抽水蓄能电站云母石英片岩各向异性特性试验研究

云母石英片岩的各向异性特征对抽水蓄能电站地下洞室围岩稳定性影响较大。通过岩矿鉴定、室内压缩实验、直剪试验、点荷载现场试验等手段,分析了云母石英片岩强度、变形的变化规律,研究了不同风化程度的云母石英片岩在不同加载方向上的各向异性特性。结果表明:在漫长地质历史过程中经历各种地质作用,云母石英片岩的矿物形成了强烈的定向排列结构,使云母石英片岩具有明显的片状构造,从而导致云母石英片岩在力学性质上具有明显的各向异性;在不同方向荷载作用下,云母石英片岩的抗压强度、变形模量、弹性模量均表现出一定的各向异性,随着水平与片理面夹角的增大,云母石英片岩的单轴抗压强度、变形模量、弹性模量先减小后增大,均呈现出“U”型的变化规律;水平与片理面夹角α为0°时,岩石破坏为压密剪切破坏,α为40°时,岩石破坏为复合剪切破坏,α为70°时,岩石破坏为典型层面剪切破坏,α为90°时,岩石破坏为劈裂张拉破坏;直剪试验指出片理面间的粘结强度较低,在荷载方向与片理方向平行时易产生错动,反应了云母石英片岩的各项异性;通过点荷载试验,不同风化程度不同加载方向的云母石英片岩点荷载强度呈现出明显的各向异性,平行片理面的强度主要由片理层间的胶结强度提供,而非云母石英片岩本身的力学强度特性,同时云母石英片岩的各向异性程度随着风化程度减弱而稍有减弱。

基于分布式光纤传感技术的二维变形监测试验研究

科学合理的岩土体变形监测是岩土工程稳定性和安全性评价的重要指标,充分发挥分布式传感光纤测量技术特点,基于特殊设计的光纤变形试验装置,提出了一种基于分布式光纤传感技术的二维变形监测方法,开展了5类水平位移与沉降调节工况的传感光纤室内二维变形试验与2组堆石坝工程内部变形实测数据的模拟验证。研究结果表明5类试验工况下40组试验测得其水平位移和沉降绝对误差均小于1 mm,该二维变形监测方法的变形监测性能优越。基于200 m级坝高堆石坝实测水平位移、沉降数据开展的室内模拟试验,试验结果在曲线形式及量值上均与实测结果吻合度均较高,406 m长的测量断面以测点间距为3.3 m的准分布式监测,测点沉降测量误差为cm级,水平位移测量误差mm级;说明基于分布式传感光纤技术的二维变形监测方法,可满足岩土体变形监测需要,具备良好的应用前景。

石膏质岩膨胀潜势及隧道衬砌结构受力特征研究

隧道工程穿越石膏质岩地层时,常面临围岩吸水膨胀问题。膨胀潜势作为石膏质岩的膨胀特性之一,对于隧道衬砌结构受力特征有着重要影响。以五指山隧道的石膏质岩为样本,基于膨胀特性试验和BET比表面积分析,确定了其膨胀潜势判定标准;通过数值模拟分析不同围岩膨胀潜势对五指山隧道衬砌结构受力的影响。研究结果表明:石膏质岩的水化程度与膨胀特性指标和BET比表面积均呈负相关;综合膨胀率、膨胀力和BET比表面积3个指标可快速准确判定石膏质岩的膨胀潜势。对于五指山隧道,其围岩膨胀潜势在由非膨胀到强膨胀的变化过程中,拱腰和墙脚位置出现应力集中,拱顶位置拉应力增加、压应力减小,仰拱位置压应力增长约12倍;初期支护结构各部位水平位移均降低,而竖直方向位移均增加,其中位移增量峰值位于仰拱,峰值为2.14 cm,增长率峰值位于拱顶,峰值为6.7倍。

基于巴顿强度准则的某露天矿边坡岩体结构面抗剪强度研究

岩体结构面形成因素复杂,结构面的特征对岩体的力学性能有着重要影响。对岩体结构面作出定性、定量分析和评价,无论是对岩体基本力学特性的研究,还是岩体稳定性分析都具有十分重要的意义。通过对某石灰石露天矿边坡岩体开展基于回弹测试,利用JRC-JCS模型的巴顿强度公式获取的不连续结构面抗剪强度参数,利用查理兹建立的回弹值与结构面内摩擦角关系与通过室内直剪强度参数及经验法确定的不连续结构面强度参数进行对比研究,为露天矿山边坡稳定性研究提供依据。

块裂层状岩质边坡稳定性研究

岩质边坡工程中经常会遇到层理和节理极为发育、岩体被切割成许多离散块体的块裂层状岩体边坡,该类型边坡的破坏模式和稳定性影响因素有别于一般的岩质边坡。针对该类边坡,通过室内模型试验,探讨不同开挖坡度和层理面倾角下岩质边坡的破坏特征,并运用Sarma法对于室内模型试验结果进行分析,计算结果表明Sarma法适用于块裂层状岩质边坡的稳定性分析,这对该类岩质边坡的工程实施具有一定的指导意义。

第四系富水红砂岩地层隧道围岩变形特征研究

研究目的:富水条件下砂岩地层隧道开挖极易产生大变形。本文以蒙华铁路阳城隧道第四系富水红砂岩地层围岩大变形段为研究对象,通过室内试验、现场试验及数值模拟等方法,对围岩变形特征进行研究,从而提出围岩大变形的整治措施。研究结论:(1)对地层围岩认识有限、支护与降水措施不到位,导致围岩背后脱空溜砂,是产生大变形的主要原因;(2)工法变更辅以加密降水能有效控制围岩变形,拱顶沉降、水平收敛降低60%～65%,掌子面挤出降低50%;(3)现场试验监测结果显示,大变形整治措施、工法变更辅以加密降水行之有效,围岩变形量皆在规范允许范围内,后续施工段拱顶沉降监测值与数值模拟值相差18%,拟合较好,数值模拟有一定可靠度;(4)本文提出的围岩大变形相关整治措施,可为类似地层隧道围岩大变形整治、控制围岩变形及隧道安全施工提供借鉴。

软硬互层岩体模型单轴压缩破损规律研究

鉴于正确认识软硬互层岩体力学特征、分析其变形和强度规律,是大型岩体工程设计和施工需解决的关键问题,开展了一系列的物理模型试验和数值模拟试验,研究了软硬互层岩体的力学特征,探讨了互层的存在以及倾角变化对岩体变形破损的影响规律。结果表明,当岩层倾角由0°增加至90°时,试样的单轴抗压强度存在明显差异,抗压强度随岩层倾角的增大呈U型分布;试样的破损特征随倾角变化和分层变化呈不同破坏形态,破裂面主要沿软硬分层薄弱面发育,层间破坏主要由软弱分层的破坏引起;软硬分层薄弱面处切应力明显增大,相邻软硬夹层的应力分布有明显间断。

岩体物理力学参数测定及其工程处理方法的研究

在巷道工程和边坡工程稳定性分析中,力学参数的测定与选取会对计算结果产生重大影响.确定岩体力学参数的现场大型原位试验方法工程浩大、费用高昂,受到多种环境和技术条件限制.因此,本文采用Singh法、Kalamaras法和Hoek-Brown法等多种工程处理方法对由室内岩块试验获得的岩块力学参数进行了工程处理,考虑了岩块与岩体之间的差异,得到了符合工程实际情况的岩体力学参数.

高填方土石混合体填料盖板涵垂直土压力计算新方法

涵洞在山区高填方高速公路中应用较为广泛,但由于涵洞上方填料组成复杂与填料-涵洞相对刚度差异大会引起涵顶垂直土压力集中,造成涵洞结构出现了一系列病害。为探明涵顶土压力系数的影响因素,在室内模型试验和FLAC数值模拟的基础上,研究了涵洞顶部填料高度、填料含石量、填料泊松比及盖板厚度等变量对上埋式盖板涵顶部垂直土压力,侧墙水平土压力及土压力系数的影响。结果表明:上述变量均会影响土压力系数值,涵顶垂直土压力分布形式为抛物线;土压力系数在涵顶中心小于1,在涵顶边缘大于1,涵顶与侧墙的土压力均呈非线性分布。对上述变量影响下的数值结果进行汇总,从而建立涵顶垂直土压力、剪力、弯矩的图表和方程,可用于评估同类型盖板涵的静止土压力数值,进行盖板涵顶部静弯矩设计。采用C#语言编写了《涵洞顶部垂直土压力值计算》程序,能快速准确地定位涵洞顶部垂直土压力,可为类似的高填方土石混合体填料-涵洞受力分析提供参考。

集宁板岩岩爆碎屑分形特征分析

为了补充板岩的岩爆试验研究,利用深部岩爆模拟试验系统对内蒙古集宁板岩进行了室内岩爆试验,通过三向加载—分级卸载—垂向加载来模拟板岩岩爆的发生。收集岩爆碎屑进行筛分,对粒径〉10 mm的碎屑按不同的岩块形态的衡量指标,分别计算其分形维数。结果表明：岩块形态的衡量指标对板岩岩爆的碎屑分维值有一定的影响,分维值分布在1.62-2.73之间,且按长度/宽度/厚度-数量计算得到的分维值离散性最小,可作为计算板岩岩爆碎屑分维值的优选衡量指标;厚度、长度、宽度3个方向的破碎难度依次增强;长宽比、长厚比和宽厚比与数量分维值可表征碎屑的条状、片状、块状特征,板岩岩爆碎屑以条状、条块状和块状为主,片状特征不明显。

岩质边坡稳定性分析中岩石强度测试与试验数据的工程处理

针对常张高速公路几个典型岩质边坡,系统阐述了如何进行岩石室内强度测试和试验数据的工程处理,对岩质边坡稳定性分析中岩体力学参数的确定具有很强的实用性和指导性.

软岩下桥隧相连段车辆冲击效应模型试验研究

为研究软弱围岩(Ⅳ、Ⅴ级)条件下桥、隧相连段在后期运营中车辆荷载及其冲击作用下的力学行为、作用效应等,依托相关工程实例开展了系统的室内模型试验研究。结合桥、隧相连工程的实际特点,依据相似理论,给出了模型试验中桥、隧结构及洞周岩土体各物理量间的相似关系,对模型试验方法进行了系统的分析和阐述。通过模型试验研究表明,Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下的桥、隧相连段中,运营中的汽车荷载及其冲击作用,易使桥梁、隧道衬砌关键部位产生不利力学效应或结构损伤,使桥梁跨中、搭接端及洞底产生过大位移或沉降,并易使隧道洞口围岩稳定性降低等。因此,对桥隧相连段的桥、隧及洞口围岩各关键部位宜采取局部加强措施,以避免各种损伤或病害的发生。

软弱围岩中桥隧搭接多源损伤影响因素分析

对软弱围岩(Ⅳ和Ⅴ级)中的桥隧搭接工程进行了室内模型试验研究和影响因素分析。研究结果表明:桥隧搭接工程在其施工及运营中的力学行为及多源损伤情况受围岩等级、桥梁跨径及基础形式、搭接长度、汽车荷载等级及汽车冲击等的影响,长期状态下易导致桥梁、隧道衬砌各关键部位的结构损伤,对桥梁结构、隧道衬砌、桥台与桩基础的耐久性以及洞口围岩的稳定性不利;为防止桥、隧各关键部位因不利作用而损伤甚至破坏,避免洞口围岩出现失稳、坍塌及滑坡等病害,应对桥、隧及围岩关键部位局部加强,且宜采用桩基础、减小桥梁跨径、加大搭接长度、减小汽车荷载及其冲击影响。

桥隧邻接工程多源损伤室内模型试验研究

对Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下的桥隧邻接工程,由于施工过程中桥、隧、岩的相互作用或运营中的汽车荷载及其冲击作用的影响而产生的力学行为、作用效应等进行了系统的室内模型试验研究,结果表明:桥隧邻接施工过程对桥、隧结构各部位的受力、变形、位移、沉降以及洞口围岩的压力、沉降和稳定性等均产生很小的影响;但桥头邻接端的汽车荷载及其冲击作用易使桥梁跨中、邻接端及隧道洞身产生较明显的沉降,并使桥头桩基础顶部产生一定的水平位移。因此,应对桥梁的各关键部位及桥头斜坡岩土体等采取局部加强措施,或减小桥梁跨径,加大邻接长度,避免过大的汽车荷载并减小汽车冲击影响等,防止桥梁各关键部位因不利作用而损伤甚至破坏,避免桥头桩基础产生过大沉降或斜坡岩土体出现失稳、滑坡等病害。

瓯飞一期围垦工程东堤镇压层块石护面结构稳定性试验研究

为了避免理砌块石护面发生跳脱、翻滚、位移等失稳现象,以及解决瓯飞围垦工程料源紧缺的现实问题,开展了波浪作用下迎潮面镇压层理砌块石、砼半灌块石护面结构稳定性的室内模型及现场对比试验。试验结果表明,砼半灌块石护面结构在满足工程设防标准的前提下,能够有效降低块石重量及护面厚度,提高料源的利用率及块石护面结构的抗风浪能力。

浅谈室内岩土试验应注意的问题与分析

室内岩土试验是岩土勘察设计中很重要的一个组成部分。它能够为地质勘察设计提供技术参数和技术服务。在室内岩土试验过程中,依据国家现有的试验标准和操作规范,根据工程勘察项目的具体要求和实际情况,通过使用标准化仪器设备试验在地基上取得的试样,进一步准确获取地基岩土层的物理指标、力学性指标参数。其试验的准确与否将直接影响下一步工程设计的安全性和合理性。因此,只有能够及时准确的发现和掌握室内岩土试验中存在的问题和解决方法才能更加有效地控制好试验质量,使其达到试验结果的要求和标准。

齐大山铁矿露天边坡岩体力学参数确定

为分析齐大山铁矿东帮局部边坡稳定性,需获取边坡岩体力学参数。通过室内岩石力学试验得到3种岩性自然及饱水条件下的单轴抗压强度和抗剪强度,自然条件下的抗拉强度、弹性模量以及泊松比。综合Hoek-Brown法、费森科法及经验折减法对测得的边坡岩石力学参数进行折减,得出合理、准确的岩体力学参数。

HML磷矿露天边坡岩体力学参数测试及折减方法

为了对HML露天矿进行边坡稳定性分析,需要全面了解边坡地质情况和获取可靠合理的边坡岩体力学参数。通过室内岩石力学试验测量得到了HML矿山边坡岩体的抗拉强度、泊松比、弹性模量等力学参数。并采用几种基于室内岩石样本试验和工程地质资料相结合的岩石力学参数的折算方法,对测得的HML边坡岩样力学参数进行处理,得到了可用于实际工程分析和建模计算的较为合理、准确的岩石力学参数。

层理对岩石抗压强度影响解析

针对目前层理对岩石抗压强度造成的影响,本文从实践角度出发,分析了层理对岩石抗压强度的作用机理与现状,并提出了采用室内试验与数值模拟试验相结合的方式,来降低含有层理不连续体的作用影响。结果表明,只有综合室内试验与数值模拟试验,才能提高分析层理面对岩体力学性能影响分析的准确性。

浅谈岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用

社会的进一步发展,促使现阶段我国工程建设规模不断扩大,基于此,本文对岩土工程测试以及相关检测技术进行了简要论述。