光纤岩层滑动传感监测原理及试验研究

将光纤传感技术用于岩层界面滑动损伤监测,是常规的滑坡监测手段无法相比的技术手段。基于光纤微弯损耗机制及光时域反射技术,构建光纤滑动传感监测系统及数据采集,首次提出利用土工大三轴剪切试验手段完成模拟,同时也解决了固体材料滑动瞬间断裂以及光学–力学数据转换极难采集的难题,测得滑距–光损耗对应关系数据及关系曲线。提出将光纤滑动传感监测应用于高边坡滑动监测的典型布置方式。结果表明,光纤传感监测十分敏感,损耗值达30～50 dB,滑动监测光纤的动态范围达3.0～3.5 mm。

三峡泄滩滑坡体滑动带土的蠕变试验研究

三峡古滑坡的变形和长期稳定的控制性因素,在于滑动带土力学特性的强度损伤积累和时间效应。为了滑坡建模和稳定数值分析的需要,进行了泄滩滑坡体滑动带土的三轴排水蠕变试验研究。并在此基础上,给出了排水条件下粘性土的Mesri蠕变模型,即剪应力-应变关系采用双曲线模型,应变-时间关系采用幂函数来描述土体的弹粘塑性。

三峡泄滩滑坡滑动带土的改进Mesri蠕变模型

为进行滑坡建模和稳定数值分析的需要,进行了三峡泄滩滑坡体滑动带土的三轴排水蠕变试验.在此基础上,给出了排水条件下粘性土的Mesri蠕变模型,即剪应力 应变关系采用双曲线模型、应变 时间关系采用幂函数来描述土体的弹粘塑性;提出了改进Mesri蠕变模型,其应变 时间关系采用分段拟合方法.模型计算曲线与试验数据的比较表明,改进Mesri蠕变模型较Mesri蠕变模型对粘性土蠕变性能的拟合能力得到了显著改善.

粗粒料接触面模型及其在土石坝工程中的应用

在土石坝工程中越来越重视岸坡与坝料之间的接触特性,将土体本构模型中使用较多的双曲线型硬化规律运用至接触面模型,提出了一个简洁的接触面本构模型,推导了接触面模型刚度矩阵表达式。通过对4组试验的预测结果与试验结果的对比,表明该模型可以较好地预测粗粒料的界面剪切试验。将提出的接触面模型嵌入有限元程序,应用于如美心墙坝河谷与坝料的接触分析。三维有限元计算结果表明:坝体两侧岸坡的剪切位移变化规律都是中间部分剪切滑移量较大,岸坡边缘部分相对较小,陡坡一侧最大滑移量大于较缓一侧。这些均符合粗粒料滑移的基本规律,可为岸坡-坝料接触特性研究以及土石坝工程计算提供参考。

加筋尾矿稳定性及界面剪切模型

为分析加筋尾矿坝的边坡抗滑移稳定性,探讨上覆荷载和尾矿砂含水率对加筋尾矿界面初始剪切刚度的影响,采用土工合成材料直剪拉拔试验摩擦系统,对加筋尾矿开展直剪试验并建立剪切模型,通过拟合试验结果求得初始剪切刚度值。结果表明:在加筋尾矿直剪试验过程中,剪切应力达到峰值后会略有降低;新剪切模型计算出的试验结果接近实际值,初始剪切刚度值误差在1 kPa以内,优于常规剪切模型;随着含水率的增加,初始剪切刚度先增大到峰值,后逐渐减小。当上覆荷载增加到一定值时,初始抗剪刚度将保持稳定。依据试验结果,可求出各组试验的最大初始剪切刚度值,从而判断尾矿坝是否稳定。

基于LDPM胶凝砂砾石料剪切破坏及层面影响研究

基于格构离散粒子模型(LDPM),建立了胶凝砂砾石料三轴压缩试验的数值仿真模型,通过对比模拟结果和试验结果,验证了数值模型对胶凝砂砾石料三轴压缩过程模拟的适用性,进而根据裂缝扩展过程,从细观角度分析了胶凝砂砾石料剪切破坏的本质,并对水泥掺量为80 kg/m^(3)的胶凝砂砾石料进行了模型参数标定。在此基础上,建立了含层面胶凝砂砾石料的细观模型,研究了施工层面强度和倾角对胶凝砂砾石料抗剪切性能的影响。结果表明:层面对材料裂缝萌生区域、扩展宽度及材料最终破坏模式都会产生影响,但材料内摩擦角几乎不受层面影响;层面强度越高,材料峰值偏应力和黏聚力越大,材料峰值偏应力和黏聚力在层面倾角为60°时取得最小值。该结果为含施工层面胶凝砂砾石料的抗剪切性能评估提供了参考。

充填体和围岩-充填体界面剪切特性对比试验研究

拱效应理论模型在剪切力学参数(黏聚力c和内摩擦角j)的选取上采用了等效原则。为了区分剪切参数的选取对拱效应理论模型的影响,首先,采用三轴测试方法,开展常侧向约束条件下围岩-充填体界面的三轴剪切和充填体的三轴压缩试验。基于Mohr-Coulomb强度理论框架,对不同养护时间下充填体和围岩-充填体界面的剪切力学参数进行对比和量化分析。然后,利用电子扫描电镜(SEM)和热差异分析(TG/DTG)的分析手段,充分解释充填体和围岩-充填体界面剪切参数的差异性。最后,依据试验测试结果,对Terzaghi理论模型的工程应用进行讨论。研究表明,随侧向约束的增加,围岩-充填体界面的剪切位移-剪切应力曲线呈现出多峰值现象,且充填体的轴向应变-偏应力曲线呈现出明显的弹性强化阶段。充填体的剪切力学参数(c_(b),φ_(b))要明显大于相应围岩-充填体界面的参数(c_(i),φ_(i))。两者的黏聚力比值(c_(b)/c_(i))相差了2.26~2.67倍,内摩擦角比值(φ_(b)/φ_(i))相差了1.65~2.76倍。且采用围岩-充填体界面的剪切参数(c_(i),φ_(i))进行充填采场竖向应力(σ_(v))的预估能有效地克服Terzaghi理论模型的局限性。研究结论可为充填采场拱效应的预估和数值分析中力学参数的选取提供一定的参考。