高寒山区岩体冻胀冰劈破坏试验

高寒、高海拔地区岩体物理风化导致的不良地质对工程建设影响明显。为了揭示高寒山区岩体在冻融条件下破坏的机理,使岩体冻融破坏防治更有针对性及有效,依托乌鲁木齐-尉犁高速公路建设项目,通过试验手段,探讨了冻胀条件下岩体破坏的原因。冰劈试验揭示了自由水变成冰过程中膨胀力的变化情况及特性,试验显示在围护环境不变的情况下冻胀力或冰劈力可以达33 MPa以上,远大于岩石抗拉强度及裂隙胶结强度,且温度越低,冻胀启动越快,速率越大,冰劈越明显。通过岩体冻胀应变试验揭示了岩体裂隙中自由水膨胀变形性质。岩体冻胀应变主要由裂隙变化引起,裂隙性质不同,冻胀应变特征不同,冻胀应变的趋势及大小受控于裂隙的贯通性、含水情况及胶结强度。由此,总结了岩体在冻胀条件下的破坏机理。该成果对高寒山区岩体的破坏机理的认识具有重要的理论和现实意义。

冰劈效应对沥青路面表面裂缝的影响性分析

为研究冻融交替季节冰劈效应对沥青混凝土路面表面裂缝扩展的作用,基于断裂力学方法,采用ABAQUS有限元分析软件建立了路面结构模型,分别研究了路表裂缝在冰劈效应、温缩效应及二者结合作用下的应力强度因子随缝隙内积水深度、裂缝宽度以及裂缝长度等影响因素的变化规律及其相互之间的Pearson相关系数。研究结果表明:冰劈效应下,裂缝内少量积水便能够导致较大的应力强度因子,并且应力强度因子随着积水深度的增加而增长,但增长幅度逐渐放缓;同时较大的裂缝宽度能够导致裂缝更快的扩展,而裂缝长度对应力强度因子影响十分微弱;在冰劈与温缩的联合作用下,应力强度因子与冰劈效应作用下的应力强度因子的Pearson相关系数达到0.99以上,而由温缩效应所导致的应力强度因子相对于冰劈效应并不明显。因此在工程实践中,必须尽快修复路表裂缝,避免其在冻融交替季节受到冰劈效应的危害,从而保护路面的正常使用状况,延长路面使用寿命。

冰劈效应对沥青路面表面裂纹的影响研究

为得到路表凝冰对沥青路面表面裂纹的影响,采用断裂力学及温度场理论计算了温度场作用下、冰劈和温度场同时作用下沥青路面Top-Down裂缝尖端应力场分布。结果表明:Top-Down裂尖应力强度因子随温度变化显著,裂尖张开型应力强度因子约为滑开型应力强度因子的4.4倍,裂纹在温度作用下以张开型开裂为主,Top-Down开裂主要是温度梯度的作用,温度梯度越大,开裂趋势越明显;考虑冰劈效应后,张开型应力强度因子最大值为154.7 k Pa*m1/2,滑开型应力强度因子最大值为85.1 k Pa*m1/2,应力场强度分别较温度单独作用下提高了36.5%和230%,路表凝冰对Top-Down裂纹扩展贡献相当。

考虑冰劈效应的裂缝应力强度因子分析

根据热弹性理论将冰劈效应转化为冰劈荷载,并基于扩展有限元方法(XFEM),采用ABAQUS有限元分析软件建立半无限板模型,求解裂缝在冰劈效应下的应力强度因子,同时通过公式计算其应力强度因子的理论解,将两者进行了对比分析,采用不同的积分区域因子rk,通过J积分算法求解不同深度裂缝应力强度因子,得到rk取值范围,通过调整网格加密系数,研究了裂缝区域网格加密对于应力强度因子的影响。

冰劈作用对加剧微裂隙岩质边坡破坏性的机制研究--以红原气候及地质条件下的岩质边坡冰劈为例

高寒地区岩质边坡开挖后,冬季微裂隙岩体受冰劈作用,常产生坡面碎落,冰劈作用对微裂隙岩质边坡破坏的影响远大于其他因素。冰劈作用影响深度范围在冻结深度至坡表范围内,冰劈作用使得岩层及裂隙间结合力急剧降低,加速岩体破坏。

龙门山彭州—什邡地区的巨型冰川漂砾

论述了塘坝子等地的“飞来峰”是由汶川搬运到彭州等地来的巨型冰川漂砾。同时分析了“飞来峰”石灰岩呈角砾状是由冰劈作用和厚层冰雪压碎作用 ,再经胶结的结果 ,提出冰冻灰岩这一词语。

路表凝冰对Top-Down裂纹开裂特征的断裂力学分析

计算了典型温度作用下、路表凝冰冰劈效应和温度循环同时作用下Top-Down初始裂纹尖端应力场变化,结果表明路表凝冰对Top-Down裂纹扩展影响显著;冰劈和温度共同作用下Top-Down裂纹尖端当量应力强度因子Ke为温度单独作用下的1.8倍,凝冰与温度对路表裂纹扩展贡献相当。

石质文物风化病害防治的环境地质问题

石质文物的风化病害防治必须重视对地质环境的研究 ,地质环境的研究是彻底根治风化病害的前提。论述了风化病害的类型和机理 ,讨论了影响风化的主要环境因素和环境地质问题 ,提出了风化病害防治的原则与对策。

冻融风化边坡岩体破坏机理研究

高寒山区岩质边坡冻融风化破坏严重影响公路建设及其运行安全。为了揭示岩体在冻融条件下的破坏机理,本文通过对高寒山区岩质边坡现场调查、编录,结合室内试验及数值模拟等,从不同尺度下综合分析岩体的冻融破坏机理。室内试验显示岩块受冻融后存在强度弱化现象,其受控于岩块的结构构造、胶结程度及初始损伤裂隙发育情况;冻融试验揭示岩体裂隙发育特征对冻胀变形性质起决定作用,裂隙的冻融破坏速率远大于岩块,密闭条件下,裂隙水冻结成冰过程中形成冰劈效应,冻胀力可达33MPa以上;数值分析揭示了边坡温度场受低温、大温差影响最为明显,裂隙带受冻融影响严重,其为边坡冻融风化的通道,裂隙水冻胀形成冰劈是边坡冻融风化破坏的主要模式。

黄山不同类型砾石特性及成因分析

分析了黄山冰劈崩落砾石、流水搬运砾石和古泥石流沉积砾石的粒度和粒态特征 ,并讨论了砾石的形成环境 .

冻融作用对不同级配沥青路面表面裂缝的扩展影响

基于线弹性断裂力学相关理论,采用有限元软件,建立了含裂缝的沥青路面二维有限元模型,研究了冰劈效应下不同裂缝宽度、深度、长度对应力强度因子的影响,结果表明:应力强度因子随裂缝宽度的增大先增加后降低,随着裂缝深度的增加先增加后逐渐变缓,随裂缝长度的增加而缓慢增加。

水电站清污机边梁腹板断裂原因分析及处理

恰甫其海水电站清污机经过一个冬季的闲置后,发现清污机边梁腹板、翼缘板严重变形损坏;经现场仔细检查和分析确定边梁内积水结冰所致,因水结冰后体积膨大受到边梁腹板、翼缘板、隔板刚性约束产生很大的冰劈作用,此冰劈作用力远超出边梁设计时的承载能力。

紫色泥岩崩解特性差异的试验研究

以马头山组(K2m)、妥甸组(J3t)和禄丰组(J1l)紫色泥岩为研究对象,从水热相互作用泥岩的程度进行试验设计,分析了7种处理下3种泥岩崩解的差异性,结果表明:J3t的崩解速率明显大于K2m和J1l,不同处理下紫色泥岩的崩解速率差异较大。运用聚类分析把3种泥岩7种处理下的崩解速率分为3类,3个类间的崩解速率差异显著,引起3个类间泥岩崩解速率差异显著的因素主要是泥岩的饱和泡水和泡水后存在较大的温差变化。其中饱和组崩解速率大于表面浸湿组,大温差组大于小温差或恒温组。特别是温差变化中冰劈作用的存在,引起了泥岩的快速崩解。揭示了水作用对崩解的影响大于热作用,温差的存在有利于母岩崩解。通过对三种紫色泥岩的粘土矿物组成、Saf值(J1l(2.67)>K2m(2.50)>J3t(2.45))、ba值和成熟度(J3t(0.87、15.42)>K2m(0.85、11.46)>J1l(0.50、7.03))的分析,表明J3t最容易崩解,其次是K2m和J1l。