应力波斜入射下砂岩层裂破坏的试验研究

在地下工程结构中,爆破或地震等产生的动载荷会以任意方向作用于围岩,容易导致其发生层裂破坏。为了研究应力波斜入射对砂岩试样层裂破坏特性的影响,利用50 mm杆径的霍普金森压杆装置开展了应力波在0°、30°、45°和60°入射下砂岩试样的层裂试验,并利用高速摄影仪记录试样的层裂破坏过程。试验结果表明,试样初始层裂长度和层裂强度受应力波入射角度影响显著。在相同冲击气压下,试样初始层裂长度随着应力波入射角度的增大而增大;而试样层裂强度随着应力波入射角度的减小而增大。此外,采用离散元代码(particle flow code, PFC)对本次试验进行了数值模拟,模拟结果与试验结果较为吻合。在模拟中,进一步研究了冲击速度对应力波斜入射下砂岩层裂破坏的影响,在较高冲击速度下,应力波垂直入射造成的层裂裂纹数量与较低冲击速度下变化程度不大,而应力波在斜入射下造成的层裂裂纹数量显著增多,且损伤较为明显。

裂隙优势流入渗诱发堆积层滑坡浅层破坏机理研究

土体裂隙为雨水提供了入渗通道,沿此通道形成的优势流主导着降雨入渗过程,导致滑坡稳定性逐步恶化,促使变形持续发展。以徐洼滑坡为例,结合地质勘察、现场宏观巡查以及监测数据等,在分析徐洼滑坡变形特征的基础上,阐明裂隙对滑坡浅层破坏的影响,利用数值模拟,分析不同深度裂隙引起的优势流入渗过程,在此基础上,通过无限边坡模型,计算优势流作用下浅层滑坡的稳定性演化特征,最终厘清优势流入渗诱发浅层破坏机理。研究表明:(1)裂隙提高了坡体的透水性,坡体变形与裂隙发育相互促进,而引起浅层破坏的往往是滑坡变形产生地表拉张裂隙的持续演化;(2)裂隙改变了雨水的入渗过程,一部分沿坡体表面向下垂直入渗,一部分沿裂隙入渗至裂隙末端向四周扩散,随着裂隙发育,降雨入渗由优势流主导;(3)滑坡变形与裂隙发育的关系密切,无裂隙时,坡体仅表层处于不稳定状态,表现为表层侵蚀破坏,随着裂隙演化,裂隙影响深度内坡体处于不稳定状态,表现为滑动破坏,裂隙末端的暂饱和区为最危险滑面。

降雨入渗下非饱和土边坡浅层破坏机制分析

通过孔隙表面分维描述土的孔隙结构,应用分形模型确定非饱和土的水力特性。选取基质吸力变化分布作为评价指标,通过二维渗流计算获取降雨-蒸发循环作用下非饱和土边坡的扰动程度和大气影响深度。进一步分析土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数及降雨强度与非饱和土边坡的浅层破坏形式的相关性。研究结果表明:降雨-蒸发循环作用引起的边坡土层的基质吸力变化比体积含水率的变化显著;土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数均与大气影响深度呈正相关,降雨强度影响较小;基质吸力可以作为边坡扰动程度和大气影响深度的评价指标;非饱和土边坡浅层破坏形式受土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数控制,与降雨强度相关性低。本研究可为非饱和土边坡浅层破坏及相关工程地质问题研究提供参考。

顺向泥岩边坡变形破坏数值模拟研究

顺向泥岩边坡在工程建设过程中广泛存在,研究顺向泥岩边坡变形机理尤为重要。文中以贵州某高速公路修建过程中出现的顺向泥岩边坡为原型,概化模型后利用离散元UDEC二维数值模拟技术,研究顺向泥岩边坡的岩层倾角和坡角的组合形式对边坡变形破坏的影响。结果表明,边坡主控结构面为岩层层面时,若岩层倾角小于坡角,边坡产生顺层滑移破坏;若岩层倾角等于坡角,边坡产生溃屈变形;若岩层倾角大于坡角,边坡产生滑移-弯曲变形;边坡产生顺层滑移破坏时,坡角越大,边坡越易产生变形破坏,规模越大且破坏速率越快;边坡产生溃屈变形时,坡体上部产生顺层滑移,强风化层底部被挤压产生弯曲变形;边坡产生滑移-弯曲变形时,坡体上部为顺层滑移,中下部产生弯曲隆起,并随着坡角的增加,变形规模增大。

巷道围岩层裂破坏及动力失稳的力学机理研究

本文对巷道围岩层裂破坏及动力失稳的力学机理进行了研究。首先,通过分析巷道围岩的力学特性,确定了巷道围岩的变形和破坏模式。然后,根据巷道围岩的应力状态和变形特征,提出了围岩层裂破坏的主要机理和影响因素。最后,针对动力失稳问题,分析了巷道围岩的振动特性和失稳机理,并提出了相应的控制措施。本文的研究成果对于巷道工程的安全设计和施工具有重要的指导意义。

实体封装式光伏路面层间剥离破坏力学机制研究

针对实体封装式光伏路面层间剥离破坏模式,采用有限元分析方法建立三维有限元模型,开展不同加载条件和不同黏结尺寸的实体封装式光伏路面板块受力分析,研究揭示实体封装式光伏路面结构层间剥离破坏模式机制和关键影响因素,并提出优化设计建议。结果显示:由于层间界面黏聚力与封装材料的差异,实体封装式光伏路面结构易发生层间剥离损伤,黏结层所在位置高度越接近荷载作用面,越容易发生层间黏结失效的分层破坏;建议在保证发电功能前提下,降低黏结层高度位置和黏结面积,采用铆钉技术,有利于提高结构寿命。

岩质边坡水力驱动型顺层滑移破坏机制分析

顺层边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。在分析顺层边坡水力驱动型滑移破坏的形成与演变的基础上,探讨了地下水对顺层边坡稳定性的影响机制;指出地下水在边坡后缘张裂隙和滑动面形成的渗流通道中运动时,对滑体将产生3个方面的力学作用:张裂隙静水压力、滑动面扬压力和拖曳力;推导了边坡极限平衡状态下张裂隙临界充水高度和临界降雨强度的计算公式。分析结果表明,边坡后缘张裂隙充水高度直接决定了3种水压力的大小,当张裂隙充水高度达到临界值后,边坡在水压力作用下发生滑移破坏;且张裂隙充水高度与降雨强度呈线性关系。最后建立了顺层边坡水力驱动型滑移破坏判据。

光学零件制造工艺(二):表面粗糙度与破坏层的关系

在裂纹为玻璃研磨的主要机理的惰况下,表面粗糙度与破坏层深度有个恒定关系。在试验的条件范围内我们发现,金刚石固着磨料研磨的破坏层与表面粗糙凹凸层的深度比是6.2～6.4。比以前报导的散粒磨料础磨的值(3.7～4.0)要大。该常数值很有实用的意义。根据测出的表面凹凸层深度可准确估算出下道精磨或抛光工序必须去除的破坏层深度。

粗化层破坏过程中的最大推移质输沙率试验研究

为了探讨清水冲刷与粗化层破坏过程中的推移质输沙率与水流强度的相关关系,进行了清水冲刷与粗化层破坏的概化试验研究。清水冲刷与粗化层破坏过程中的推移质输沙率峰值相应的无量纲输沙强度随水流强度的增大而增大,其增速较梅叶-彼德公式、拜格诺公式、恩格隆公式的计算结果明显偏大。采用梅叶-彼德公式相同的形式,通过回归得到了清水冲刷与粗化层破坏过程中的推移质输沙率峰值相应的无量纲输沙强度与水流强度的相关关系。这一成果对受清水冲刷时间较长河段的河床冲刷保护与取水防沙等有一定的参考价值。

卵石河床清水冲刷粗化层破坏临界条件试验研究

针对山区卵石河道普遍存在的床面粗化层现象,进行了水流强度连续小幅增大的清水冲刷粗化层破坏试验研究,旨在探讨粗化层破坏与水流强度之间的临界关系。试验结果表明,水流强度的增大并不一定能破坏床面粗化层,只有当水流强度增大到一定程度时,粗化层才会破坏。对于本系列试验所用泥沙,只有床面切应力大于初始粗化床面切应力的1.2倍,粗化层才会破坏。粗化层床面结构对粗化床面切应力有着重要的影响。

连续碳纤维增强的聚芳醚酮复合材料的层间破坏

用双悬臂梁和端开口弯曲试件分别研究了连续碳纤维增强的聚芳醚酮复合材料(CF/PEK-C)的Ⅰ型和Ⅱ型的层间破坏。CF/PEK-C的Ⅰ型层破坏的线弹性断裂判据G_(Ⅰc)和弹塑性断裂判据J_(Ⅰc)分别为0.69KJ/m^2且与裂纹长度无关。CF/PEK-C的Ⅱ型层间破坏的稳定性,与裂纹和半距之比α/L有关。当α/L小于0.7时,表现为不稳定的Ⅱ型层间破坏的断裂韧性G_(Ⅱc)为1.62KJ/m^2。当α/L大于0.7时,则为稳定的Ⅱ型层间破坏。此时的G_(Ⅱc)与临界点的选择有关。由亚临界点和0.95点法得出的G_(Ⅱc)值分别为1.73和2.74KJ.M^2。

紫花苜蓿对黄土边坡浅层破坏防护时间效应的数值分析

为探究紫花苜蓿对黄土边坡浅层破坏防护的时间效应,该研究考虑降雨入渗条件并以含不同生长期紫花苜蓿的黄土边坡为例,基于室内土工试验获取参数,分别采用含植物根系的无限边坡模型和数值模拟两种方法进行稳定性分析。结果表明:降雨作用使得边坡潜在滑动面位置由坡体内部转移到降雨最大入渗深度处;随着坡面植被的生长,边坡浅层土体的强度逐渐提高,潜在滑动面又逐渐转移到边坡内部。根据数值模拟强度折减法,边坡稳定系数随着植被生长不断增大。对比无限边坡模型与数值模拟方法计算的边坡稳定系数,植物根系生长到1.0m且不论在天然状态或降雨条件下黄土边坡均处于稳定状态,植物根系在0~0.8 m且在降雨条件下时处于不稳定状态,随着边坡植物生长期的延长,边坡稳定系数总体变化趋势一致,即先降低再逐渐增大。草本植物随着生长期的延长,对降雨条件下黄土边坡坡面侵蚀有明显的抑制作用,从而草本植物根系生长能够提高黄土边坡稳定性。当草本植物生长时间达到150d时,能够有效防治黄土坡面侵蚀,并提高黄土边坡稳定性,因此草本植物生长的前5个月为关键期。研究成果对于黄土边坡浅层破坏防护以及实现黄土地区可持续发展具有重要的理论意义和应用价值。

光学玻璃加工破坏层研究及粗磨、精磨、抛光工序加工余量的合理匹配

本文通过用五种散粒磨料（碳化硅）、五种固着磨料（金刚石）对八大类常用光学玻璃进行加工，用扫瞄电子显微镜观察其表面形貌，用抛测法测出其破坏层深度，得出一系列破坏层的深度数值，从而找出破坏层与磨料之问的函数关系。以破坏层的绝对深度为依据，得出光学加工中精磨、抛光工序的加工余量的合理匹配值。

近距爆炸作用下叠层复合夹芯板局部层裂破坏的理论研究

运用一维波动理论研究复合夹芯板中波的传播与局部层裂破坏,考虑应力波在夹芯板各层之间的反射和透射,得到了各层介质中压力时程的理论计算公式,建立一维平面波荷载在夹芯板中传播的理论计算方法。基于动量定律和第一强度理论,得到了夹芯板运动与破坏特征的理论计算公式。理论计算结果与试验结果的比较分析证明了理论计算方法的正确性。夹芯板对爆炸荷载防护特性的分析表明,虽然第一层钢板和夹芯层可以显著降低爆炸冲击波的峰值,但第二层钢板才是抵御爆炸冲击波的主要部位,而复合夹芯层的剥落破坏也需重点关注。

液体炸药滑移内爆加载下钢管的变形与层裂破坏研究

用液体炸药滑移内爆加载方式,研究了不同炸药厚度和外壳条件下20钢圆管的内聚变形和破坏特征。实验中,钢管发生了较大径向应变,应变值大致随炸药厚度的增加而线性增大。在炸药厚度不低于3mm时钢管变形均匀,轴对称较好;药厚小于3mm时其变形不再是基本轴对称收缩,管子表面出现扭转褶皱。各种装药厚度下,均未观察到预期的层裂破坏。对未层裂的原因进行了初步分析。

水驱型层状岩质边坡破坏机理的讨论

水驱型层状岩质边坡的破坏是一个渐进的过程。以断裂力学为理论基础,推导了边坡后缘裂隙充水的临界深度公式;分析了滑坡发生初期内部微裂纹的贯通机制;对顺层赋水边坡的层间破坏给出了解释。研究结果表明,水对坡体的影响在相当长的时间里是以物理化学作用为主,层状岩体破坏的临界长度与坡角、孔隙率、层厚、水头和水力坡降有关,内水压力的骤然升高会加速边坡失稳,据此提出了新的治理思路。

弯曲形层状结构边坡顺层破坏的风险模型

本文针对弯曲形层状结构边坡工程岩体的特点,建立起风险评价模型,最后以一工程实例作了详细地论述。在现代科学知识相互交叉、渗透和整体化的背景中,边坡工程与可靠性工程的汇流趋势非常引入注目。边坡可靠性分析已步入了实际工程应用阶段,其研究重点正在转向深入地探索这一汇流的途径、机制和方法。

寒地日照及昼夜动态大温差下保温管道外护层破坏的热力耦合仿真与分析

针对漠大线极寒地带输油保温管道堆放过程中外护层开裂问题,通过低温性能参数试验及多层结构热力耦合仿真计算,研究极寒地带保温管道在日照不均及昼夜动态大温差往复作用下的破坏机理。基于HDPE在不同低温下的性能参数,完成对管道多层结构的材料参数、边界条件、动态温度载荷的相关设置,得到极寒地带保温管道堆放过程中日照不均及昼夜动态大温差的往复作用下,外护层应力应变分布规律以及整体综合作用效果。仿真结果表明,因多层结构中各层材料的线膨胀系数差异,在极寒地带日照不均及昼夜动态大温差的交变累积作用下,各层之间产生了复杂的相互约束关系。对应力而言,第54天极值34. 45 MPa为第9天1. 74 MPa的19. 80倍;对应变而言,相应两极值相差3. 76倍,而且第54天聚乙烯外护层仿真应力值已严重超过低温应力强度指标。进一步结合现场工程实际与材料损伤理论,分析外护层开裂原因,验证了仿真结果的正确性,为极寒地带保温管道改性提供一种新的指导思路。

一种铝合金层裂破坏的分形形貌与微结构的相关性

针对高速冲击下材料的层裂破坏，用盒子计数法和码尺法计算了一种铝合金的层裂剖面的分形维。结合层裂破坏形貌的微观观测讨论了分形标度区范围。测定了材料的微结构分布，对材料中的二相粒子尺寸，晶粒尺寸以及相邻的二相粒子间距的分布，层裂破坏形貌展示的自相似范围和计算分形维数时的标度区范围进行比较，发现相邻的二相粒子间距的分布范围和层裂破坏形貌的自相似范围以及分形维的标度区范围是相当的。

锚喷支护巷道喷层破坏的原因及其预防的措施

通过对湖南某矿巷道锚喷支护工程的调查分析 ,发现爆破地震波、支护时间、支护质量、巷道岩面平整度、料浆配比等是引起锚喷支护巷道喷层崩壳开裂和脱落破坏的主要原因 ,并根据围岩应力、喷浆支护特性 。