预应力及冻融循环对砂岩物理力学特性的影响

为研究地应力条件下岩石受季节性冻融的影响效应,以三峡库区岸坡砂岩为研究对象,设计研制出可对标准试样进行预应力加载的装置,开展了不同预应力水平与冻融循环次数下的砂岩物理特性及力学特性试验,分析了预应力与冻融循环作用下砂岩质量、孔隙率、波速及抗压强度的变化规律,并从孔隙周围应力分布的角度探讨了预应力与冻胀力对岩石力学特性的影响机制。结果表明:砂岩的质量损失率、孔隙增长率及纵波波速衰减率与冻融循环次数呈正比,预应力的施加会显著改善由于冻融循环引起的损伤;冻融作用下砂岩的单轴及三轴抗压强度随预应力的增加先陡增后趋于稳定,施加预应力的砂岩抗冻系数可达到75%以上,0~3 MPa范围的预应力能更为有效地提高砂岩的抗冻性能,围压的存在也可减弱冻融循环对砂岩强度的劣化影响;预应力改变了砂岩内部孔隙的应力分布,使孔隙两侧形成压应力区,可有效抵抗冻胀形成的切向拉应力,抑制了冻融循环对砂岩的损伤。研究成果可深化对冻融循环作用下砂岩损伤劣化规律与机制的认识。

不同初始应力下软岩卸荷蠕变试验及长期强度

软岩蠕变对地下岩体工程变形控制及长期稳定的影响极为重要,为研究不同初始应力下软岩分级卸荷蠕变行为,以四川省大渡河丹巴水电站右岸平硐的软岩为研究对象,开展了不同轴压下分级卸荷-蠕变试验,分析了软岩在恒轴压和分级卸围压下的蠕变特性及长期强度特征。结果表明:破坏围压下,软岩蠕变曲线和蠕变速率均表现出衰减、稳态和加速三个典型阶段;初始轴压能显著影响软岩的蠕变破坏特征,初始轴压越大,软岩在卸围压时越容易破坏,且均以压剪破坏为主,较高初始轴压会造成试样端部出现拉剪裂隙;软岩长期强度和蠕变破坏强度的比值均在90%以上,卸荷时初始轴压越大,软岩越早进入屈服阶段。

考虑网格自适应的边坡可靠性随机有限元极限分析研究

在有限元极限分析(finite element limit analysis, FELA)的基础上,结合随机场理论,提出了网格自适应的边坡可靠性随机有限元极限分析方法,探讨了网格自适应前后的FELA法的确定性和可靠性分析结果,重点针对网格自适应FELA方法,从安全系数均值、分布规律及可靠度指标、潜在滑移面分布等角度分析了岩土参数变异系数和波动范围的影响.结果表明:考虑网格自适应的FELA能有效搜索潜在滑移面,在获得严格上、下限解的同时可显著提高边坡可靠性分析效率;通过随机场刻画参数变异特性能降低传统确定性分析对边坡稳定性的过高估计.随着变异系数的增大,安全系数概率密度曲线整体向左偏移,安全系数均值下降但变异性增大,坡体可靠度指标减小,坡体潜在滑面的分布更为离散;随着波动范围增大,出现了坡体安全系数均值增大但可靠性指标减小的互斥现象.相比黏聚力变异系数和水平波动范围,边坡可靠性分析结果对内摩擦角变异系数和竖向波动范围更为敏感.