软-硬互层岩体节理峰前循环剪切疲劳损伤机理研究

三峡库区频发微小地震下岩体节理循环剪切疲劳损伤对边坡动力稳定性具有重要影响。通过室内峰前循环剪切试验和PFC2D细观数值计算,研究了考虑一阶起伏角、含水率、剪切速率、剪切幅度、法向应力及循环剪切次数影响的软-硬互层岩体节理宏细观疲劳损伤机理。研究表明:①岩体节理剪切应力-剪切位移曲线历经初始非线性压剪变形、近似线弹性压剪变形、循环剪切疲劳损伤变形、应力缓升压剪变形、应力陡升压剪变形及应力脆性跌落压剪变形六个演化阶段。②岩体节理峰值(残余)剪切强度和疲劳剪切(法向)位移在相同一阶起伏角、含水率、剪切速率、剪切幅度或法向应力下随循环剪切次增多而分别降低和增大;且其在相同循环剪切次数下随一阶起伏角或法向应力变大而分别增大和降低,而随含水率、剪切速率或剪切幅度变大则分别降低和增大。③宏细观结果总体上吻合较好,且岩体节理细观剪切疲劳损伤裂纹数量随剪切位移变化呈前期微增-陡增、中期缓增及后期陡增-缓增-陡增的发展特征,而其随循环剪切次数变化则呈前期陡增和后期缓增的发展特征。④岩体节理宏细观剪切疲劳损伤典型演化过程可概述为压密-起裂破坏、循环错动-贯通破坏及分离-啃断破坏3个渐进性发展阶段,且宏细观剪切疲劳损伤裂纹近似呈“倒U形”密集分布于岩体节理附近。

某基坑开挖对既有铁路隧道的影响分析

城市中基坑的开挖常常会影响邻近已建地下工程的安全性。本文运用大型有限元分析软件ANSYS对某实际工程进行分析,考虑基坑开挖对既有铁路隧道衬砌、周边围岩以及基坑的稳定性的影响,对拟定设计的安全性作出评价。

含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤机制研究

对消落带劣化岩体及水库诱发地震共同影响下三峡库区某典型危岩边坡的稳定性进行了研究,设计并开展了几何相似比为1:100的振动台模型试验,探讨了含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤—失稳破坏演化全过程及其动力响应规律。研究表明:含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤—失稳破坏全过程可归结为坡体内部损伤累积—裂隙发育—次级节理与深大裂隙贯通—失稳倾倒,同时伴随消落带岩体表层松动—掉落—破坏及内部出现渗流网—形成渗流通道—形成“凹腔”的复合破坏模式;随着地震动的持续,危岩体内部动力响应规律具有典型的“趋高”及“趋表”效应,危岩边坡表面累积位移不断增加,消落带处孔隙水压力整体增加,危岩边坡内部水平向及竖直向土压力在全阶段中整体均呈先增大后减小的规律;危岩边坡自振频率及阻尼比在全阶段整体呈减小和增加的趋势;在小震结束前阶段及强震阶段,危岩边坡损伤度曲线分别呈“S”型分布和指数型分布。

水岩相互作用对砂岩单轴强度的影响研究

针对重庆地区的微风化砂岩,完成了1、3、6、10、15次的干湿循环,对循环后的试件(饱水状态)进行了单轴抗压和劈裂试验。试验结果表明,干湿循环对砂岩造成了不可逆的渐进性损伤,在15次循环后,单轴抗压强度损失达20.73%,抗拉强度达51.96%,弹性模量达33.79%,三者与循环次数之间有良好的对数关系。在干湿循环过程中,砂岩的强度损伤会出现拐点,这取决于水对砂岩的侵蚀程度。

不良地质下偏压隧道支护结构开裂与治理分析

隧道支护结构开裂现象是工程界普遍关注的课题,根据工程实例,采用现场监控量测资料阐述了明洞与支护开裂的位置,结合隧道的周边位移和拱顶下沉随时间和施工进度的变化趋势,得出不良地质情况和严重偏压是明洞与支护开裂的主要原因。依据现场处理措施得出施作仰拱和对隧道埋深较浅侧进行小导管注浆加固能有效地抑制支护结构裂纹发展。采用变分方法与Bishop条分法相结合定性分析得出偏压隧道薄弱部位及产生偏压的原因。通过数值分析获得明洞的第一主应力分布状态,解释裂缝出现于拱顶与偏压侧拱肩之间的原因;数值分析获得的隧道周边位移和拱顶下沉与现场监测结果具有相同的发展趋势;断面离隧道洞口越近,周边位移向外扩展值越大,表明洞口处为隧道最薄弱部位。

高频次微小地震下顺倾软硬互层边坡动力稳定性研究

三峡库区(TGR)自蓄水以来微震活动加剧、强度增大,频发微震会对库区边坡产生一定影响。采用振动台模型试验和UDEC数值模拟方法,对库区顺倾软硬互层边坡在不断微、小地震作用下的破坏失稳演化过程及动力稳定性进行了研究。研究成果如下:在不断地震作用后,边坡自振频率下降、阻尼比上升,自振频率下降的速度随加载次数和加载幅值的增加而增大;在不同加载阶段,边坡坡面PGA放大系数不断降低,动力响应呈现减弱趋势;弱层成为顺倾软硬互层边坡变形破坏的优势区域;边坡的破坏失稳演化过程为分段式的滑移破坏过程,上部软、硬层滑落后,剩余滑体沿着由上部弱层剪切裂缝、中部硬层次级节理拉裂缝和下部弱层剪切裂缝贯通形成的滑移面滑移破坏;UDEC数值模拟表明顺倾软硬互层边坡的累积永久位移随微震作用次数的增加而增加,稳定性系数则呈现递减趋势。研究成果对库区滑坡形成机制的认识和减灾、防灾有一定的价值。

不同初始卸荷水平对深埋砂岩力学特性影响规律试验研究

深部岩石开挖等工况诱发的不同初始卸荷水平对其力学特征影响明显,基于对砂岩进行常规三轴压缩试验和不同初始卸荷水平的三轴卸荷试验,研究了高应力加、卸荷条件下砂岩的强度、变形及扩容特征。研究发现:在同一初始围压条件下,初始卸荷水平越高,围压降低的越小,岩样达到破坏所经历的卸围压过程越短。随着初始围压的增大,不同卸荷水平下的统一围压降参数η基本是增加的,表明在高应力状态岩样需要更大的围压卸荷量才会破坏。随初始卸荷水平的提高,凝聚力c呈指数关系增长,内摩擦角φ呈多项式关系减小。卸围压的两个阶段,侧向应变增量Δε_3都比轴向应变增量Δε_1大,表现为明显的侧向扩容。初始卸荷水平越低,其最大剪胀角越大,扩容效应越明显。扩容指标I_d与围压呈幂函数型关系,与初始卸荷水平呈二次函数关系。基于对试验数据的拟合,对不同初始卸荷水平作用的砂岩的摩尔-库仑准则表达式进行了修正。

基坑预应力锚索初始张拉锁定值取值规律探讨

针对基坑工程中预应力锚索的特点,采用理论推导、算例计算、数值模拟及实例分析的方法,对拉力型、压力型、荷载分散型锚索及锚拉桩上多排预应力锚索的锁定值取值规律进行了探讨。结果表明:由于锚头刚度的差异,拉力型锚索的锁定值宜取规范规定范围的小值,而压力型锚索宜取相应的大值;荷载分散型锚索应分组张拉锁定,各分组钢绞线的锁定值与锚索自由段长度、分散间距及锚头位移有关,且离孔口距离越远,分段承载体锚索锁定值越大;锚拉桩上的多排预应力锚索应考虑锚索的张拉顺序采取不同的锁定值,基于各排锚索张拉锁定后产生的真实锚头位移的差异,上排锚索宜取较小的锁定值,下排锚索宜取较大的锁定值。相关规律可为基坑锚索的张拉锁定施工提供有益的参考。

酸碱环境干湿循环作用下砂岩抗剪强度劣化规律研究

为研究酸碱环境中砂岩在干湿循环作用下抗剪强度的劣化规律,在浸泡溶液p H值分别为7,9,4的环境中,对砂岩试件进行次数为1,3,6,10次的干湿循环试验。通过不同循环次数后的单轴和三轴试验,计算得到每个阶段循环后砂岩的黏聚力和内摩擦角及其与干湿循环次数N的变化关系式,从而获得砂岩在不同p H值干湿循环作用下抗剪强度随循环次数的变化公式。结果表明,砂岩的抗剪强度随着循环次数的增加而降低,在干湿循环作用前期,受影响较为显著,抗剪强度降幅很大,而后,强度降幅相对较小;酸性环境下,砂岩抗剪强度劣化最为严重,碱性次之,中性最轻;干湿循环后的干燥试件抗剪强度劣化幅度远不如湿状态下的劣化幅度。

深基坑锚拉桩上外荷载及其受力变形开挖响应

在基坑的整个开挖过程中,锚拉桩上作用的外荷载是不断变化的,研究支护桩所受土压力和锚索拉力的变化规律及其内力变形开挖响应,对优化桩锚支护结构的设计、保证开挖过程中基坑的稳定性具有十分重要的意义。结合重庆市某深基坑工程,通过FLAC3D数值模拟、现场监测的方法,分析了在基坑分步开挖过程中锚拉桩所受的土压力和锚拉力的变化规律,以及桩身变形和弯矩随基坑开挖的变化。结果表明：数值分析与现场监测所得规律较为符合;在开挖过程中,支护桩所受的土压力值逐渐由静止土压力向主动土压力转变,开挖完成后呈现＂上下小,中间大＂的分布特征,最终作用的土压力小于经典理论计算值;锚索预拉力在初始张拉锁定后较短时间内即发生25%~35%的损失,在开挖期间呈现波动增大的趋势,最后稳定值大致为初始预拉力的80%;桩身弯矩和变形的分布形状协调一致,均为朝向基坑开挖侧的外凸型,最大值出现位置经历＂从上往下再往上＂的变化轨迹。

软弱层峰前循环剪切宏细观累积损伤机制研究

通过峰前循环剪切试验和PFC2D细观数值模拟,研究了考虑多种因素影响的软弱层宏细观累积损伤机制。研究表明:(1)软弱层循环剪切变形及强度演化曲线共经历初始压剪非线性变形(弹性区)、应力爬升累积损伤非线性变形(弹塑性区)及应力恒定塑性变形(塑性区)3个发展阶段;(2)软弱层峰值(残余)强度和累积剪切(法向)变形在相同含水率、法向压力、剪切速率、剪切幅度或相对厚度下随循环剪切次数增加分别降低和增大,而其在相同循环剪切次数下随各因素影响值增大分别依次降低、增大、降低、降低、增大和增大、降低、增大、增大、降低;(3)软弱层细观累积损伤裂纹数量及能量演化曲线分别呈初期微―陡增、前期缓增、中期陡增、后期微增和前期陡增、中期缓增、后期微增的阶段性发展特征,且细观累积损伤裂纹呈近似"S型带状"分布于剪切面附近两侧;(4)软弱层宏细观累积损伤破坏模式可概括为压剪―起裂破坏(剪胀效应)、磨损―错动―啃断破坏(剪胀―疏松―剪缩效应)及贯通―滑移破坏(剪缩效应)3种基本类型。

基于ABAQUS的应力强度因子求解

应力强度因子是断裂分析中的一个重要参数,准确有效地求解应力强度因子对于正确地评估结构的断裂强度至关重要.基于ABAQUS有限元软件,以非对称四点弯曲试样为例,在裂纹尖端区域设置奇异单元,通过J积分实现了应力强度因子的求解,并与解析法、外推法所得结果比较.计算结果表明,通过ABAQUS有限元软件计算应力强度因子是简单有效的,且计算精度较高.

市政道路岩质路堑边坡失稳原因分析及防治措施

市政道路岩质路堑边坡采用1∶0.75放坡处理后,仍发生了滑塌。不仅影响施工的安全和进度,而且增加了大量的工程整治费用。为防治类似情况再次出现,收集、整理了前期及附近地质资料,并进行现场调查与测绘,复核了主要结构面的性状和发育特征,分析了边坡的破坏模式及失稳原因。提出坡率法、排水、改善边坡岩体性质、坡面防护与绿化等治理方案,解除灾害安全隐患。

浅析如何防治因填方形成的地下水

随着城市用地面积日趋紧张,地下室的数量不断增加。部分设置在新近填土中的地下室,由于在原地质环境条件下地下水贫乏,往往遗漏地下室周边的排水设计,从而导致雨季地下室被地下水淹没。以蔡家小学为例,介绍了填方前、后的地质环境条件,分析了地下水的成因,并提出了完善周边排水系统且对地下室进行防水、防渗的处理等措施,以消除地下水对工程安全的危害。

聚丙烯纤维-钢筋/混凝土管节受力性能试验

顶管施工中钢筋/混凝土管节存在开裂现象,严重影响工程质量与后续营运。鉴于聚丙烯纤维具有改善混凝土抗拉、抗裂性能的作用,本文采用2种聚丙烯细纤维和1种聚丙烯粗纤维,设计了无纤维、单掺粗纤维及混掺三种尺度纤维的3组钢筋/混凝土管试件,进行了三点试验,对比分析管节的开裂破坏形态、荷载挠度曲线和开裂延性指标。并建立纤维混凝土管节三点试验的有限元模型,进一步探究聚丙烯纤维掺量对钢筋/混凝土管节受力性能的影响规律。结果表明,聚丙烯粗纤维可提高混凝土管的抗裂与承载能力,聚丙烯粗、细纤维的协同作用使管达到更高的使用和极限强度。相比无纤维管,混掺多尺度纤维提升管的使用强度和极限强度分别为28.7%和36.4%。此外,数值模拟合理地预测了纤维/混凝土管节的荷载挠度响应,并针对混凝土管节的极限强度值,得到单掺和混掺聚丙烯纤维时粗纤维的最佳掺量。