我所岩土力学研究30年

中国科学院武汉岩土力学研究所是中国科学院直属的岩土力学专业研究所。自1958年成立至今已有30周年,现已发展成为具有相当规模的从事岩土力学基础研究、应用研究和开发研究的综合性研究所。全所职工300多人,科技人员占2/3,其中,高级研究人员占21%,中级研究人员占43%。我所设有4个研究室和情报室、计算机室及一个实验工厂。30年来共完成220多项较大的研究课题,内含重大岩土工程90项;取得科技成果210多项,其中获国家级成果奖8项,院(省、部委)级重大成果奖36项。我所实行改革以来,无论在科学研究还是在工程实践上都得到了很大的发展,目前正在将改革进一步深化。我所真诚希望与国内外有关单位和同行进一步发展各方面的交流与合作,以共同促进岩土力学与工程事业的发展。     

桩基动力检测新技术在我室的发展

本文简要地介绍了中国科学院武汉岩土力学研究所岩石动力学研究室自80年代以来,在发展桩基动力检测技术所进行的工作。对桩基动力检测的应力波理论做了系统的研究。其中包括理论分析、数值模拟、模型试验、现场试验和工程应用。无论在理论分析,还是在测量技术和工程应用等方面均获得了一系列重要成果。特别是桩基承载力计算软件 WANG-PCP,是个半解析半数值的计算方法,突破了以前的分析模式,大大地简化了计算过程,易于被广大工程技术人员所掌握,同时提高了计算的精度。桩基完整性快速定量分析软件 WANG-PIP,使桩基完整性快速定量分析成为可能,属国际首创,并已获得美国版权。研制成功了 RAP 型动力验桩仪系列,在加速度和动应变测量方面均已达到定量分析的要求。并已推广应用到十几个省市地区,深受广大用户的好评。同时进行了大量的工程应用和试验,做了上万根桩的动力检测工作,积累了丰富的工程经验,提高了动力验桩测量和分析的水平。     

中国科学院地质研究所的成立与中央地质调查所的传承

1913年成立的中央地质调查所(成立时称农商部地质调查所)是中国建立的第一个国家级科研机构,代表了中国现代科学的起始,在中国现代科学发展史上具有举足轻重的地位。在它成立后的几十年间,中央地质调查所在区域地质调查、矿产资源勘查、大地构造学、地震学、土壤学、古生物与古人类学等众多领域,取得了一系列举世瞩目的学术成就,是民国时期我国最享有国际声誉的研究单位。1951年,中央地质调查所被正式改组为中国科学院地质研究所。根据当时新中国地质工作"一元化"的要求,原中央研究院地质研究所和原国民政府资源委员会矿产测勘处的部分地质研究人员也一同并入该研究所,使其成为当时我国最大的地质研究机构。1952年6月开始,刚成立不久的中国科学院地质研究所的科技人员开始分流。首先是研究所的古生物研究人员分流到新成立的中国科学院古生物研究所(即现在的中国科学院南京地质古生物研究所),它是在原中央研究院地质研究所基础上成立的。1952年9月,研究所土壤研究室扩充建设为中国科学院土壤研究所。1952年底左右,因新中国大规模经济建设的需求,大批科技人员分流到刚成立的地质部及所属的地质勘探队。从这一脉络可以看出,中国科学院地质研究所是中央地质调查所的传承和延续,而学术界大多认为中央地质调查所已于解放初期解体或撤销的观点与史实并不相符。     

张文佑教授地学研究五十年

张文佑教授自1934年北京大学地质系毕业开始从事地学研究以来,迄今已整整五十年了。张文佑教授是国内外著名的地质学家和大地构造学家,现任中国科学院主席团成员、中国科学院地学部常委、中国科学院地质研究所所长和国务院学位委员会委员,并兼任中国地质学会和中国石油学会副理事长以及其他多种职务,五十年代早期还曾任中国科学院学术秘书处秘书。     

土壤热参数测定仪的数据自动采集与处理

我所研制的HA-1型土壤热参数测定仪配有以KC-85微型计算机为主体的数据自动采集和处理系统。通过多次实际使用证明,该系统能进行实时数据采集和处理,并将实验结果自动打印、绘图,从而实现快速准确地测定土壤热参数。本文简要介绍该数据自动采集和处理系统的整体组成、功能、检测接口的工作原理及有关编程要点。     

环境侵蚀下水泥土的强度及细观破裂过程分析

研究了环境侵蚀下水泥土的细观破裂行为,利用中国科学院武汉岩土力学研究所的岩石破裂过程细观力学试验系统,对在各种侵蚀环境中侵蚀一定时间的水泥土细观试件进行了一系列破裂过程试验,实时观察并用显微数码摄像系统记录了水泥土试件的细观破裂全过程,得到了水泥土的应力-应变关系曲线及其对应显微图像。研究结果表明,环境侵蚀后水泥土的细观破坏特征主要有两类,即弹塑性破坏和脆性破坏。细观试验是研究环境侵蚀下水泥土破坏过程的有效手段。     

朝鲜安州煤矿岩岩膨胀特性试验研究

In this paper, the test results of mineral component and swelling behavior of the shale at An Zhou Coal Mine, D.P.R.Korea are introduced. The results showed that the shale has properties of high unit weight, low porosity and high content of hydrophilic clay mineral. With such properties, it will have large swell and high swelling force to the support of the project. Therefore it is considered that the effective measure to prevent unstable of the surrounding rock may be reducing disturbance and changes of water content. This paper is the first achievement in cooperation research between the colleagues of our institute and Institute of Rock Mechanics Academia Korea.     

朝鲜安州煤矿页岩膨胀特性试验研究

本文介绍了朝鲜民主主义人民共和国安州煤矿页岩的矿物成分和膨胀性质试验结果。测试结果表明,该页岩具有密度大、孔隙比小和亲水性粘土矿物含量高的特点。这种矿物组成和物理性质决定了它将表现出膨胀变形和膨胀力大的工程特性。因此,认为减少扰动和保持原始含水量可能是防止围岩破坏性膨胀的有效途径。本文是我所和朝鲜同行之间的第一次实质性合作研究成果。     

用石灰桩加固软弱地基

石灰桩作为一种技术可靠、经济快速的软弱地基加固方法已得到了广泛应用。本文介绍了武汉岩土力学研究所近一年来利用石灰桩处理软弱地基的成功经验。现场检测表明，对于单层和多层工业与民用建筑而言，采用石灰桩可以使软弱地基获得良好加固且满足设计要求。文中还对石灰桩的加固机理进行了简要分析。     

热烈庆祝中国地质学会成立六十周年

在中国地质学会成立六十周年的喜庆日子里,中国科学院地质研究所谨向中国地质学会致以热烈的祝贺,谨向全国广大地质勘测、教学和科研工作者致以热烈的祝贺和亲切的慰问。     

岩石动力学研究成就与趋势

在岩石动力学研究范畴,岩石承受的典型荷载是冲击荷载,加载应变速率在1×10-1～1×104 s-1之间,通过如动载机、霍布金逊压杆、常规爆炸荷载等试验装置来研究岩石的动态力学性质与本构关系。由于岩石的动载作用必须考虑惯性效应,即波效应,因此,岩石动力学是以应力波理论为基础,研究应力波在岩体（石）中的传播与衰减规律、应力波与岩体节理裂隙的相互作用、应力波通过层状介质结构面折、反、透射关系及边界效应。我国岩石动力学研究最早可以追溯到20世纪60年代初大冶铁矿边坡稳定性研究中的爆破动力效应试验。比较全面地开展岩石动力学研究应该始于1965年由国家科委与国防科委同意成立防护工程组,并将“防护工程建设与研究”增列为10年规划中的国家重点项目,从而奠定了我国岩石动力学研究的基础。1987年,中国岩石力学与工程学会岩石动力学专业委员会的成立,标志着我国岩石动力学学科发展走向新的里程,成员单位涵盖水利水电、能源矿山、煤炭石油、铁路交通、建筑国防、大专院校与科研院所等。岩石动力学专委会每两年组织召开的“全国岩石动力学学术会议”,至今已举办十一届,对我国岩石动力学发展起到了促进与推动作用。文中介绍了我国岩石动力学近10年来具代表性的研究成果,分岩石动力学研究主要成就、岩石动力学研究发展趋势两部分来介绍,供同行们参考。     

PROFESSOR YE LIANJUN'S 50 YEARS IN GEOSCIENCE

Prof.Ye Lianjun has already in geoscience for 50 years since he graduatedfrom the Department of Geology,Beijing University in 1937.As a geologist,especially a sedimentologist,he is well known both in China and in the world.Heis a member of Devision,the Academia Sinica,deputy director of the Division ofEarth Science the Academia Sinica,chairman of the Scientific Researh Committeeand Degree Committee of Institute of Geology,Academia Sinica,deputy councilpresident of China Society of Sedimentology，standing council member and honorary council member of China Society of Petroleum，council president of the Society of Oceanography of Beijing and a member of the Committee on Sedimeatology，IUGS.He was also a couacil member of international association of sedirnentologists untill 1986.     

高压孔隙CO2/水作用下完整四川三叠系砂岩剪切特性的试验研究

越来越多的地下岩土工程面临着高压孔隙流体的作用,研究高压孔隙CO2/水作用下岩石的剪切特性对工程设计及安全施工、运营具有重要意义。研究了完整四川三叠系砂岩在干燥、饱和水、高压孔隙水和高压孔隙CO24种不同条件下的剪切特性。研究发现:4种不同条件下砂岩的剪切强度和残余剪切强度都会随着预剪切面上有效正应力的增加而增加;在干燥条件下随正应力的增加砂岩的剪切刚度也会增大。孔隙压力对砂岩剪切强度的影响遵守Terzaghi有效应力原理。水和CO2对砂岩的剪切强度具有显著的弱化作用,水会明显降低内摩擦角φ,而CO2对φ几乎不影响;而水对黏结力c的影响小于CO2的影响。其弱化作用可以归结为水/CO2-岩石之间的相互作用,由于砂岩中含有黏土成分,水和CO2都会对黏土产生软化作用。     

致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率演化规律及微观机制

深部岩石工程具有高地应力和高水头压力的特点。为了研究岩石在高围压和高孔隙水压条件下渗透率演化规律,选取致密砂岩开展不同围压条件下变孔隙水压的渗流试验。研究结果表明:(1)在所研究的围压范围内(0~50 MPa),随孔隙压力增加,渗透率依次呈现3种不同的变化趋势,即快速增长阶段(围压为10~20 MPa)、缓慢增长阶段(围压为30~40 MPa)和保持恒定阶段(围压为50 MPa);在围压卸载时,由于高围压作用使试样内部产生不可逆变形,导致渗透率具有明显的不可恢复现象,且随围压降低,渗透率恢复存在滞后效应。(2)渗流试验过程中,体积应变和渗透率演化具有较好的一致性。(3)在围压加卸载过程中,高孔隙水压力条件下渗透率对应力的敏感程度和恢复程度均大于低孔隙水压力。(4)偏光显微镜图像从微观角度揭示了试样在围压加卸载过程中产生不可逆变形的内在机制:骨架颗粒相互挤压、错动导致原有微裂隙压缩、孔隙减小甚至坍塌,引起渗透率不可恢复。渗流试验后,纵波波速增大,说明岩石致密性提高,与试样内部微观结构变化具有较好的一致性。     

细颗粒对钙质砂渗透性的影响试验研究

钙质砂地基的渗透性是影响人工灰沙岛地下淡水形成的重要因素,而细颗粒的含量及其赋存状态对渗透性有重要的影响,为此开展了不同细颗粒含量的钙质砂渗透性试验研究。选用南海某岛的钙质砂,基于不同细粒配比的钙质砂样常水头渗透试验,分析细颗粒对钙质砂地层渗透性的影响。试验结果显示,促使钙质砂渗透性发生明显变化的粒级为≤0.075mm范围。当最小粒径≤0.075mm时,钙质砂的渗透系数量级为10^-2cm/s,呈中透水性。当最小粒径介于0.075~0.500mm时,渗透系数量级为10^-1cm/s,呈高透水性。钙质砂最终稳定渗透系数与细粒含量之间表现出不同的规律:(1)当细颗粒含量小于9%时,渗透系数随细粒含量的增加而缓慢减小;(2)当细颗粒含量在9%~24%时,渗透性随细粒含量的增加而迅速减小;(3)当细颗粒含量大于24%时,渗透性随细粒含量的增加变化不大。影响渗透系数的细粒含量存在着由试样骨架形成的孔隙决定的,反映孔隙最佳充填时的细粒含量界限值,充填不佳或过量细粒均可能在渗透作用下发生细粒运移流失。     

大型原位直剪试验设备改进研制与应用

大型原位直剪试验的试样尺寸大,对土体扰动小,是获取岩土体强度参数的有效方法。中国科学院武汉岩土力学研究所在参考室内、现场两用大型直剪仪后,又改进研制了一套大型原位剪切设备。与传统原位直剪设备不同,该设备采用上、下两个刚性剪切盒,可完成尺寸为50 cm×50 cm×41 cm,最大粒径为5 cm的原位土体试样的剪切试验。该直剪设备组装方便,采用高精度传感器可自动采集数据,更适合于复杂的现场试验环境。介绍了该设备的结构组成、工作原理、技术优点。结合实例详细介绍了大型原位直剪试验的试验方法及注意事项。将此大型原位直剪设备应用于向家坝库区两个滑坡现场试验,得到了滑坡滑带、滑体的原位抗剪强度参数,分析了不同试样大型原位直剪试验剪切曲线的特点,进一步论证了该直剪设备的优良工作性能。     

叶连俊教授从事地学研究五十年

正当秋高气爽,喜庆丰收的金色季节到来之际,我们高兴地迎来了著名地质学家叶连俊教授从事地学研究五十周年。叶教授的科学业绩正象这金秋的果树硕果累累,这是他在崎岖的科学道路上五十年如一日地艰苦奋斗、不畏艰难险阻、努力攀登的结果。这五十年,是他充满理想、奋斗、成功、挫折、再成功、再前进、不断向科学高峰迈进的五十年,是他富有科学创造力的五十年,也是他热爱祖国、与人民同呼吸共命运、全心全意为人民服务的五十年。     

岩体结构力学效应的统计岩体力学研究

谷德振先生开创的岩体工程地质力学是我国工程地质代表性科学理论之一,岩体结构力学效应是它的核心内容。本文简要概括了谷德振岩体工程地质力学的基本思想,介绍了近20多年来统计岩体力学对岩体工程地质力学理论的发展,包括岩体结构参数模型、应力-应变模型、强度与破坏概率模型、岩体水力学模型,讨论了岩体结构对岩体变形、破坏与水力学性质的各类力学效应与定量控制规律,并探讨了充分调动边坡岩体自稳潜力的主动加固理念、固脚和护腰的加固模式与锚固设计方法。本文认为,谷德振岩体工程地质力学深刻把握了岩体工程行为的基本控制因素和作用规律,具有强大的生命力,推进岩体工程地质力学的定量理论研究是后来者的历史任务。     

基于STA/LTA岩石破裂微震信号实时识别算法及工程应用

微震监测获取的数据中通常混有大量的非岩石破裂信号,该类信号目前主要通过人工经验进行识别与滤除,这消耗了大量的宝贵时间,严重影响灾害的防治和救援效率。对大量微震信号进行分析,发现STA/LTA算法在信号实时触发后能大致表征波形振幅和频率的变化,岩石破裂信号和非岩石破裂信号在延迟位置处R值具有差异性。基于此,提出了岩石破裂微震信号实时识别算法。新算法应用到白鹤滩水电站地下厂房、红透山和阿舍勒铜矿深部采场3个工程,岩石破裂事件识别的准确率分别是85.98%、92.45%和91.06%,非岩石破裂事件滤除的准确率分别是72.06%、83.11%和49.87%。该算法使基于岩石破裂微震信息的岩石工程灾害自动分析与预警成为可能,具有重要意义。