荷载作用下砂土边坡-管道相互作用试验研究

随着我国西气东输、南水北调等重大工程的快速推进,埋地管道不可避免地会穿越高陡山区,并受到区域地形地貌的影响,而关于边坡-管道相互作用机制的认识还相对滞后,相关研究亟需加强。基于分布式光纤应变传感(distributed strain sensing,简称DSS)、粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术,开展加载工况下砂土边坡-管道相互作用的室内模型试验,探究了临坡地基极限承载力的影响因素,并研究了不同坡角下边坡土体变形破坏机制及埋地管道的结构响应特征。研究结果表明:(1)临坡地基经历了弹性压密、局部剪切和整体破坏3个阶段,并呈现不对称楔形破坏模式;(2)临坡地基极限承载力随着坡角的增大呈减小趋势,同一坡角下埋地管道的存在会降低临坡地基极限承载力;(3)管道对边坡滑裂面形成路径的影响程度随着坡角的增大而变大;(4)在荷载作用下埋地管道横截面环向应变呈“椭圆化”分布,据此提出了管周界面土抗力的简化计算模型与椭圆度计算式。相关结论对边坡-管道系统的变形控制与结构设计有一定的参考和借鉴意义。

含弧形裂隙岩体的裂纹扩展模拟研究

为研究弧形裂隙对裂隙岩体的力学性能和裂纹扩展的影响,选取FLAC3D软件中应变软化模型和空模型来模拟岩石裂隙扩展情况,将塑性区视为反应裂隙扩展的依据,研究单轴压缩荷载下裂隙拱高、裂隙弦长及裂隙倾角等对弧形裂隙扩展规律及力学特性的影响。模拟结果表明试件峰值强度随着拱高的增加而降低,且裂隙弦长对峰值强度也有影响。裂隙倾角影响着弧形裂隙的扩展路径,当倾角变大时,试件峰值强度也随之增加。最后采用模型试验对模拟结果进行初步验证。

含X型交叉裂隙的岩体力学特性数值分析

基于FLAC^(3D)数值计算软件,首先采用超细单元划分法对计算模型进行剖分以模拟线状裂隙扩展特征,其次采用弹脆性模型及空模型分别刻画岩石及裂隙的力学行为。数值模拟计算结果表明,在两裂隙对称分布的情况下,其夹角及长度对试件破坏模式的影响不大,但是试件强度随裂隙夹角及长度的增加而逐渐减小;当其中一条裂隙长度逐渐增加到与另一条裂隙长度相同时,试件破坏模式也逐渐由较长裂隙控制的单裂隙破坏形式转变为双裂隙同时扩展的对称破坏模式,试件强度也随着裂隙长度的增加而增加;当其中一条裂隙的长度不变,而倾角变化时,试件破坏也呈现单裂隙控制的破坏模式,但相应的试件强度变化规律比较复杂。

含多裂隙岩质边坡稳定性分析

基于FLAC^3D数值计算软件,采用理想弹塑性本构模型及节理单元对含多裂隙岩质边坡的稳定性进行了分析,并研究了多裂隙长度、倾角、间距、排距及副裂隙长度对岩质边坡的临界滑面和边坡安全系数的影响。结果表明,随着裂隙长度的增加,临界滑面会随着长度的变化而发生改变,边坡安全系数也会随之明显降低;在裂隙分布较密时,裂隙之间的相互作用会影响临界滑面的形成,但当间距或排距不断增大时,其影响越来越不明显;岩质边坡的安全系数会随着裂隙倾角的变化呈开口向上的抛物线规律变化,当倾角与边坡角度相近时,边坡安全系数达到最小值;当裂隙为交叉裂隙时,其对临界滑面和边坡安全系数也会产生一定影响,说明裂隙的形状也是影响边坡稳定性的一个重要因素。