饱和黏土高压压缩特性的微观机制——研究现状与思路

通过归纳分析发现,适用于描述常压条件下黏土压缩特性的扩散双电层理论和不平行板模型均不能对高压条件饱和黏土的双线性压缩特性进行解释。将黏土的孔隙划分为团聚体间、颗粒间及颗粒板内三层面可很好地对饱和黏土的高压压缩过程进行定性描述：高压条件下,除团聚体间及板间扩散双电层两部分的自由水分子的排出外,晶层间规则排列的结合水分子也将被逐层挤出。而该小间距条件下,基于扩散双电层机制的理论解释已不再适用,且由于水分子与晶层间的特殊结合,其他Non-DLVO作用力的出现亦必须重新加以考虑。基于此,提出了从理论上利用格子密度泛函理论描述黏土矿物界面外水分子的特殊结合形态,并嵌入该格子模型于分子动力模型中,从分子尺度研究高压条件下水-界面间的相互作用,从而最终建立基于分子层面黏土高压压缩本构关系的新思路。     

钠蒙脱土晶层间水分子结构分子动力学模拟

对晶层间不同含水量的蒙脱土-水-离子体系以及NaCl水溶液进行分子动力学模拟,并比较了矿物晶层间水分子及离子特性与水溶液中的差别。模拟结果表明：层间补偿阳离子受蒙脱矿物同晶置换位置影响,而层间水分子则与四面体氧原子形成氢键配位,沿矿物表面定向排列;层间水分子及离子受黏土矿物几何限制及表面电荷的影响,其沿zz方向的扩散系数很小,且总扩散系数也要小于NaCl水溶液;层间水分子中氢、氧原子间及其与钠离子间的径向分布函数峰值强度要高于水溶液,也说明了晶层间水的聚合程度更高。以上结果定量描绘了晶层间水分子的结构形态,同时也充分说明了晶层间水分子的结构明显不同于自由水,为下一步研究黏土的高压力学特性奠定了基础。     

深部巷道非稳态温度场演变规律试验研究

为研究围岩温度场变化规律,研制了巷道风流非稳态传热试验系统,并进行了不同进风温度和进风速度下5组试验.基于平板非稳态导热问题,提出了适合判断巷道非稳态传热正规状况阶段新方法.结果表明,巷道非稳态传热存在正规状况阶段,所需无量纲时间即傅里叶数FO=1.2,对预测温度演变及简化计算有重要意义.将试验数据无量纲化后回归分析,当进风温度在15～25℃时,巷道壁面无量纲温度θ最终稳定在0.4左右.θ与FO可拟合成线性多项式形式,当次数为4时即有很高精确性;θ与无量纲半径ψ可通过对数公式拟合,在正规状况阶段拟合精度高;当风速低于3 m/s时,相对改变进风流温度来说,风速对围岩温度场的影响更大.高温矿井应根据实际情况选择合适的降温方案,以提高方案的经济性和实用性.     

不同剪切模量砂岩的相似材料配比设计

为了研究深埋孔隙型富含水砂岩地层段的井壁受力及围岩与井壁的相互作用机理,进行了室内大型物理模拟试验。并通过相似材料配比试验获得了两种不同剪切模量砂岩的相似配比,用以在大型物理模拟试验中对应模拟两不同深度段的原型砂岩。同时,通过配比试验结果发现影响相似材料强度及剪切模量的两主要因素为水胶比和胶结材料含量,具体表现为,随着水胶比的减小,试件的单轴抗压强度及剪切模量均呈增大趋势,而胶结材料水泥含量少则是造成部分试件强度低的根本原因。最后,通过分析二者的影响方式以及依据已获得的试验规律,提出了进一步获得更大剪切模量砂岩相似材料配比设计的基本思路。     

多次破裂立井井壁竖直附加力实测及演化特征分析

对历经多次破裂治理的华东地区张双楼矿新增的两层传感器的竖直应变进行了监测,分析了立井井壁多次破裂段竖向应变的演化规律,将其历时变化情况与相关文献数据进行对比分析,发现多次破裂段应变波动年均值比一般井壁应变波动大;指出井壁多次破裂治理段只有附加力累积特征,几乎没有季节温度应力的波动特征;发现老副井累积的大量的附加应变主导的竖向应变,与厚表土层的不断疏水沉降密切相关,且发现矿井附近地面应变值比井壁总体应变值小。     

扩缩径对灌注桩承载性能影响数值模拟分析

扩缩径是钻孔灌注桩施工中经常遇到的工程问题之一,对桩基承载力有较大的影响。依托广东珠海某沿海桩基工程,采用PLAXIS 2D软件分析深厚淤泥地层及粉质黏土地层中不同扩缩径条件下(2倍直径、正常直径和0.5倍直径)桩基承载力及桩身应力特征。研究结果表明:淤泥地层扩缩径桩和正常桩承载力相差不大,粉质黏土地层扩径桩承载力明显提高;缩径桩缩径部位截面积减小,桩身荷载仅6 000 kN时,缩径部位桩身应力即达到24 MPa,从而缩径处易产生应力集中引起桩身破坏;桩身扩缩径缺陷所处地层条件对缩径桩承载力无影响。研究成果可供理论研究、桩基础检测和处理措施等方面提供参考。     

苏埃通道海底隧道结构高耐久性能混凝土试验研究

本文以苏埃通道海底隧道结构高耐久性能混凝土配制为研究目标,分析了海底隧道腐蚀环境类别,通过试验测试了不同水胶比和矿物掺合料掺率下混凝土的力学性能、耐久性能和变形性能,获得了高耐久性能混凝土配合比.结果表明:苏埃隧道高耐久性混凝土水胶比宜控制在0.28～0.31,掺合料掺量宜控制在20％～30％.试配混凝土的自身耐久性较...     

大型槽仓基坑填方加筋土筋带变形实测分析

针对目前土工筋带测试存在可靠性低和成本高昂的困境,自行研制了基于复合导电材料的新型筋带大变形传感元件,并成功应用于内蒙某大型槽仓基坑填方加筋带变形监测项目中。结果表明:土工筋带变形随上覆填土厚度增加呈阶梯状增大,其中相邻上层填土对筋带受力影响最大,至上覆填土2～3层后变形逐渐趋于稳定,即各层筋带施工危险期为该层以上填土施工前期。沿筋带长度方向上,各测点变形出现不均匀性和随填土高度增加动态调整的过程,但所有测点变形最大不超过1.8%,且部分测点出现受挤压现象。相应地填方底部的竖向土压力测值也随填土厚度增加呈线性增大,最大达250 kPa,且同一纵线方向上不同测点土压也呈现出不均匀性和多峰性。而墙背土压则基本也只受其上2～3层填土影响,其后趋于稳定且总值不大。最后,对填方加筋土的潜在破裂面形式分析为指数函数的直曲滑面,并结合不同高度处筋带变形最大值分布规律提出了现场铺设密度优化的建议。     

公路边坡空天地孔一体化监测平台架构与工程应用

随着云计算、大数据、物联网和星地互联科技的快速发展，本文提出公路边坡空天地孔一体化监测平台系统架构，阐述了该平台的基本组成与系统功能。基于该一体化平台对福安西互通连接线公路工程六级高边坡和高填方进行实际应用，结果表明六级高边坡变形在水平和高程方向均稳定(±2mm),未见整体滑移发展趋势。高填方路基最大相对不均匀沉降约4mm,土体深层最大水平位移小于5mm,高填方路基也未发生整体滑移失稳风险。说明该一体化监测平台具有“一张图+多源立体管控”的优势，可实现公路边坡风险管控的集成化、数字化、网络化和智能化目标。     

西部地区立井井壁-围岩共同承载理论与井壁设计原则

随着西部地区立井井筒建设需求的日益增多,基于西部地层特性的立井井壁设计理论与方法是保证井筒工程经济性和安全性的重要前提.通过研究西部井筒地质特性与围岩特性,获得了基于"弹-黏-脆-塑性"蠕变围岩卸载解析解的数值计算方法,并得到了围岩应力-应变空间分布与时间演化规律.考虑复合井壁结构特征,提出了井壁-围岩共同承载理论和井...