高应力条件下循环球-偏应力耦合作用对饱和尾粉砂动力特性影响分析

受地震作用影响,细粒化高堆尾矿的潜在安全隐患愈加突出。为了探究地震荷载作用对饱和尾粉砂动力特性的影响规律,开展了一系列的循环球应力与循环偏应力的动三轴试验来模拟地震荷载产生的复杂应力条件。系统地研究了在高应力条件下循环球-偏应力耦合作用对饱和尾粉砂累积孔压和累积塑性应变的发展特性。试验结果表明:在单纯循环球应力作用下,饱和尾粉砂产生的累积孔压不足以引起试样发生破坏;与单纯循环偏应力相比,循环球-偏应力的耦合会抑制累积孔压与累积塑性应变的发展。通过对试验结果的分析,建立了满足高应力条件下的饱和尾粉砂累积孔压耦合经验增长模型;同时,并从有效应力路径、颗粒破碎和塑性应变机理的角度揭示了循环球-偏应力的耦合机制。这些研究可为我国的细粒化高堆尾矿坝的抗震研究提供一定的参考。

高应力条件下单、双向激振时饱和尾粉砂的动力特性研究

由于土体的各向异性,在高应力条件下无法克服单向激振中产生的球应力对轴向累积塑性变形和孔压的影响,为了获取动球应力对饱和尾粉砂动力特性的影响规律,开展了一系列从低到高10种围压下单、双向激振不排水循环三轴试验,研究结果表明:在试样不发生结构性破坏时,单、双向振动形式对饱和尾粉砂的动力特性的影响可以视为等效,而在试样发生破坏时,从低应力到高应力的过程中,动球应力对单向激振时饱和尾粉砂孔压和轴向塑性变形的累积有明显的先促进后约束的作用。同时,通过对试验结果的分析,初步建立了高应力条件下饱和尾粉砂的累积动孔压的增长模型。该成果对地震荷载作用下尾矿坝体的动力稳定性研究具有一定的参考意义。

加载频率与循环应力比影响下的饱和尾粉砂变形特性

细粒化高堆尾矿库受地震作用影响,其潜在安全隐患突出。为了解加载频率和循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响,针对西南地区某尾矿库的深埋尾粉砂开展了一系列不同加载频率及循环应力比的动三轴试验。系统地研究了不同加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂累积塑性变形的影响,并从滞回曲线的形态特征(整体倾斜程度k、宽窄程度α、面积S、不闭合程度ε)重点分析了加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响。结果表明:变形呈反“L”型破坏,存在累积塑性应变转折点;随着循环振次的增加,k、α逐渐减小,S、ε逐渐增加,即刚度和黏滞性越来越小、耗散的能量和塑性应变越来越大,而加载频率和循环应力比均会影响这一过程。

高应力条件下双向激振时尾粉砂的动力特性

强地震荷载作用下,P波(纵波)对土体的作用不可忽略。然而,传统的采用单向振动分析循环荷载作用下土体动力特性的方法往往忽略了纵波对土体动力稳定性的影响。为研究高应力条件下尾粉砂的动力特性,采用双向激振循环荷载模拟地震荷载,开展一系列不同围压、不同动剪应力比CSR,以及不同固结应力比K_(c)(简称固结比)条件下的双向振动三轴试验。结果表明:在双向激振循环荷载作用下,等压和偏压固结时,饱和尾粉砂试样均存在转折累积塑性变形ε_(tp);随着动应力幅值的增大,ε_(tp)与等压固结时的振次呈线性负相关,与偏压固结时的振次呈线性正相关;尾粉砂的累积动孔压比增长曲线具有明显的阶段性,围压对尾粉砂累积动孔压比增长曲线的形态具有显著影响。围压相同时,动剪应力比、固结应力比的改变对累积动孔压比增长曲线的形态影响不大。随着围压的增大,在等压和偏压固结条件下,尾粉砂的累积动孔压比增长曲线均有两种模式(3或4个发展阶段);当累积动孔压比增长曲线为3个阶段时,等压和偏压固结条件下,曲线形态具有一定的差异;当累积动孔压比增长曲线为4个阶段时,等压和偏压固结条件下,曲线形态基本相同。同时,通过分析试验结果,提出尾粉砂在高应力条件下考虑多因素时的累积孔压增长模型,并得到等压固结和偏压固结时该模型的两种表现形式。研究成果可以为尾矿坝的抗震加固设计提供一定的参考。

饱和尾粉砂边界面模型在FLAC^(3D)中的开发

由于岩土材料的复杂性,FLAC^(3D)软件自带的本构模型不能满足实际数值分析的全部要求。利用FLAC^(3D)预留的UMD接口,在C++的编译环境下实现了一种基于临界状态模型CASM边界面模型的开发。介绍了边界面模型的基本组成,给出了开发的关键步骤。并基于三轴试验结果,利用该模型对饱和尾粉砂静/动力学特性进行了分析,论证了该模型对饱和尾粉砂的适用性。

水下盾构隧道建造与运维技术研究现状与展望

随着我国水下隧道建造技术的迅速发展,越来越多的长距离、大直径、高水压、复杂地质的水下盾构隧道将被修建,在建设过程中将面临更加复杂的地质条件和更为严格的技术标准。为保证水下盾构隧道的全寿命周期安全,文章阐述了水下盾构隧道的发展现状和所面临的挑战,并从水下隧道建造和运维两个角度对现有技术进行总结。建造方面分别从盾构机械优化和掘进参数控制技术、水下盾构隧道防水技术、水下盾构隧道的抗震设计3个角度进行了总结与展望:介绍了盾构掘进控制的发展现状,分析了盾构隧道修建引起渗水的原因以及现有防水技术,阐述了现阶段盾构隧道的抗震设计方法;运维方面分别从水下盾构隧道的耐久性长期监测技术、水下盾构隧道结构无损检测技术、水下盾构隧道智能运维系统3个角度进行了总结与展望:采用耐久性传感器的优化设计实现了对结构耐久性的长期监测;介绍了隧道结构的检测技术,包括衬砌表观质量检测技术和结构隐蔽病害检测技术,以及基于建设的智能运维系统如何实现对隧道的安全管理和运营高效监测。通过全面梳理水下盾构隧道建造和运维关键技术,以期为水下盾构隧道全寿命周期安全提供更加可靠和高效的解决方案。