岩体抗剪强度参数现场测试新方法及工程应用

岩体抗剪强度参数的确定是进行岩体工程稳定性分析中最基本和最重要的,也是最困难的一项工作。由于室内和现场试验方法的局限性以及经验准则的人为性,快速、简易和较可靠确定岩体抗剪强度参数的原位测试手段一直是岩石工程界关注的热点。采用引进美国生产的岩石钻孔剪切仪,在实验室混凝土空心圆柱体和向家坝水电站坝基岩体中进行了尝试,取得了有益的试验成果。将主要从钻孔剪切仪的工作原理、数值模拟分析和工程应用等几方面对其进行全面的阐述和总结。试验成果和数值分析结果显示,岩石钻孔剪切仪是一种适用于软岩~中硬岩的原位试验设备,其试验成果总体钻孔剪切试验得到的c、 小于传统三轴和直剪试验成果,但钻孔剪切试验的 值在 <40?的范围内略低于传统三轴和直剪试验成,而钻孔剪切试验的c值较传统三轴和直剪试验的c 值降低较多,一般为25%～50%。     

岩石三轴拉伸试验装置研制及其应用

为准确地测量岩石试样在不同围压作用下的拉伸强度与变形特性,对用于岩石三轴压缩试验的MTS815材料试验机为主体设备进行了一系列技术改造,一方面设计加工了一套试验机活塞与三轴室的随动连锁装置,使原本只能提供压缩载荷的MTS815试验机也能精确提供轴向拉伸荷载;另一方面设计开发一种多自由度岩石试样三轴拉伸夹具,解决岩石等脆性材料在拉伸过程中难以始终保持对中的技术难题。提出一套完整的测试技术方法,能实现0～140 MPa围压范围内各种岩石试件的复杂三轴直接拉伸测试研究,利用研发的配套装置与测试方法对页岩试样进行了三轴拉伸试验。结果表明,试验装置和试验方法完全能够进行不同围压条件下的岩石三轴拉伸试验,得到相应的三轴拉伸试验曲线;页岩在低围压和高围压下呈现不同的破坏特征和破坏形式,低围压下依然呈现脆性特征,高围压下则是由脆性向塑性转换。     

《新书消息》

新书部分矿物原料研究E.B.罗日科娃等著霭荣森等裸国外金刚石矿床的地质特征及普查方法〔专辑〕 地质部地质科学技术情报研究所蝙祥岩石学(岩石薄片研究指导)〔美国〕H.威廉斯F.J.特钠c.M·吉尔特合著 董瑞挥构造地质学术藉汇编(第一部)地壳的大型构造和地质建造 〔苏联〕江·M·帕尔费洛夫等著周裕藩浮张宗春校衍射光栅摄藉仪及小C一3(13)在分析矿物原料中的应用 〔苏联〕c.K·加里宇手E.法依B.M·彼列推尔图钠著 蒋敛珊吴景钵萍定价2.30元定价3.00元定价2.10元定价1.20元定价。.26元再版部分地球化学原理矿坑涌水量预测方法〔美国〕…     

MTS数字程控伺服岩石刚性试验机功能开发

介绍了以美国MTS815Teststar型程控伺服单轴岩石刚性试验机为基本设备，配套开发的常规三轴、真三轴和直剪试验等功能组成的一个多功能数字程控伺服岩石力学试验系统的结构和性能。     

中间主应力对岩石强度的影响程度和规律

本文根据普通三轴试验中随着围压的增加岩石的变形和破坏特性的变化,划分出低围压,中等围压及高围压的界限。通过分析国内外学者的岩石真三轴试验结果,总结出了中等围压下中间主应力对不同岩石强度的影响程度和规律,并指出了莫尔(Molr)准则的适用范围。     

节理岩体大尺寸取样及三轴试验的建议方法

节理岩体大尺寸取样及三轴试验的建议方法技术介绍岩体的强度和变形性质是岩土工程稳定性计算的基本参数。这两个参数主要取决于岩石材料和不连续体的性质以及它们之间的相互作用。三轴试验是研究岩石和土的强度及变形性质的众所周知的手段。ＶｏｎＫｏｒｍａｎ［１］于１...     

岩石三轴试验机的现状及发展趋势

30多年来国内几乎没有关于岩石三轴试验机发展状况的全面介绍资料。为了国内大专院校、科研院所和生产厂家能够更好地分析、设计和制造岩石三轴试验机,在收集大量的参考资料,回顾试验机的发展历史,深入调研和分析的基础上,总结并介绍了国内常规和真三轴两大类岩石三轴试验机,同时介绍了蠕变、静动态、高低温和剪切等岩石试验机的发展状况。列举了国内具有代表性的部分用户使用的不同性能的岩石三轴试验机及其参数。指出今后的岩石试验机将会向CT扫描、三轴剪切渗流、三轴仿真试验系统和原位真三轴试验系统方向发展的趋势。相关内容既可以为研制岩石三轴试验机提供参考,也可以为用户选购试验机提供帮助。     

用追踪法确定连续破坏状态三轴试验的控制参数

利用刚性压机对圆柱形岩石试件进行三轴试验是确定岩石强度的一种重要方法。若用常规三轴试验,则一块试件只能在应力圆上得到一个点。换言之,要得到一条峰值强度包络线,就必须进行多次的这种三轴试验方可。1975年 K.Kovari 教授等人提出了多次破坏试验的方法。1983年他们又进而提出了有关连续破坏状态三轴试验(简称为 CFS 试验)的概念和方法。     

RDT—10000型岩石高压动力三轴仪的研制

根据对防护工程、爆破工程、地震工程和其它高压、高速工作的研究需要,研制了一台岩石高压动力三轴仪。它可研究岩石或其它材料在三轴动、静力条件下的应力-应变关系。该三轴试验仪的特点是高压、高速,能使岩石试件在围压为0—1000MPa,轴压达0—4000MPa的条件下进行试验,快速加载只需4—9ms就可使荷载由零上升至峰值,应变速率达10~0s~(-1)。本文介绍了三轴仪的主要结构,动加载原理,密封,高油压下的测量手段等,还介绍了用这台设备对各种岩石在各种应力条件下所进行的应力-应变关系、强度、变形、破坏、应变速率效应等试验的情况和所获得的试验数据。这台设备填补了我国空白。     

节理岩石卸载损伤破坏过程CT实时检测

在国内外首次利用CT专用岩石三轴试验加载设备,完成了单一裂纹岩石卸围压应力作用下损伤破坏全过程CT实时监测试验,得到了非常清晰的节理岩石卸围压破坏全过程中从裂纹发展、贯通到破坏等各个阶段的CT图像。结果表明,节理岩石的卸载破坏具有突发性。     

The Elastoplastic Analysis of high pressure Cylinder and Autofrettage Test under 12 Kb

This paper systematically introduces the elastoplastic analysis and autofrettage method of the pressure nder .It describes in detail the 12,100kg/cm2 hydraulic autofrettage test of a cylinder with its outside diameter 240 mm ,inside diameter 40-82 mm, and the height 362 mm. A cross –hole with diameter 4 mm is drilled ,then 9，925 kg/cm2 cyclic hydraulic pressure is applied .The result of the test is an expectant success .The behavior of the cylinder is satisfactory in its later usage . Conclusions are made as follows: 1. Using the hydraulic autofrettage technique ,the ultimate fatigue strength of the triaxial chamber cylinder ,which has the changeable cross section and is made by the super strengthened steel 37SiMnCrNiMoV,can be increased . 2. The hydraulic autofrettage technique can improve stress concentration of the cross-bore of the high pressure vessels.     

弱胶结西域砾岩引水隧洞围岩抗力特性试验研究

弱胶结西域砾岩物质成分复杂、胶结较差,其力学性质十分不稳定,为科学反映弱胶结西域砾岩地层高压引水隧洞围岩的抗力特性,采用径向液压枕现场试验方法与基于传统承压板变形试验结果的完全弹性模型以及考虑开挖卸荷影响的弹塑性模型的理论估算方法,对弱胶结西域砾岩引水隧洞围岩的抗力特性进行综合研究。分析结果表明:(1)径向液压枕现场试验方法获得弱胶结西域砾岩围岩抗力系数为6.02~26.03MPa/cm;(2)根据承压板法等常规变形试验结果,采用完全弹性模型估算弱胶结西域砾岩围岩单位抗力系数为7.46~13.54MPa/cm,采用考虑开挖卸荷影响的弹塑性模型其估算结果为5.00~13.54MPa/cm;(3)受西域砾岩的颗粒组成特征及现场变形试验承压面积限制,根据承压板法获得的岩体变形模量,采用理论估算方法获得的围岩抗力系数较径向液压枕法试验结果偏低;(4)径向液压枕法现场试验结果反映了地应力环境、围岩材料特性、开挖卸荷影响等多因素影响下的围岩抗力特性,可为西域砾岩引水隧洞开挖及围岩衬砌提供直接可靠的围岩综合抗力系数。     

模型试验柔性均布压力加载系统研制及其应用

地质力学模型试验均布压力精确加载是保证试验精度的前提。为此研制了一种新型柔性均布压力加载系统,该系统主要包括液压自动控制系统和柔性均布压力加载装置。液压自动控制系统操作方便,可实现计算机自动控制12路压力精确伺服加、卸载和长期稳压。柔性均布压力加载装置由液压油缸、球铰、刚性推力器和柔性传力橡胶垫块等组成,采用数值方法确定柔性橡胶的厚度为50 mm。该系统应用到表面不平的模型加载中并与刚性加载进行了对比。试验结果表明,柔性均布压力加载系统相对于刚性加载效果显著,模型内应力场均匀程度取决于橡胶传力垫块的邵氏硬度、加载应力大小和距表面深度。邵氏硬度小的橡胶柔性加载模型内应力场更均匀;且模型应力场随加载应力增大趋于均匀。模型内应力场距加载表面越远越均匀,柔性加载使距加载表面130 mm以下应力场基本保持均匀状态。试验表明,柔性均布压力加载系统有利于提高模型试验加载精度,具有广泛的应用前景。     

泥石流屈服应力测试的塌落度法

屈服应力是泥石流的关键流变参数,但目前该参数的获取主要依赖常规的流变仪,无法对含有粗大颗粒的泥石流进行测试。针对此问题,引入塌落度-屈服应力理论,采用直径和高度均为10.8 cm的圆柱塌落度桶对“2010.8.18”怒江东月各泥石流堆积物原样中上限粒径为2 mm和2 cm的部分进行了塌落度-屈服应力测试研究,两种上限粒径重构泥石流屈服应力的测试结果分别采用桨叶法（桨式流变仪）和斜面法（斜面流变仪）进行校验。实验结果表明:对于上限粒径为2 mm的泥石流,塌落度法与桨叶法测试结果基本相同,相对误差为1.47%~17.5%,平均相对误差为7.37%;对于上限粒径为2 cm的泥石流,塌落度法测试结果平均略大于斜面法,相对误差为12.27%~19.07%,平均相对误差为16.89%;理论分析表明,该圆柱形塌落度法适用于碎屑上限粒径为42 mm、塌落度不小于10.8 mm的泥石流。塌落度法不仅可以大幅度提高测试对象的上限粒径,而且测试精度较高,尤其适合于泥石流屈服应力的现场测试。     

基于高压压水试验的岩体透水率变化研究

在水利水电等地下工程的常规压水试验中,一般以1Lu（吕荣值）作为防渗灌浆结束的标准。近年来,随着科学技术水平的不断提高,我国的高水头抽水蓄能电站得到了迅速发展,也进行了相应的高压压水试验。对于高水头的水电工程,现场高压压水试验结果和常规压水试验结果对比发现,对于同一试验段,高压压水试验计算的岩体透水率反而比常规压水试验计算的透水率小,由此计算的岩体渗透系数也偏小,但在高压水作用下岩体渗透性会不同程度地增加。如果岩体透水率还用《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）中的公式计算,则由于压力的增加计算的Lu变小,防渗的标准会相应提高。针对规范中岩体透水率的适用性问题,提出了基于高压压水试验的高压单位吸水量的概念,即在直径75mm、试段长度约5m的孔内高压压水试验中,围岩在设计水头（2MPa）作用下,单位长度上的压入流量,用DK表示,单位为Lmin-1m-1。基于这一概念,应用数值模型计算了岩体试段的压入量,通过与某抽水蓄能电站高压压水试验的实际岩体试段的压入量进行的对比,获得了最大压力为4MPa时,岩体注浆结束标准为2DK（0.5Lu）。因此,对于不同的高水头水电工程,隧洞注浆结束标准（高压单位吸水量）要根据设计水头进行调整,而不能以常水头那样始终以1Lu作为防渗结束标准。     

不同压裂介质影响下绝对应力测值的试验研究

为研究不同压裂介质影响下的绝对应力测值,利用大尺寸真三轴模拟水压致裂试验系统,用清水及密度分别为1.1、1.2、1.3、1.4 g/cm3的泥浆介质对400 mm×400 mm×400 mm的花岗岩试样进行了水压致裂室内试验,成功获取了连续的压力-时间曲线。利用6种方法识别压力-时间曲线的闭合压力点,与实加最小水平主应力（ 5 MPa）对比,得出单切线等4种方法较为符合实际情况;在考虑试验系统柔度影响前提下,对比了实测和理论重张压力;最后分析了在持续泵压作用下岩石裂缝延伸的压力。试验结果表明,密度为1.1、1.2 g/cm3的泥浆介质对压力特征参数的取值影响较小,误差不超过1 MPa,但密度为1.3、1.4 g/cm3的泥浆介质对特征参数值影响很大。试验结果对水压致裂地应力测量技术在不同压裂介质影响下的适用性有重要的指导意义。     

绿片岩力学性质的实验研究

绿片岩的力学实验表明 ,在围压 45 0MPa条件下 ,岩石约于 45 0℃开始塑性变形。温度升至 5 5 0℃时变形加剧 ,原来直径为 10mm、高 2 0mm的均匀圆柱体变成直径为 10 8mm、高 17 4mm、中部变粗的不规则柱体。这一结果为解释青藏高原的地壳加厚提供了一定的实验依据     

高渗压小水力梯度岩石渗透性测试

对低渗透岩石的渗透性测试一般采用瞬时压力脉冲法,但该方法不能真实模拟野外高孔隙水压力、小水力梯度的现场实际条件,而且试验存在较大误差。为此开发研制了一套新型高压渗透仪,在渗透出水端安装了管路过滤器、调速阀两种器械元件,可手动任意调控流量大小,而流量大小采用精确测量渗出水体积变化量表示。试验只要保证进水端水压不变,当调控的水流量与试样的渗流量达到平衡时,则会在出水端形成一个稳定的水压值。该套试验设备不但可对圆柱体试样进行渗透性、力学特性测试,而且还可以对方柱体试样进行渗透性测试,实现了对岩石实际所处应力、高孔隙水压力环境的真实模拟。实测检验理论技术可行,达到了满意的试验效果。     

泄滩滑坡碎块石土饱和与非饱和水力学参数的现场试验研究

碎块石土由于块石含量较高,块石粒径较大,其水力学参数的确定具有一定困难。首先,采用双套环法对三峡库区泄滩滑坡的滑体碎块石土饱和渗透系数进行了原位试验,并根据土层孔隙率、颗粒级配等因素采用相关经验公式对试验结果进行了分析。其次,结合使用张力计和体积含水率仪对其土水特征曲线进行了现场模拟试验,并采用Fredlund模型对试验结果进行了拟合分析。最后,根据土水特征曲线和饱和渗透系数,采用经验公式估算了其非饱和渗透系数。试验及分析表明,该滑坡的碎块石土层的饱和渗透系数为(1.78～3.2)×10-2 cm/s,为强渗透性;材料的细颗粒含量越少,有效粒径及控制粒径越大,不均匀系数越小,相应的渗透系数越大。相关研究成果可以为泄滩滑坡非饱和非稳定渗透计算提供参数依据,并对同类型土体非饱和水力学参数的确定具有一定的借鉴意义。     

YCJF-30型全液压冲击反循环钻机的研制与应用

为满足不断增多的3 m口径钻孔灌注桩的施工要求,完善全液压冲击反循环钻机的系列规格,研制了额定施工口径为3 m的YCJF-30型全液压冲击反循环钻机。该钻机采用机、电、液一体化技术;采用独特的液压油缸冲击方式;差动双卷筒卷扬机提升能力强;配有液压步履,可方便左右前后移位以对正孔位;起塔、落塔为液压油缸控制,操作平稳、安全、省力;冲击锤头质量大（20 t）,破岩效率高;采用气举（或泵吸）反循环排渣,排渣能力强。生产试验证明,该钻机参数合理先进,性能可靠,自动化程度高,操作简单,维护容易,使用成本低,能适应各种地层施工,可选用气举和泵吸两种反循环排渣工艺。