节理倾角对岩石隧道掘进机破岩特性影响的数值研究

为研究节理特征对岩石隧道掘进机（TBM）盘形滚刀破岩特性的影响,采用颗粒离散元法（PFC）建立了不同节理倾角下双滚刀破岩模型并进行数值仿真,研究不同节理倾角对应的岩石破碎模式、裂纹数目和破岩比能。结果表明:（1）倾斜节理的存在改变了裂纹扩展规律,裂纹呈现不对称性扩展模式。节理的存在改变了裂纹的延伸方向,限制主裂纹向下扩展。节理倾角越大,对主裂纹的萌生与扩展起到的阻碍作用越明显。节理倾角较小时,裂纹沿节理倾向延伸,有利于双滚刀间裂隙的贯通,有利于岩石碎屑的剥落;（2）节理倾角对剪切裂纹的影响较小,主要影响拉裂纹数目。总裂纹数随节理倾角的增大先增大后减小,当节理倾角为30°时达到最大。从滚刀破岩效率来看,节理岩体存在一个最优节理倾角。当节理倾角在30°附近时,破岩比能最小,破岩效率最高。基于颗粒离散元法PFC2D可以较好地模拟节理岩体双滚刀破岩过程,弥补室内试验无法进行细观特性研究的缺陷。     

单裂隙水流对岩体裂隙法向刚度的影响研究

岩体边坡工程与地下工程稳定性主要依赖岩体中的节理、裂隙、软弱夹层等结构面的力学性态。基于岩体低渗透性与结构面导水性,采用广义双重介质模型,对孔隙空间建立非饱和渗流HM耦合方程。对饱水/干燥裂隙空间建立裂隙受压体积变化的HM耦合方程。通过考虑孔隙和裂隙界面处压力连续,实现两处模型在应力边界上的耦合。对开口裂隙、封闭裂隙、半开半闭裂隙岩体的非饱和渗流过程进行了数值模拟计算。由计算结果得知:裂隙的闭合程度影响裂隙水向孔隙消散,从而影响裂隙刚度;在正应力作用下,裂隙受压逐渐分段闭合,由于裂隙的不同位置具有不同的刚度特征,整条裂隙不具同步性,甚至由于裂隙面性质不同,刚度变化甚至出现反复性。     

底泥基地质聚合物注浆材料制备试验研究

河湖环境治理工程中产生的底泥的高效处置问题已经成为环境治理的重要难题,在岩土工程领域常用的注浆加固方法需要大量的注浆材料。综合底泥处置难题和岩土工程注浆材料的需求,提出以纯底泥作为基础物质进行地质聚合物注浆材料的研究。以武汉南湖清淤工程产生底泥作为原料,在分析底泥基本性质基础上,结合前期碱激发探索,以碱激发和热活化相结合开展底泥基地质聚合物注浆材料的制备试验,并通过正交试验探究碱性激发剂模数、碱当量、水灰比等因素对底泥基地质聚合物强度的影响,所得纯底泥基地质聚合物28 d强度达到16.37 MPa,然后通过X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱试验(FTIR)方法对地质聚合物凝胶的生成过程进行分析。研究结果表明,在碱激发和热活化共同作用下,纯底泥基地质聚合物注浆材料的制备是可行的,能够基本满足工程需求,通过后续研究有望解决大量底泥的处置难题,也可为工程建设提供一种新的注浆材料。     

水泥土在海水侵蚀下耐久度的初步探讨

本文主要研究水泥土在海水侵蚀环境下的耐久度,给出化学腐蚀对水泥土稳定性的影响因素,提出两种定量方法分析水泥土的耐久度:采用浓度等效时间的概念,通过室内模型试验,取养护90天的水泥土模型作为参考比对,研究水泥土的抗压强度与时间之间的关系;将水泥土视为多孔连续性介质,给出5个基本假定,采用渗流-迁移-化学耦合模型,数值模拟定量分析水泥土桩体在空间-时间上的老化过程。