基于西原模型的非线性黏弹塑性流变模型

在西原模型的基础上,引入能反映加速蠕变起始点的非线性黏塑性元件和瞬时塑性变形的塑性元件,建立了一个能完整反映蠕变全过程的非线性黏弹塑性流变模型.在其一维流变模型结构的基础上建立三维的流变模型,推导三维流变方程,接着探讨了在三轴压缩试验中确定三维蠕变参数的方法,并对参数进行了敏感性分析.用三轴压缩试验结果验证模型的有效性,结果表明模型能很好地模拟蠕变的三阶段,并且在多级偏应力水平下可以采用同一组蠕变参数.

基于Burgers模型的流变损伤本构模型

在三维Burgers黏弹性流变模型的基础上,引入基于等效应变的损伤变量,建立了三维非线性流变损伤模型.推导了三维非线性流变损伤模型在三轴压缩下的轴向和侧向蠕变方程,并通过对向家坝砂岩三轴压缩蠕变试验结果的模拟,验证了模型的有效性.结果表明,基于Burgers模型的流变损伤模型,不仅可以反映砂岩的初期衰减和稳态蠕变阶段,而且也可以很好地反映砂岩的加速蠕变损伤过程.

粉砂质泥岩流变力学参数的试验研究

通过对粉砂质泥岩进行围压37 MPa下的常规三轴压缩试验和三轴压缩流变试验,获得应力-应变曲线和蠕变曲线,对其瞬时力学性质和流变力学性质进行了比较,分析了长期荷载对粉砂质泥岩力学参数的影响,并利用改进的西原模型对围压5 MPa下的蠕变试验曲线进行了模拟.结果表明,该粉砂质泥岩具有明显的时间效应,其强度、变形模量、黏聚力和内摩擦角等力学性质指标在长期荷载作用下均有不同程度降低,其中强度指标表现得最为明显,长期荷载对黏聚力的影响较大,而对内摩擦角的影响较小;所采用的改进西原模型能够很好地反映该粉砂质泥岩的流变力学特性.

地下厂房洞室群动力反应时程分析

采用动力时程分析法,对杨房沟水电站地下厂房洞室群地震反应进行了三维非线性数值模拟,分析了洞周围岩的加速度、位移时程变化及应力分布特征.计算结果表明,在地震荷载作用下,洞室高边墙对加速度有一定放大效应;洞周围岩地震位移波形与输入地震波形一致,围岩各质点间的相对变形及围岩永久变形均较小;围岩应力分布较为合理,最大主应力及最小主应力幅值较小,地下洞室群在设计地震荷载作用下抗震稳定性较好.

岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究及其参数识别

基于岩石加速蠕变阶段的力学状态特征,提出一个非线性黏滞系数的牛顿体,建立一个新的岩石非线性黏弹塑性蠕变模型,该模型能够很好地模拟岩石非线性蠕变的衰减、稳态和加速蠕变3个阶段,而且在一定条件下该模型可以蜕变为Burgers或西原模型;基于提出的非线性蠕变模型,推导岩石在不同恒定荷载情况下的蠕变方程,分析岩石蠕变的非线性特征。采用岩石全自动三轴流变伺服仪,对锦屏一级水电站工程左岸高边坡砂板岩和大理岩进行三轴蠕变力学试验,获得典型的岩石加速蠕变曲线。将Quasi-Newton算法(BFGS)嵌入到最小二乘法(LSM)中,提出BFGS-LSM算法,该方法能够快速准确地逼近精确解,并且不易收敛于局部极小点;采用该算法,利用获得的岩石全程三轴蠕变试验结果,对岩石非线性黏弹塑性蠕变模型参数进行辨识,辨识的结果和试验曲线吻合较好。

不同围压下断续预制裂纹粗晶大理岩变形和强度特性的试验研究

通过在MTS815.03岩石力学伺服试验机上对断续预制裂纹粗晶大理岩进行常规三轴压缩试验,基于试验结果研究不同围压下断续预制裂纹粗晶大理岩的变形和强度特性。结果表明,随着围压的增加,完整岩样和断续预制裂纹岩样峰后表现从应变软化逐渐转化为理想塑性的变形特性;岩石峰值环向应变对围压的敏感程度高于峰值轴向应变;强度与围压之间的关系可采用Coulomb准则来表征,且残余强度对围压的敏感性显著高于峰值强度。粗晶大理岩晶粒尺度较大,完整岩样的杨氏模量随围压而增大,峰值应变与围压之间成正线性关系;而断续预制裂纹岩样的杨氏模量以及峰值应变和围压之间的关系较为复杂,且随裂纹倾角而变化。单轴压缩时,断续预制裂纹岩样峰值强度与裂纹倾角密切相关,其最大轴向承载能力取决于两条预制裂纹内部顶端的扩展模式以及晶粒间的摩擦滑移;较低围压(σ3≤10MPa)时,与完整岩样的峰值强度相比,断续预制裂纹岩样的峰值强度明显偏低,但残余强度相差不大;而较高围压(σ3>10MPa)时,岩样进入塑性流动阶段后,完整岩样和预制裂纹岩样的三轴强度(峰值强度和残余强度)相差很小,粗晶大理岩样的轴向承载极限与预制裂纹分布关系不大,晶粒间的摩擦承载决定粗晶大理岩的强度特性。

向家坝水电站地下厂房围岩稳定的黏弹塑性有限元分析

考虑流变作用,建立三维有限元模型进行数值计算,以洞室变形和点抗滑安全系数为指标,针对向家坝水电站地下厂房围岩的特殊性进行稳定性研究,结果表明,随着围压的增高,流变速率逐渐减小,初始应变逐渐减小;软弱夹层处流变速率较其他岩体减小缓慢,且开挖后流变达到稳态状态时软弱夹层最终流变位移较大;黏弹塑性下围岩位移分布及变化规律与弹塑性一致,但黏弹塑性下计算位移明显要比弹塑性大;流变效应对岩体变形和稳定性,以及对支护结构有重要影响;黏弹塑性情况下,洞室围岩特征点抗滑安全系数比弹塑性条件下小,软弱夹层出露处和拱顶点抗滑安全系数较低,点抗滑安全系数分析还表明,软弱夹层对其稳定性影响明显,验证了位移分析结果。

基于节理网络有限元的柱状节理岩体等效变形模量结构效应研究

因其特殊的地质成因,柱状节理成为一种具有强烈非连续性及各向异性的特殊岩体结构。以白鹤滩水电工程设计、建设中所遇到的柱状节理玄武岩体为背景,针对柱状节理岩体的等效变形模量问题,在探讨了其结构效应表征参数的基础上,利用节理网络有限元为工具,研究各结构效应表征参数对柱状节理岩体等效变形模量的影响。研究结果表明:在柱轴线横向平面上,对于柱体不规则程度,当柱体完全不规则相对于完全规则情况,等效模量提高大约10%左右;在其他条件不变情况下,当柱体平均边长从0.1 m增加至0.5 m时,等效模量从5.36 GPa增加至23.4 GPa;对不同加载方向的研究结果表明,柱状节理在柱轴横向平面上可以视作各向同性;当节理刚度线性递增时,相应的岩体等效模量也基本符合线性递增的规律。在平行柱体轴线平面,节理组2间距越大,柱状节理岩体的等效变形模量越大;随着错距比的增加,柱状节理岩体的等效变形模量呈现先增加后减少的趋势,当错距比为50%时,节理岩体的等效变形模量取最大值;对于节理刚度的影响,与柱轴横向平面类似的,随柱体轴线平面上节理刚度的线性增加,相应的岩体模量也基本符合线性递增的规律。该研究成果与已有的现场研究成果及三维数值模型成果相比,吻合良好。说明了文中提供的研究结论具有较好的可信度及参考价值。

含优势断续节理组的工程岩体等效遍布节理模型强度参数研究

岩体经历的成岩和构造改造等作用通常使其优势节理组发育,使得工程岩体呈现各向异性特征。本文首先说明当大尺度工程岩体含断续节理组时,岩桥对各向异性强度特征的影响突出。进而指出在采用遍布节理模型描述含优势随机节理的岩体各向异性时,模型中结构面参数为贯通节理的参数,不能直接采用现场断续节理的测试结果,需要进行大尺度岩体各向异性参数等效。然后,提出基于连续方法 FLAC3D遍布节理的参数变化吻合非连续方法 3DEC揭示的宏观岩体各向异性特征的途径,完成由连续方法间接描述非连续节理岩体各向异性力学行为的等效过程。研究表明,在无法应用解析法估算含随机断续节理岩体宏观参数时,数值试验成为了更有效的途径。采用遍布节理模型描述断续节理岩体各向异性强度特征时,节理强度参数值受断续节理与岩桥的综合影响,等效节理参数高于节理真实参数。此外,在进行等效连续过程中,为保证等效贯通节理导致的岩体强度凹陷与断续节理作用的方向一致,遍布节理模型中节理走向取值应与断续节理走向呈(j-j)/2夹角。

用激光激发原子荧光光谱仪测定南极冰雪样品中铅含量

自行研制的原子荧光光谱仪，由无焰石墨炉原子化器、准分子激光器泵浦的脉冲染 料激光器等组成。用其对９５个南极冰雪样品中的铅进行了测量，其含量在４×１０－１２～４．７× １０－１１ｇ／ｍＬ之间。本方法的检出限为０．２×１０－１２ｇ／ｍＬ，精密度为７％。

基于损伤力学的砂岩蠕变模型研究与参数辨识

在Burgers模型的基础上,应用损伤力学的原理,通过引入3种不同的损伤变量演化规律,建立了改进Kachanov蠕变损伤模型、应变控制蠕变损伤模型和统计损伤模型,模拟向家坝砂岩三轴蠕变试验,并进行模型参数辨识及参数敏感性分析.3种蠕变损伤本构模型都能够较好地模拟蠕变全过程曲线,且各模型对曲线的模拟有着各自的特点.对比分析各个蠕变损伤模型,说明了提出的3种蠕变损伤本构模型都能够很好地反映砂岩的流变特性,但相比而言统计蠕变损伤模型更具有优势.本文研究为岩石工程的长期稳定性分析提供了理论参考.

Ru原子自电离态的测量及高灵敏分析

本文描述用激光共振电离—飞行时间质谱技术进行Ru原子自电离态的测量及其高灵敏分析。观测到Ru原子两条新的强共振、窄线宽(～1.6cm^(-1))的自电离态,位于第一电离阈上方～160cm^(-1)处。利用其中的一条激发谱线最强的自电离态进行溶液样品中痕量Ru的高灵敏分析,获得检测限为0.05ppb(5×10^(-11))。该结果比用非共振光电离方法,灵敏度提高20倍。

不规则柱状节理玄武岩变形参数反分析研究

在力学分析时,柱状节理玄武岩可视为玄武岩刚性材料与节理面接触材料的复合型二元介质,其物理力学特性主要由节理面控制。同时,节理面法向刚度K n和切向刚度K s选取标准直接影响到等效岩体变形模量。结合白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩原位变形载荷试验,基于广义回归神经网络(GRNN)及三维离散元模拟(3DEC)方法进行节理变形参数的反分析,分析计算结果与实测结果吻合较好。

浅谈10×10~4 m^3浮顶油罐的消防系统设计

100 000 m^3浮顶油罐的消防系统包括泡沫灭火系统和消防冷却水系统两部分。依据相关规范针对100 000 m^3浮顶油罐进行消防系统设计,从系统型式的选择、系统的计算、系统的设置等方面阐述了该种储油罐消防系统中的泡沫灭火系统和消防冷却水系统的设计。

句容抽水蓄能电站地下厂房洞室群支护措施研究

针对句容抽水蓄能电站地下厂房洞室群复杂的工程地质条件,参考类似工程支护设计经验,以柔性的系统喷锚支护为主,拟定3种不同的支护方案,运用3DEC建立数值分析模型,并基于该模型对地下厂房洞室群不同支护方案进行围岩稳定分析。通过对地下厂房洞室群3种支护方案的围岩变形、围岩应力及塑性区分布等多方面进行分析、比较,结合考虑工程投资、施工工期、施工组织等多方面影响因素,最终确定适合该地下厂房洞室群的合理支护措施。

用RIS方法分析地质样品中痕量金研究进展

共振电离谱学是七十年代发展的新的痕量探测技术,与成熟的质谱技术相结合,可以完成固态样品中痕量金元素的直接测定,作者在进行了初步的可行性实验之后,建立了一台具有自动换样装置的电热原子化、激光共振电离—飞行时间质谱仪,自动换样装置使谱仪在不破坏真空的条件下可以连续测量20个固态样品,不仅使每个样品的平均分析时间大大降低(仅需5～10分钟),而且有利于提高测量结果的重现性。

用共振电离质谱法进行Ru的高灵敏分析

共振电离质谱学(简称RIMS-Resonance Ionization Mass Spectroscopy)是八十年代发展起来的一种新的光谱与质谱相结合的技术。它基于原子与光子相互作用时产生的共振激发和电离效应。利用激光技术,用一个或几个波长可调谐的激光,将某种待测原子一步或多步选择性地共振激发到某个激发态,再用激光(或电场)将其电离,然后通过质谱仪进一步进行质量分析。RIMS方法具有四个显著特点:1.高灵敏度,2.高选择性,3.高时空分辨率,4.广泛的适用性。

白鹤滩水电站地下厂房岩壁吊车梁稳定性分析

当地下厂房岩梁壁座缺失或超挖较大时,岩壁吊车梁与修补混凝土需要同期浇筑和施工,岩壁吊车梁与常规岩梁体型相比有了较大变化、受力十分复杂。为此,采用能较好地模拟不连续面的非连续力学方法,对岩梁与岩壁结合面采用接触面单元进行模拟,分析了标准设计断面和壁座修补断面两种情况下的岩壁吊车梁锚杆受力、岩梁与岩壁结合面的应力与变形,以及修补断面岩梁的潜在破坏形式,并对促进岩梁稳定的措施进行了探讨。结果表明:采用非连续力学方法计算出的岩梁锚杆受力、岩梁和岩壁结合面上的应力和变形分布特征与实际情况较为接近;对于岩梁壁座缺失的情况,采用混凝土修补以及附壁墙加强措施是合适的,轮压荷载引起的锚杆应力、岩梁与岩壁结合面法向变形和切向变形在可接受范围内;在超载情况下,修补断面岩梁的破坏是以锚杆先出现受拉破坏,进而岩梁与岩壁结合面剪切破坏的破坏型式;在岩梁的稳定性分析中,不仅要考虑厂房开挖变形引起的锚杆释放应力,也要考虑其引起的岩梁和岩壁结合面应力变化的影响。

10×10~4m^3浮顶油罐的消防系统设计

10×104m3浮顶油罐的消防系统包括泡沫灭火系统和消防冷却水系统两部分。依据相关规范,从系统型式的选择、设计计算、设备设置等方面阐述了储油罐消防系统的设计方法。

中东某抽蓄地下厂房洞室群地震动力响应分析

针对中东某抽水蓄能电站地下厂房抗震稳定性问题,以掌握地下厂房洞室群围岩地震动力响应为目标,采用动力时程分析方法,依据当地及欧洲标准,对该地下厂房洞室群地震响应进行三维非线性数值模拟,分析了洞室围岩加速度、位移、塑性区、应力分布特征及支护受力特征。结果表明:在地下厂房洞室群围岩开挖面上,围岩的加速度会表现出明显的放大效应,且结构面上会加剧加速度响应;位移时程响应与输入地震荷载位移时程曲线形态一致,但在幅值和相位上有一定差异;围岩相对变形、残余变形较大的部位与加速度放大系数较大的部位一致,围岩塑性区和应力松弛区增加较为明显的部位与加速度放大系数较大、相对变形和残余变形较大的部位基本一致;在地震作用下,围岩支护结构受力增长较小,锚杆受力超过300 MPa的百分比与围岩变形、塑性区的发展规律一致。研究成果对地下工程围岩抗震稳定性分析和抗震设计具有参考价值。