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。

考虑主应力轴偏转角影响的饱和软粘土路基长期沉降分析

基于循环三轴试验基础上的交通荷载路基沉降计算模型未能反映主应力轴偏转现象,而建立在不同围压的饱和软粘土恒定主应力轴偏转角的不排水循环加载试验基础上的循环累应变显式模型、累积孔压显式模型能考虑主应力轴偏转的现象。基于拟静力有限元计算、恒定主应力轴偏转角循环累积塑性变形及累积孔压显式模型相结合的思路,提出了考虑主应力轴偏转角影响的交通荷载作用下软土地基长期运营沉降的实用分析方法,并应用于高速公路工程的长期沉降预测。

双向循环荷载下黄土的动变形特性研究

利用SDT-20型动三轴仪在双向循环荷载下探究了黄土的动变形特性,分析了初始循环偏应力、径向动荷载幅值和预剪应力对黄土动变形发展的影响。试验结果表明:双向循环荷载作用下,初始动应力状态对黄土破坏模式有重要影响,初始循环偏应力小于0 k Pa时,黄土呈受拉破坏,初始循环偏应力大于0 k Pa时,黄土呈受压破坏。初始循环偏应力、径向动荷载幅值和预剪应力对黄土的动剪切变形均有明显的影响,初始循环偏应力和径向动荷载幅值的增大均加快了黄土的动剪切变形发展,使土体的破坏更迅速。预剪应力对土体起到预压密作用,黄土的动剪切变形的发展随预剪应力的增大而减缓。当剪切动荷载幅值保持不变时,拉压动荷载幅值的增大明显地加速了黄土动剪切变形的发展,其对土体动剪切变形的影响和剪切动荷载是一致的。

侏罗系陆相页岩各向异性动静态弹性参数建模

动、静态弹性参数转换关系对陆相页岩储层压裂改造、钻井方案设计、地应力预测等地质工程问题有重要意义.但页岩的本征各向异性及动、静态弹性参数的强压力依赖性对建立各向异性背景下的动、静弹性参数转换模型提出了新的挑战.本次实验研究基于10组四川盆地侏罗系陆相页岩样品的各向异性动、静态弹性参数联合测试,建立了模拟原位有效应力条件下各向异性动、静态弹性参数建模工作流程.多级偏应力循环实验结果表明:无论是在垂直还是平行层理方向,动态杨氏模量和泊松比均系统性地大于对应的静态杨氏模量和泊松比,并且动、静态弹性参数都表现出明显的压力依赖性.根据围压为20 MPa时的实测数据,直接建立了垂直层理方向模拟原位应力的动、静杨氏模量和泊松比转换关系.在此基础上,假定动态、静态杨氏模量各向异性的关系不依赖于所施加应力大小,建立了动、静态杨氏模量各向异性强度之间的线性关系,进而间接获得了模拟原位应力条件下的平行层理方向静态杨氏模量.各向异性背景下的动、静态弹性参数转换模型可将测井或地震数据转换为原位有效应力条件下的静态弹性参数,并可为各向异性背景下页岩储层地应力预测提供指导.

变围压条件下粉质黏土动孔压特性试验研究

为研究变围压条件下粉质黏土的孔压发展规律及强度特性,利用GDS振动三轴试验系统开展了不排水和部分排水时粉质黏土变围压循环三轴试验,研究了变围压应力路径对粉质黏土动孔压变化的影响规律。结果表明：变围压条件下,粉质黏土孔压主要由弹性孔压和残余孔压两部分组成。不排水条件时,粉质黏土最大孔压比随应力路径斜率和循环动应力比增加而增大,最小孔压受循环围压影响较小;部分排水试验时,最大孔压比曲线（rumaxN）和最小孔压比曲线（ruminN）表现为先升后降;当振动次数N〉2500次后,孔压变化逐渐趋于平稳。最大（小）孔压比均随着循环动应力比的增大而增大,但循环围压幅值对孔压比的影响却不同。最大孔压比rumax的稳定值随着循环围压幅值的增大而增大,最小孔压比rumin的稳定值随着循环围压幅值的增大而减小。上述研究成果可为交通循环荷载作用下粉质黏土的强度特性理论研究提供科学依据,为地基灾变控制研究提供技术支撑。