不同含水量条件下黄土及黄土—加筋带接触面力学性质对比试验研究

通过对不同含水量条件下两种干密度黄土以及黄土—加筋带接触面的直接剪切试验研究,对黄土本身和黄土—加筋带接触面极限抗剪应力与含水量、法向应力及干密度的变化关系进行了分析,结果表明塑限含水量是干密度对加筋效果起积极作用的界限含水量,且随法向应力和含水量增大,会出现黄土极限剪切应力小于相同法向应力条件下黄土—加筋带接触面极限剪切应力的现象,此现象不利于筋带加筋效果的发挥。

爆炸冲击波在不同介质中传播衰减规律的数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA软件对冲击波在水、土、混凝土中的衰减规律进行了模拟研究,由计算得到的压力和能量的曲线,通过分析表明波阻抗对冲击波的初始峰值大小有很大的影响;土中冲击波的持续时间最长,混凝土中冲击波衰减较快;验证了冲击波速和波强度有关,波的强度越大,波速越高;能量的大小和介质的可压缩性有关,土中能量最大,水中能量最小。

管内盐水流动状态对单管冻结温度场影响规律分析

为获得冻结工程中冻结管内盐水流动状态对温度场的影响规律,分析了冻结管内盐水流动特点与流动状态;基于相似理论,导出了考虑管内盐水流动时单管冻结温度场无量纲数学模型及相应的准则表达式,将众多影响因素简化为5个无量纲准则,大大降低了研究的难度;利用综合数值计算与模拟试验,研究并获得了无量纲盐水温度Ty、雷诺准则Re、傅里叶准则Fo、普朗特准则Pr和格拉晓夫准则Gr对温度场的影响规律,分析获得了冻结壁形成厚度b和冻结管热流密度q与以上5个准则的对应关系;得出管内盐水的流动状态变化对冻结壁的厚度b及热流密度q的影响范围可达30%以上。根据不同冻结阶段温度场的发展特点,提出冻结工程中雷诺准则数Re的推荐值。

不同含水量黄土-砂浆接触特性试验应用研究

通过系列不同含水量条件下黄土-砂浆接触面的直接剪切试验研究,获得了砂浆接触面剪切强度指标摩擦角、内聚力随含水量的定量变化关系,然后利用该结果对某实际黄土基坑土钉墙设计方案进行了不同含水量条件的校核,结果表明含水量增大对土钉墙整体稳定性存在削弱作用,使原有设计方案安全系数明显降低。

新型可预爆钻注锚一体化锚杆的研制

现行锚注支护技术难以适用深部岩层巷道的某些复杂地质条件,因此,设计了一种新型可预爆钻注锚一体化锚杆,利用锚杆前端多段爆药段爆破作用,快速扩大注浆区域,形成超大厚度的围岩加固带,充分利用围岩的自撑能力保证巷道的长期稳定,并且迅速贯穿渗水区域并注浆成保护区域。

脆性岩石真三轴能量强度准则研究

基于岩石材料拉压强度不等和中间主应力对强度影响特点,从可释放弹性能角度出发推导和建立了可考虑中间主应力对岩石破坏弹性能释放影响的真三轴能量强度准则,利用厚壁圆筒试验数据和已有文献真三轴试验数据以及从能量准则参数物理含义三方面分析验证了所建真三轴能量强度准则的合理性及可靠性.结果表明,所建真三轴能量准则能适应于厚壁圆筒及真三轴压力试验的多种复杂应力状态;花岗岩、石灰岩中间主应力影响大于红砂岩、中细砂岩;对同种岩石来说,岩石中间主应力影响系数随应力状态不同而不同,总体变化趋势随中间主应力增加而先增大后减小;岩石能量强度准则与岩石应力状态和材料物理性质密切相关.

循环加载保载卸载下泥质砂岩滞后破坏特性

采用TATW-2000电液伺服试验机对泥质砂岩试件进行单轴循环加载保载卸载破坏试验:首先对试件施加轴压至预定值,然后保持该压力值约115 s左右,以使泥质砂岩试件变形有足够时间达到一个相对稳定状态,以至于轴向变形速率小于0.005 mm/h;当试件在该压力作用下变形相对稳定后,再进行轴压卸载和下一个循环加载、保载、卸载过程;如此循环,直到试件在保载过程中发生破坏。本次试验研究结果表明,在循环加卸载试验中,无论是加载还是卸载过程,岩石变形都滞后于外部应力变化;在轴压加载至设定值并进入保载过程中的较短时间范围内,岩石变形并不立即停止而是随时间有一定程度的缓慢增长,即具有变形滞后特性;在循环加载、保载以及卸载条件下,岩石试件最终破坏前会产生大量的竖向裂纹;与常规单轴压缩试验相比,在单轴循环加载、保载、卸载条件下的泥质砂岩试件滞后破坏时的平均单轴抗压强度有所降低;在岩石恒载滞后破坏试验中,岩石滞后变形为试件达到破坏所需弹性能补充提供了供给途径。

基于岩体聚类分级的TBM掘进参数预测方法

复杂地质条件下TBM掘进参数的精准预测可及时优化调整掘进参数,有效指导设备施工。根据吉林引松供水工程TBM3标段的现场掘进数据,首先利用最小二乘法对TBM掘进参数和现场跟踪的岩体力学参数进行回归分析,实现由设备参数向岩体信息的转化;而后利用k-means方法对所估计的岩体力学参数进行聚类分级,建立不同围岩等级的岩机数据库;最后以对应围岩等级下TBM岩机数据作为模型输入、运行或者控制参数作为模型输出目标,利用基于极限学习机(ELM)的机器学习算法构建与围岩等级相匹配的TBM预测模型,其预测值可很好地拟合实测数据的变化趋势,平均误差在12%以内。结果表明,基于岩体聚类分级的TBM掘进参数预测方法可显著改善围岩等级多变条件下TBM掘进参数预测精度低、鲁棒性差的问题。

大体积高性能混凝土冻结井壁水化热温度场实测与分析

大体积高性能混凝土井壁水化热温度场发展规律对于研究井筒温度应力、提高井壁质量极为重要,为获得实测资料,对国内井筒直径和井壁厚度均最大的冻结井壁开展了早龄期温度场实测研究与分析。设置4个监测层位,实时监测获得了一次浇注厚度达2.5 m的C60高性能混凝土井壁温度场的分布规律及井壁内径向各点的温升规律,获得不同厚度和标号井壁的最高温度达61.4~73.1℃、最大温升39.6~48.8℃、内部最大温差24.3~33.0℃。拟合得到了较符合现场浇注井壁内最高温升与龄期的双指数关系式。并结合工程实践,从混凝土材料、水化热温升、降低约束和养护条件等方面分析了大体积混凝土井壁预防开裂的技术措施。实测数据为冻结井壁设计与施工提供宝贵的基础资料,为工程建设提供借鉴。

发泡材料隔热条件下单管局部冻结温度场研究

局部保温冻结技术可解决冻结法在深井开拓工程中遇到的诸多技术问题,并可节约大量冷量。为获得保温材料特性对冻结温度场的影响规律,以外加套管的单管局部保温冻结温度场为研究对象,首先,将相似理论与理论分析相结合,导出了单管局部保温冻结温度场的无量纲数学模型及相应的准则表达式;其次,以无量纲准则作为影响因素,结合数值计算和模拟试验,研究了冻结管采用发泡材料保温条件下的单管局部冻结问题。分析获得了冻结管热流密度与保温材料的比热容、导热系数、保温层外半径等无量纲因素间的关系,提出局部保温冻结工程中保温材料导热系数最佳选用范围应不大于0.035（无量纲）,保温层外半径宜为1.4-1.6（无量纲）之间。研究结果具有广泛的适用性,为局部保温技术的设计和应用提供了理论基础和便利条件。

不同含水量黄土-筋带接触特性试验及应用研究

黄土属于水敏感性地质材料,不同含水量条件下黄土-加筋带接触面强度明显不同.为了获得此接触面剪切强度随含水量的变化规律,进行了系列不同含水量条件下黄土-加筋带接触面的直接剪切试验研究.试验结果表明,不同含水量的接触面剪切强度均满足莫尔-库仑准则,内摩擦角和黏聚力随含水量的增大而非线性减小.利用该试验结果对某黄土基坑加筋墙设计方案进行了不同含水量条件的校核,结果表明原方案没有考虑含水量增大对加筋墙内部稳定性的削弱作用,存在安全隐患,最后对原方案进行了修改使之满足含水量适当增大条件下的加筋墙内部稳定要求.