岩石–混凝土结构面的广义Patton剪切模型

为合理预测工程中常法向刚度(CNS)条件下岩石–混凝土结构面的剪切强度,在经典Patton模型(理想化为规则三角形粗糙体)的基础上进行改进,将规则三角形粗糙体推广到相似三角形粗糙体节理模型,并给出了相应的岩石–混凝土结构面粗糙度量化方法。与规则三角形粗糙体相比,相似三角形粗糙体由于波长各异而导致各个粗糙体所受的局部应力各不相同,进而引起粗糙体异步破坏的现象。其中,各粗糙体的极限破坏荷载和临界剪切位移根据下限理论求解。在此基础上,建立了相似三角形粗糙体结构面上各粗糙体剪切状态演化方程,并推广了经典Patton模型。该广义Patton模型可同时预测规则和相似三角形结构面剪切强度,并在一定条件下可退化为经典Patton模型。最后,通过12组不同工况下的CNS直剪试验验证了本文模型的合理性。

岩石结构面力学原型试验相似材料研究

基于岩体结构面抗剪强度机制及相似材料的选择原则和要求,研制以高强水泥、硅粉、高效减水剂、标准砂、水等原料混合而成的模拟材料,并利用其制得的试样及结构面模型进行大量物理力学试验的对比分析,研究结果表明:相似材料的抗压强度与原岩结构面相近,调整不同混合材料的配合比,相似材料可以覆盖中低强度的岩石类型;利用相似材料及多尺度试样模具可制作与原岩结构面表面形态及起伏度近似一致的模拟结构面;利用模拟结构面代替原岩结构面进行直剪试验,模拟结构面表面的磨损程度、粗糙度系数衰减规律及破坏形式均与原岩结构面相似,且模拟结构面抗剪强度直剪试验结果与理论计算值相差不大;模拟材料具有物理力学性能稳定、制作方便、成本低廉的优点,可代替原岩结构面进行不同尺寸、可重复性的破坏性试验。

系列尺度岩石结构面相似表面模型制作的逆向控制技术研究

制作与原岩结构面相似表面形态的模型试样是开展结构面力学模型试验的关键。基于不同尺度岩石结构面模型试样的制作特点,研制上、下盘完全吻合的系列尺度试样模具,并设计上、下盘吻合结构面试样的制作工艺,使得原岩结构面可以多次重复利用,提高原岩结构面的使用效率,降低取样成本和试验周期,实现在同一块结构面上不同尺度结构面模型的制作。利用表面形态相似性评价技术,验证制作工艺的可行性,结果表明,按照该逆向控制技术设计制作的模型试样,能复制出和原岩结构面表面形态一样、上、下盘结构面吻合度高的模型试样,符合制作不同尺度模型结构面的要求,可克服原岩结构面上下盘吻合度差、不能多种尺度取样的缺点,为开展具有真实表面形态的结构面抗剪强度尺寸效应试验研究提供了条件。

玄武岩纤维树脂混凝土填充结构机床横梁优化及性能分析

为探索提高机床基础件静动态性能和轻量化新途径,选取桥式龙门加工中心的移动横梁为研究原型.在满足刚度要求和轻量化条件下,初步设计了玄武岩纤维树脂混凝土(BFPC)填充结构横梁.以填充结构横梁外壳厚度为设计变量,通过响应面法分析变量对所设计横梁的质量、最大静应力等的影响,将原型横梁的最大应力和最大应变作为约束条件,填充结构横梁的前两阶固有频率最大、响应幅值最小及质量最轻为多目标函数对其进行优化设计.通过仿真分析方法对优化前后的填充结构横梁和原型横梁的静动态性能及质量进行对比分析.研究结果表明:BFPC填充结构横梁静动态性能得到明显改善的同时,其质量减轻7.11%.综合利用模型实验和有限元仿真方法对BFPC填充结构横梁自由模态进行对比分析,进一步证明了其在提高机床基础件以及整机静动态性能方面的有效性.

复杂岩基上重力坝坝基稳定地质力学模型试验研究

建在复杂地质条件上的重力坝,坝基中往往存在多种软弱结构面。为了在物理模型试验中考虑软弱结构面的强度弱化对坝基稳定的影响,采用地质力学模型试验方法对武都碾压混凝土重力坝坝基稳定性进行研究。试验中采用变温相似材料模拟坝基中软弱结构面的力学参数及弱化行为,在同一模型上进行超载和降强相结合的综合试验,获得了坝基失稳的破坏过程、变形分布特点及破坏形态,并得到评价工程安全性的综合安全系数,为工程的设计与施工提供了科学依据。

裂隙岩体的渗透张量与裂隙法向应力关系研究

本文在讨论裂隙岩体渗透张量的基础上，利用试验得到的混凝土结构面变形曲线，得出裂隙岩体渗透张量与法向应力的关系式，并简单地讨论了岩体应力场的变化对裂隙岩体渗透张量的影响。