致应变等变化规律,分析埋深条件对单根能量桩的换热效率及其对承台和邻近桩体热力响应特性的影响规律,并与无埋深条件下的换热效率、热力响应特性展开对比分析。结果表明:试验条件下,3 m埋深条件下的换热效率为2.65 kW,较无埋深条件下提升了约68%,体现出上覆回填土存在一定的持热能力; 有/无埋深条件下,桩身热致应力最大值分别出现在桩身中部及桩顶,分别为1.66 MPa和2.14 MPa; 随加热过程的进行,桩端阻力呈现先增大后逐渐下降至稳定值的变化趋势,在加热24 h后达到最大值约20 kPa,与进/出口温度差变化趋势一致; 有/无埋深条件下承台在加热工况均出现了细微的差异变形,在设计承台能量桩结构时应给予一定的考虑; 有/无埋深条件下承台最大热致应力值分别为0.65 MPa和2.34 MPa,对应的最大温度升幅分别为3.6 ℃和11.0 ℃。     

长期浸泡与干湿循环作用下砂岩损伤特性研究

为探究库岸边坡岩体的损伤特性,以常见的中风化砂岩为例,通过室内长期浸泡、干湿循环条件下的力学试验,分析了砂岩的物理参数、应力—应变曲线及劣化特征。结果表明,长期浸泡对岩样的损伤作用分为前期的饱和作用和后期的水解作用;干湿循环的每个周期都会造成岩样小颗粒脱落或胶结物溶解。长期浸泡、干湿循环两种状态对岩样的损伤都很大,且首次损伤程度较大,占整体损伤的一半以上。研究结果为库岸边坡的稳定性研究提供了理论依据。     

酸雨对混凝土表层结构的侵蚀机理

混凝土表层结构是影响酸雨环境下材料耐久性能和钢筋保护层作用的重要环节,然而,目前关于酸雨对混凝土表层结构的侵蚀机理方面的研究还较为缺乏。通过测试模拟酸雨侵蚀条件下混凝土的累积酸消耗、中性化深度、质量、强度等性能的变化规律,结合XRD、SEM等微观测试手段和理论分析,研究了混凝土表层结构受酸雨作用的腐蚀机理。结果表明,混凝土表层结构的孔隙率较大且硬化水泥浆体含量较高,使得酸雨在其中的侵蚀速度较快,导致水泥石中的Ca(OH)₂一部分发生溶解,一部分反应生成CaSO₄·2H₂O;水化硅酸钙、水化铝酸钙和钙矾石分解成CaSO₄·2H₂O、Al₂O₃·nH₂O和CaSO₄·2H₂O,其中Al₂O₃·nH₂O进一步与H⁺反应而溶解。砂率的增加和聚丙烯纤维的掺入改善了混凝土表层结构,显著提高了混凝...     

基于卸荷理论的某水电站引水系统边坡工程三维有限元分析

某水电站引水发电系统电站进水口、尾水渠开挖形成左岸高边坡,其稳定性对电站安全运行影响重大。以有限元计算程序ADINA为平台,建立开挖高边坡的三维模型。基于卸荷岩体力学理论与方法,综合考虑了初始、开挖、卸荷、加固、蓄水、降雨和地震等多种复杂工况,研究边坡施工期和运行期的变形、应力、塑性区大小及分布状况。对边坡稳定性进行评价,并对加固措施提出建议。