土工格栅加筋砂土的三轴试验研究

为研究土工格栅的加筋机理,文章设计了3种不同网格尺寸的土工格栅,采用应变控制式三轴仪进行加筋砂土的不固结不排水三轴剪切试验,探究土工格栅网格尺寸、加筋层数及围压对砂土强度特性的影响。试验结果表明:未加筋时,砂土主要表现为中上部鼓胀破坏,随着加筋层数的增加,砂土的破坏形态依次转变为中部鼓胀破坏和剪切破坏;素砂和加筋砂土的偏应力-轴向应变曲线表现为应变软化型。不同网格尺寸的土工格栅对砂土的强度特性影响不同,土工格栅网格尺寸为3 mm×3 mm时,加筋效果类似硬化的“土工布”;1层土工格栅加筋时,随着土工格栅网格尺寸的减小,对砂土的强度影响不大;2、3层土工格栅加筋时,网格尺寸越小,加筋效果越好;加土工格栅可有效提高砂土的黏聚力,当土工格栅网格尺寸较小时,土工格栅还可提高砂土的内摩擦角。

基于性能的π型梁桥涡振响应概率性评价

文章以某π型梁悬索桥为例,采用剪切应力输运(shear-stress transport,SST)湍流模型,基于大变形动网格和有限体积法实现π型截面主梁涡激振动数值仿真;用最小二乘法对阻尼比和竖向涡振最大幅值进行拟合,使用Q-Q图检验阻尼比的概率分布,探究阻尼比与涡振的关系;用设计点法、多种蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法拟合结构随阻尼比变化的损伤曲线,建立桥梁涡振损伤评价框架。研究发现:π型主梁在相当广泛的阻尼比范围存在竖向涡振现象,当阻尼比为5.67×10^(-3)时,主梁的竖向涡振振幅超过限值;阻尼比在每年的8—12月服从对数正态分布,并逐年减小,结构的损伤概率随阻尼比不断减小而增加。文中成功拟合出不同阻尼比下涡振最大幅值、涡振区间的损伤概率曲线,提出基于行车舒适性的桥梁涡振概率性损伤评价方法。研究结果可为π型梁涡振行车舒适度概率性损伤评价提供参考。

恐怖袭击下地铁隧道结构爆炸响应与防护对策

探讨了恐怖袭击下地铁隧道结构爆炸响应的研究手段、地铁隧道结构的运动与内力响应、毁伤效应以及恐怖爆炸防护对策.研究发现,管片接头对隧道结构刚度和整体性的弱化效应是导致地铁隧道结构的位移、速度、加速度和主应力响应强于整体现浇隧道结构的根本原因.炸药与隧道结构底部的距离越小,隧道结构的位移响应越明显.炸药当量增大不仅提高了隧道结构的峰值加速度,而且改变了隧道结构拱腰处峰值加速度的方向.地铁隧道恐怖爆炸防护应从降低恐怖爆炸事故发生概率以及降低恐怖爆炸事故危害两个方面进行开展.非对称多爆源同步和非同步起爆工况下的地铁隧道结构爆炸响应研究以及基于数值分析和机器学习算法预测的简明实用设计公式的构建是值得重视的未来研究方向.

胶结液浓度对MICP固化残积土力学性能影响及机理研究

为分析微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术对加固花岗岩残积土的适宜性,以及胶结液浓度对固化效果的影响,通过开展无侧限压缩和三轴剪切试验,对5组不同胶结液浓度的固化土试样进行力学测试,并基于扫描电镜图像和X射线衍射图谱分析MICP固化机理。试验结果表明:当胶结液浓度为2 mol/L时,固化土的无侧限抗压强度和弹性模量分别提高47.15%和82.08%,残积土的破坏模式从局部压裂破坏转变为整体剪切破坏;MICP固化残积土的抗剪强度随胶结液浓度增加得到较大程度提升,在2 mol/L胶结液作用下,黏聚力和内摩擦角增幅分别为127.62%和36.50%;碳酸钙晶体主要分布在土颗粒表面、孔隙以及接触点上,在土体内部分别发挥着包裹、填充和胶结作用;细菌与胶结液反应生成的碳酸钙沉淀主要以方解石晶体的形式存在。研究成果可为花岗岩残积土的改性提供参考,拓宽了MICP在非均质土中的应用范围。

大跨度系杆拱桥施工过程技术分析与研究

位于绍兴市的新建轻纺城大桥为一大跨度系杆拱桥,主桥结构形式为(16+144+16)m下承式钢管混凝土系杆拱,桥宽41 m,吊杆布置采用可换式吊杆,全桥共设26对吊杆。大桥上跨古运河及古纤道等世界级文物保护单位,因此对桥梁新建过程中结构受力合理性及位移可控性的要求更为严格。利用数值模拟软件MIDAS Civil进行建模计算,配合全面的施工监控,保证整个施工过程安全可靠,同时研究该类系杆拱桥主要受力构件在各工况下应力和变形情况。结果表明,各工况下中内力及位移最大的主梁与拱肋,各实测数据值和理论计算值吻合较好,验证了大桥监测方案的科学性。研究结果对于指导该类桥梁的施工具有一定的参考价值。

单轴加载下含共面双节理双层复合类岩试样的力学行为与破坏特征

为研究节理与层理面对裂隙层状岩体裂纹演化的共同作用,对不同层理面倾角下,含多角度共面双节理的双层复合类岩试样进行单轴压缩试验和数字图像相关试验。由试验结果可知,层理面和节理对应力−应变曲线特征和强度参数有显著影响。试件的破坏模式分为4种不同类型。层理面的存在抑制了岩桥区域裂纹的贯通,层理面倾角的变化对裂纹扩展路径和破坏模式的转变有较大影响。对于层理面倾角为30°和45°的试件,节理倾角越大,层理面对试件破坏特征的影响越小。此外,观测到一种从层理面上萌生并且更容易在试件上层扩展的拉伸裂纹。

终端塔基灌注桩施工对邻近隧道结构影响研究

全回转套管钻孔灌注桩作为一种环境友好型桩基施工方式,因其成桩质量较高、施工速度快、地层扰动较小、环境污染程度低的特点,在城市地下工程建造中尤其在临近既有隧道、基坑工程中运用广泛。依托采用全回转套管钻孔灌注成桩的合肥市某终端塔基小净距上跨地铁隧道工程,在对钢套管旋压施工过程影响隧道变形开展理论分析的基础上,模拟分析了桩长、桩径、桩-隧相对水平位置、钢套管跟进深度等对邻近地铁隧道变形的影响,研究单参数变化条件下电缆终端塔塔基施工引起的隧道结构变形规律。结果表明:增加桩长会加剧邻近隧道的竖向变形,在满足桩基承载力的基础上应尽量减少桩长,对于隧道水平位移控制严格的区段,应尽可能避免桩长与隧道埋深比为1的情况;桩径因素对邻近隧道位移的影响非常大;隧道总位移值与桩-隧净距负相关,扩大桩-隧间距是控制隧道变形的最佳措施;钢套管逐节旋压取土的施工方法,对周围土体扰动影响程度较小,尤其可以减少邻近隧道的水平变形,应避免采用半套管成孔工艺,以规避套管以下部分土体钻孔施工对周围地层造成二次扰动。

水作用下软岩软化与损伤断裂效应的时间相依性

为研究水作用下软岩损伤劣化效应的时间相依性,通过采用RYL-600岩石试验机和Instron1342电液材料伺服试验机对经过水浸泡不同时间后的软岩试验样品进行力学参数以及双扭试件的亚临界裂纹扩展试验,分别得到了软岩含水率、强度与变形参数、亚临界裂纹扩展速度V与应力强度因子KI、断裂韧度KIC等参数,试验结果分析表明:软岩含水率、力学参数等与水岩作用时间具有高度线性相关性,可以通过含水率和弹性模量建立软岩劣化损伤速率D的函数关系;通过采用双对数坐标空间对常位移松弛法所测试的不同浸泡时间的软岩亚临界裂纹扩展速度V与应力强度因子KI之间的关系研究,发现lgKI-lgV关系具有极好的线性相关性,而且水腐蚀损伤对软岩断裂力学性质有弱化作用,能加快膨胀性软岩亚临界裂纹的扩展,并且软岩水腐蚀作用对岩石裂纹的断裂指标影响显著并具有时间效应。因此,进行软岩与水作用损伤断裂效应的时间相依性研究具有重要意义。

膨胀性软岩水腐蚀损伤断裂力学效应实验研究

采用INSTRON1342电液材料伺服试验机和Taylor Horbson Surf CLI2000形貌仪对膨胀性软岩双扭试件进行相同pH溶液(pH=7.7)、不同浸泡时间的亚临界裂纹扩展和膨胀特性的试验研究,分别得到膨胀性软岩亚临界裂纹扩展速度v与应力强度因子KI之间的关系、膨胀性软岩的断裂韧度KIC以及不同浸泡时间下的岩石试样吸水膨胀的变化,通过采用双对数坐标空间对常位移松弛法所测试的不同浸泡时间的膨胀性软岩亚临界裂纹扩展速度v与应力强度因子KI之间的关系进行研究。研究结果表明:lg KI-lg v关系具有良好的线性相关性,膨胀性软岩水腐蚀作用对岩石裂纹的断裂指标影响显著并具有时间效应,而且水腐蚀损伤对膨胀性软岩断裂力学性质有弱化作用,能加快膨胀性软岩亚临界裂纹的扩展。

冲击载荷下脆性岩板损伤断裂演化的实验模拟研究

在矿山运输系统中,井壁围岩冲击损伤破坏对经济和安全效益的影响是至关重要的,因为动态冲击载荷对井壁围岩和支护结构会产生严重的削弱破坏作用,室内研究表明,岩石样品如岩板在动态载荷的冲击作用下会失效。为研究在低速冲击载荷作用下,脆性岩石损伤断裂的演化过程,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置中压缩气体发射球体子弹对脆性岩板进行变角度冲击损伤实验,岩板受到冲击后,边缘出现凹坑,表面裂纹从撞击凹坑直达岩板边缘,实验中样品的表面裂纹能有效代表试样内部的开裂状况,能有效反映冲击能量的耗散、破裂区面积与裂纹表面积随入射能量呈非线性增长趋势,同时与入射角度相关,但当破裂区面积急剧下降时,裂纹表面积反而急剧上升,表明裂纹的发生发展有明显的孕育期,在入射能量达到临界值前,主要表现为裂纹孕育增长,在达到临界值后,发生宏观断裂破坏,裂纹面积呈负增长,破裂区面积增大。实验结果分析表明在实际工程中,围岩和支护结构的抗冲击的最优化设计角度范围在15°～30°。

地震作用下盾构隧道衬砌结构动力响应分析

盾构隧道衬砌结构在地震载荷作用下的安全越来越受到重视,本文运用有限元软件数值模拟地震作用过程,分析地震作用下不同管片接头模型中管片性能的变化规律,结果表明:盾构隧道在地震横向作用下产生较大的横向位移,不同管片接头模型中管片的位移时程曲线趋势基本一致,且随着管片刚度减小而增大,但均比地表土体横向位移小很多;地震作用下不同管片接头模型中管片和连接螺栓的内力分布情况相类似,随着管片刚度减小,管片横向方向和剪切方向的应力均减小,连接螺栓的轴力、剪力和弯矩均增大,其中剪力增加的幅度最大,弯矩最大值位于隧道两拱腰处。

硬岩巴西劈裂法试验误差影响率分析

岩石的抗拉强度是导致岩石黏结性破坏的极限应力,在工程上,将劈裂法试验规定为测定岩石抗拉强度的必做试验。大量的试验结果研究表明:劈裂法不能真实地反映岩石的抗拉强度,实验结果有误差。本文经过硬岩的巴西劈裂法实验,得到了硬岩巴西法试验结果的误差值与厚径比的关系曲线,可以知道误差影响的主要来源是试件的厚度变化误差。由计算结果和回归曲线还可以知道,在厚径比为1.0附近时,误差影响量总和最小。因此,为了控制实验误差,建议以后进行劈裂试验时,试件厚径比L/D严格取1.0。

高陡山区深部硐室地应力测量方法与结果分析——以大红山铁矿硐室为例

地应力是地下工程围岩稳定与支护结构设计的一个基本参数,其测量方法有很多种。本文详细介绍了适用于深部地下硐室的地应力测量方法——应变解除法,并介绍了大红山铁矿矿区深部地应力测量的方法、过程和结果。在区域地质构造分析的基础上,采用应变解除法进行现场实测,获得了该矿区深部4个水平6个测点的三维地应力状态;利用多方程回归方法分析初始地应力场,获取了大红山铁矿矿区深部地应力分布的基本规律。测量成果为工程设计和稳定性分析提供了依据,并为进一步研究该矿区岩体应力状态和应力场奠定了基础。

含预制孔洞混凝土的断裂实验研究

为研究含孔洞缺陷类岩体在单轴加载条件下裂缝萌生、扩展、演化及贯通的过程,制作了 含不同数量的预制孔洞混凝土试件,进行单轴加载断裂实验,根据实验过程使用ANSYS软件进行数值模 拟,分析其应力分布情况,将实验结果和数值计算进行对比,结果表明:试件的破坏模式及孔洞的贯通 模式与孔洞的数量及分布有关,试件破坏模式主要为劈裂破坏和剪切破坏,使用ANSYS软件计算所得的 结果和实验结果较为吻合.

坚硬节理岩体力学参数的确定方法

岩体力学参数的测定是岩土工程分析、设计的基础性工作。一般地，为了减小工作量和节约研究经费，须利用有限的室内实验样本的测定值，通过对有限实验样本数据的回归分析整理，确定岩石强度参数，进而估计岩体强度参数。介绍了常用的几种岩体力学参数的确定方法，在岩块的变形和强度参数及岩体结构面的野外统计窗资料的基础上，利用Hook-Brown准则进行坚硬节理岩体力学参数的选取，在对比研究的基础上，说明了Hook～Brown准则公式的合理性。

软岩开挖卸荷变形及支护效果的数值模拟

金川Ⅱ矿区岩体属于高应力软岩,文章研究了深部软岩巷道开挖卸载过程中围岩变形及支护效果等问题,通过建立3D有限元模型对巷道开挖进行动态模拟,并对巷道不同支护情形下的围岩变形进行对比分析。结果表明:巷道开挖卸载引起周围岩体应力释放,致使围岩向巷道径向挤压,产生的最大位移达到13.1cm,影响巷道的安全使用;采用U型钢+底部反拱共同支护后,对巷道两帮及顶板的支护效果比较明显,巷道两帮围岩的水平位移减少6.1cm,顶板围岩的沉降范围减少,且围岩应力释放速度减缓,但对巷道底板围岩的支护未达到要求,底板隆起值增加1.5cm;采用全断面喷锚支护后,巷道顶、底板处围岩的竖向位移显著减小,同时巷道两帮围岩水平位移也相应减小,但围岩应力释放的速度加快。

水化学腐蚀下岩石损伤力学效应研究

水化学腐蚀条件下岩石损伤力学效应是引起裂隙岩体力学性质变化的主要原因,因此,对裂隙岩体微观结构的水化学损伤效应及其定量化的研究具有重要意义.阐述了裂隙岩体的水化学腐蚀及裂隙岩体损伤力学的国内外研究现状,定性地研究了岩石水化学损伤的化学成分分析理论及能量分析理论,对水化学溶液的腐蚀影响机理进行了分析,并研究了不同化学溶液对岩石变形及强度腐蚀效应的影响.

强磁场干扰条件下结构面产状的确定方法

在强磁场干扰的调查区域,应用传统的结构面产状测量方法所测得的产状数据不真实。根据某大型铁矿水文地质工程地质调查的工作需要,总结出一套行之有效的方法,即使用通过测量巷道中线的平行参照线到地质罗盘的长边水平延伸线角来计算倾向,这样能在强磁场干扰的条件下,依旧采用地质罗盘仪来测量结构面产状,经过简单校算就可以准确确定结构面产状。

对“硬岩巴西劈裂法试验误差影响率分析”讨论的答复

非常感谢尤明庆教授对“硬岩巴西劈裂法试验误差影响率分析”的关注和提出相关讨论，现就尤明庆教授在讨论稿中提出的问题进行答复，若有不妥，敬请批评指正。

岩石弹黏塑性流变试验和非线性流变模型研究

采用分级增量循环加卸载和单级加载方式,对金川有色金属公司III矿区二辉橄榄岩试样进行弹黏塑性流变试验,在对流变试验数据进行深入分析基础上,详细研究该类岩石各蠕变阶段非线性黏弹塑性变形特性,将衰减蠕变曲线分离为黏弹性分量与黏塑性分量,研究各衰减蠕变变形分量的非线性特征,建立定常流动速率及加速蠕变率的应力、时间的拟合函数。根据不同应力水平下的加、卸载蠕变试验曲线,提出由瞬弹性Hooke体、黏弹塑性村山体、黏塑性改进Bingham体串联而成的新的岩石非线性弹黏塑性流变模型,对模型参数辩识,提出非线性元件参数的确定方法。该流变模型具有两个屈服极限且流变元件参数是关于应力和时间的拟合函数,考虑了衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段的非线性特征,能反映不同应力水平下岩石流变规律,尤其能较合理地模拟岩石加速蠕变,从理论上给出非线性弹黏塑性流变模型的松驰方程和三维蠕变方程。利用不同应力水平下岩石蠕变全程试验曲线,对提出的非线性弹黏塑性流变模型进行充分验证。试验曲线与非线性流变模型理论曲线较吻合,显示所建非线性弹黏塑性流变模型的正确性与合理性。