不同条件下巴东三中滑坡滑带土大型三轴试验分析

利用大型三轴剪切仪,研究了不同围压和不同初始干密度下巴东三中滑坡滑带土物理力学性质。试验表明,该土样在剪切破坏的整个过程中出现剪缩和应变硬化现象。通过分析试验数据,得出该粗粒土的剪切破坏与围压σ_3有着密切的关系。体积变化率ε_v与围压σ_3和初始干密度ρ_d均有关系,前者与后两者之间有着二次多项式的关系,即:ε_v=m_1(σ_3/P_a)~2+m_2(σ_3/P_a)+m_3,其中m_1,m_2,m_3均为试验参数,且均与ρd呈二次多项式关系。     

土的静止侧压力系数的测定

土的静止侧压力系数是指在没有侧向变形的条件下,作用在土上的水平有效应力σ′_3与垂直有效应力σ′_1之比,一般以K_0表示,即: K_0=σ′_3/σ′_1…… (1) 最初强调静止测压力重要性的是太沙基(1920年)。他是把侧向无变位状态的水平全应力σ_3与垂直全应力σ_1之比,定义为静止侧压力系数K_0,     

等向压缩及偏压加载下锦屏大理岩变形特性研究

以中国锦屏地下实验室工程T_(2b)大理岩为研究对象,开展了等向压缩(σ_1=σ_2=σ_3)试验及不同围压下的三轴偏压(σ_1-σ_3)加载试验,分析讨论了大理岩等向压缩体积变形特点、围压对峰后变形行为及峰前渐进性变形破坏过程的影响。试验结果表明:大理岩的等向压缩体积变形在不同围压范围内经历了一个线性-非线性-线性的变化过程。等向压缩体变曲线上存在一个拐点(敏感应力),该点的围压能在一定程度上反映其应力历史。偏压加载时峰后变形表现为脆性-半脆性-延性转化特征,峰值强度随围压变化与等向压缩体变曲线斜率发生变化的转换围压是一致的。围压对渐进性破坏过程各个阶段均会产生一定影响,除偏差闭合应力阈值外,其余各特征偏应力阈值均随围压近似呈线性增加关系。在等向压缩和偏压加载时出现了2次裂隙闭合过程。试验成果对进一步研究硬岩的变形破坏机制、防治深部地下工程灾害具有一定参考价值。     

软-硬自然节理的改进JRC-JCS剪切强度公式

借助三维白光扫描技术和3D打印技术,浇筑了若干块含相同自然节理面、上下盘壁面强度不同的吻合软-硬节理混凝土试块,并对其进行了不同常法向应力下的剪切试验。试验表明,试件的剪胀程度随着节理壁面强度系数λ_(σc)值的增大而增大,剪切强度随着λ_(σc)值的增大而减小。同时,研究表明,对于软-硬节理,在剪切过程中,软-硬节理两侧都发生了破坏,节理的等效壁面强度JCS_(等效)受壁面强度系数λ_(σc)的影响,相对于硬节理侧,较软节理侧对等效壁面强度JCS_(等效)的贡献更大,并且这种趋势随壁面强度系数λ_(σc)的增大而增强,这也是JRC-JCS(节理粗糙系数-节理壁面强度)强度公式预测软-硬节理强度时具有一定局限性的原因。根据以上分析,以较软节理侧的壁面强度JCS软为基准,建立了关于壁面强度系数λ_(σc)的修正关系函数f(λ_(σc))来确定软-硬节理的等效壁面强度JCS_(等效),进而提出了考虑软-硬节理不同壁面强度组合类型的修正JRC-JCS剪切强度公式,该新公式是对现有的JRC-JCS强度公式的完善。     

基于极限应力比的三参数双τ~2强度准则及其应用

为了更好地分析复杂应力下的强度问题,作为岩石、混凝土材料强度理论的完善和补充,利用双τ~2强度理论,推导出了一个考虑静水压力和主剪应力面上正应力影响的三参数双τ~2强度准则,给出了该准则的数学表达式,进行了几种应力状态下的理论预测与现有试验数据的对比分析。结果表明,不同的极限应力比a和b值对应着不同材料的强度准则;σ_1σ_2=σ_3应力状态的强度低于σ_1=σ_2σ_3应力状态下的强度;在σ_3=0的双轴受压应力下,其双轴压缩强度f_(cc)大于单轴压缩强度f_c;在三轴压缩的应力状态下,当σ_3处于某一固定值且σ_2较小时,σ_1随着σ_2的增加而逐步增大,而σ_2较大时,则σ_1随着σ_2的增加而逐步减小;理论预测值与现有的花岗岩、红砂岩、软弱砂岩以及混凝土等材料的部分试验数据吻合较好。     

岩石材料的一种非线性三参数强度准则及应用

为了更好地描述岩石材料在多种复杂应力作用下的强度状态,在已提出的双T~2强度理论基础上,建立了一种新的非线性三参数强度准则。通过与Westerly花岗岩等5种岩石材料试验数据的比较,对准则在σ_1=σ_2σ_3,σ_1σ_2=σ_3,σ_3=0、σ_10、σ_20,σ_30和σ-τ 5种复杂应力状态下的合理性和适用性进行了讨论。研究表明:待定系数A、B、C可通过简单的试验确定且具有明确的物理意义;不同岩石材料的极限应力比α和β对应不同的强度理论;非线性三参数强度准则的π平面迹线介于单剪强度理论和Mises准则、双剪强度理论之间,符合各向同性材料屈服面三轴对称和外凸的公设;理论预测曲线可反映岩石材料中主应力效应的区间性与静水压力效应,并与多种岩石材料在复杂应力状态下的强度变化趋势基本吻合。     

中国东部地洼阶段应力场与锡成矿

中国东部地壳地洼阶段的热塑性变形应力场有利于锡成矿。构造应力场对锡成矿的控制作用,表现为对成矿域的矿液运移势和能量场的控制。推导获得矿液运移势的计算公式:Vi=-(a·K_0/u)·[exp(σ_1-σ_2)]·(σ_1+σ_2),表明地壳构造应力场对成矿域矿液的运移和成矿部位的选择提供了有利的动力学条件。     

基于粗糙度定标的AIEM反演陕北风沙滩地区土壤水分

本文利用粗糙度参数的定标公式以l_(opt2)代替相关长度L,通过AIEM模型模拟后向散射系数,得到后向散射系数与均方根高度和土壤水分的经验关系,以交叉极化差σ~0_(vh)-σ~0_(vv)来表示均方根高度,建立土壤水分反演的反演模型。经18个实测数据验证,发现实测值与反演值的相关系数为0.9096,均值误差为0.088。说明该模型有较好的反演精度,可以用于土壤水分反演。     

岩体强度破坏判据研究的进展(下)

四、Hoek——Brown经验强度判据1980年,Hoek和Brown教授,根据他们自己多年的研究以及他们对岩石习性的理论和试验两方面经验,提出了适用于岩石和岩体的经验强度判据.(一)Hoek-Brown经验强度判据的主应力表达式以主应力形式表示的Hoek-Brown经验强度表达式为:σ_1=σ_3+√mσcσ_3+Sσc~2σ式中:σ_1、σ_3分别是破坏时的最大、最小主应力.σ_c是试件中完整岩块的单轴抗压强度.m和s取决于岩石性质以及受荷前岩体中节理裂隙的发育程度.     

起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演

上接 38页5　复场直接积分法和板状体复磁场公式5 .1　薄板状体复磁场公式5 .1.1　水平薄板设 :水平薄板厚为Ｄ、宽为 2ｂ ,左端点为σ1,右端点为σ2 =σ1+2ｂ ,板内变点σ =σ1+ｌ,0≤ｌ≤2ｂ。该板复场Ｔ(Ｓ)相当小水平圆柱体的复场沿水图 6　水平薄板断面示意平方向积分 (图 6)。在 ( 1 4 7)式中 ,取Ｍｍ =ＤｄｌＭｓ,　σ0 =σ1+ｌ ,( 5 1)则水平薄板状体复磁场为Ｔ(Ｓ) =∫2ｂ0μ04π2ＤＭｓｄｌ{Ｓ- (σ1+ｌ) } 2 =μ04π2Ｍｍ1σ1-Ｓ- 1σ2 -Ｓ ,( 5 2 )Ｍｍ=ＤＭｓ。 ( 5 3)5 .1.2　有限延深倾斜薄板设板宽为 2ｂ( Ｉｍσ1)、…     

芦山地震前后龙门山断裂带西南段地应力状态对比分析

2013年4月20日芦山Ms7.0级地震后,为研究龙门山断裂带西南段震后的地应力状态,应用水压致裂法和压磁应力解除法在该区开展了2个钻孔的原地应力测量工作。测量结果显示硗碛测点在128～188m深度范围内最小水平主应力的量值为10.47～18.47 MPa,最大水平主应力的量值为19.60～25.83 MPa,方向为N63°～85°W;天全测点在114～142m深度范围内最小水平主应力的量值为5.20～7.73 MPa,最大水平主应力的量值为8.21～9.31 MPa,方向为N59°W。两个测点水平主应力与垂直应力的关系均为σ_Hσ_hσ_v,其中硗碛测点最大、最小水平主应力与垂直应力比值的平均值分别为5.27和3.01,天全测点最大、最小水平主应力与垂直应力比值的平均值分别为2.60和1.76,表明有利于逆断层活动。通过比较该地区芦山地震前后实测地应力状态,发现芦山地震后,龙门山断裂带西南段的北段(即邛崃大邑西-宝兴北-汶川南一带)和南段(即天全-荥经-泸定-康定一带)应力积累量增加。相同深度范围内,北段硗碛测点震后的应力大小要比地震前有明显的提高,这也与硗碛测点地应力监测结果一致。实测应力方向与震前基本一致,都为NW-NWW。基于实测地应力资料,根据库伦破裂准则和Byerlee定律分析,位于北段的硗碛测点震前部分压裂段的最大水平主应力处于使断层滑动临界值的上下限之间,而地震后最大水平主应力则均已超过断层滑动临界值的上限。位于南段的飞仙关测点震前最大水平主应力均未达到断层滑动临界值的下限,而地震后天全测点的最大水平主应力则均处于使断层滑动临界值的上下限之间。采用最大剪应力(σ_1-σ_3)/2与平均应力(σ_1+σ_3)/2的比值μ_m(断层摩擦)参数评估研究区地应力的积累水平和地震危险性。震前硗碛测点μ_m的量值为0.16～0.72,平均为0.50,震后为0.71～0.81,平均为0.77。震前飞仙关测点μ_m的量值为0.31～0.35,平均值为0.32,震后天全测点μ_m的量值为0.53～0.57,平均值为0.55,两个研究区的μ_m的量值均变大。分析认为芦山地震后龙门山断裂带西南段的北段和南段的应力积累量增加,都有发生断层滑动的可能性,尤其是北段。     

内蒙古太仆寺旗地区构造应力场及构造演化

通过观测、统计太仆寺旗地区不同岩性地层中节理的产状、性质及彼此相互切割的特征,用构造解析法对观测的节理进行分期配套,选出多组共轭节理,并通过投图分析计算出各组共轭节理的最大主应力值(σ_1)、中间应力值(σ_2)和最小应力值(σ_3),在太仆寺旗地区内恢复了3期构造应力。结合区域资料及野外观测数据分析,将区域构造演化划分为5个阶段。     

福建明溪大洋窠幔源包体橄榄石的位错结构特征

本文介绍了采用透射电子显微镜观察研究福建明溪大洋窠上第三系玻基玄武岩中的包体橄榄石的位错结构。研究表明,该地幔源包体橄榄石中存在位错壁、自由位错、位错弓弯和位错环等,它们是该橄榄石在上地幔的高温低应力条件下发生复杂蠕变的产物。根据该地包体橄榄石中自由位错密度(统计值为2.0×10~8cm~(-2)和共生辉石的化学成分,估算出福建明溪大洋窠玻基玄武岩中幔源包体的变形条件为:温度(T)为1070℃;压力(P)为2480MPa;深度(Z)为79.3km;流变应力(σ_1-σ_3)为136MPa;流变速率(ε)为7.6×10~(-13)s~(-1);粘稠度(η)为0.8×10~(20)poise。     

珠江口海域沉积物-水界面营养盐释放特征研究

在2015年春季(3月),采用实验室培养法对珠江口海域5个站位的沉积物样品进行了沉积物-水界面营养盐交换速率的实验。结果显示,河口区交换速率较大,海湾地区交换速率较小。NH~+_4、NO~-_3、PO_4~(3-)由沉积物向水体释放,NO~-_2由水体向沉积物迁移,交换速率均值分别为90.6μmol·d~(-1)·m~(-2)、106.9μmol·d~(-1)·m~(-2)、13.8μmol·d~(-1)·m~(-2)和-21.9μmol·d~(-1)·m~(-2)。NH~+_4、NO~-_3和NO~-_2在水体贫氧环境下的交换速率高于富氧条件下的交换速率,贫氧条件下沉积物是PO_4~(3-)的释放源,富氧条件下沉积物是PO_4~(3-)的汇。扰动条件下NH~+_4和PO_4~(3-)的交换速率都大于非扰动条件,但NO~-_3则相反。NO~-_3和NO~-_2的交换速率主要受沉积物-水界面浓度扩散影响,NH~+_4和PO_4~(3-)更多的受界面吸附-解吸控制;在增氧和扰动条件下由于沉积环境由强还原性向氧化性剧变,对沉积物-海水界面营养盐的交换影响比较复杂。与国内近岸海区相比,珠江口沉积物-水界面营养盐的交换速率处于中等水平。     

黏性土的应力-应变关系归一化性状探讨

土的应力-应变关系与固结压力水平密切相关,体现为土的归一化性状.针对黏性土固结不排水剪切试验的应力-应变关系,对黏性土归一化性状的存在条件进行了探讨分析,认为黏性土应力-应变关系归一化性状的存在与否取决于土的模量与归一换化因子的正比关系及土的抗剪强度特性,通常采用围压σ3和平均固结压力σm作为归一化因子;研究表明当应力-应变关系为Kondner双曲线方程形式,对于采用围压σ3和平均固结压力σm归一化效果很差的黏性土,若采用(σ3)n或(σm)n(选取适当的n值)进行归一化,则效果较好.     

基于应力集中强度比的单裂隙岩石破坏过程研究

对含单裂隙岩石开展单轴压缩试验,采用PIV粒子成像测速系统实时采集试验过程中岩样照片,借助PIVProcess流场处理系统将照片转为位移矢量。基于有限元原理计算应力,提出以应力集中强度比k的变化规律划分裂隙岩石变形破坏过程的方法,分析裂隙岩石变形破坏各阶段应力场特征。研究结果表明,加载过程中k随着轴向应变的增加呈现增大-稳定-波动-持续增大的变化规律,根据k变化规律,获得几个重要应力阀值即闭合应力σ_(cc)、起裂应力σ_(ci)、损伤应力σ_(cd)值分别为(0.13~0.17)σ_p、(0.48~0.59)σ_p和(0.80~0.92)σ_p(σ_p为峰值应力);k波动变化结束后,急剧增大,宏观裂纹在应力集中区域出现;应力集中区域与宏观裂纹分布区域具有较好的一致性。研究结果有助于提升人们对岩石应力场变化的认识,为裂隙岩石破坏过程阶段划分的研究提供一个新方法。     

不同中主应力下压实黄土变形特性的真三轴试验研究

通过压实黄土在不同中主应力系数和不同σ3时的真三轴试验,研究了中主应力对压实黄土变形特性的影响。研究表明:随着中主应力系数的增大,达到同一主应变的主应力差σ_1~σ_3越大,且曲线从一开始就呈硬化型,证明中主应力对压实黄土的强度有一定的加固作用。不同的中主应力系数下,ε_1~ε_v关系曲线除b=1之外均出现"峰值",且大约在主应变发展至4%~6%左右出现了交叉,交叉后曲线变化有明显的区间效应。随着中主应力系数b的增加,达到相同广义剪应变对应的广义剪应力q也越大。对广义剪应力与平均主应力比(q/p)与主应变(ε_1)归一化,随着b值的增加,曲线依次降低。在b=0~0.5之间,曲线之间的区分度较好,曲线降低幅度较大。b=0.5~1之间曲线之间的区分度较差,曲线几乎重合。     

基于颗粒接触状态理论的砂-粉混合料剪切波速试验

为探究细粒含量FC、相对密度D_r、初始有效围压σ?_(3c)对饱和砂-粉混合料剪切波速Vs的影响,对不同FC、D_r和σ?_(3c)组合情况的混合料开展了一系列弯曲元试验。试验表明:随着FC的增加,松散-中密混合料的V_s先减小再增大,而密实混合料的V_s呈减小趋势。FC相同时混合料的V_s与固结后孔隙比e_c呈负线性关系,但不同FC的混合料的V_s与e_c没有单一的负线性关系。不同FC、D_r、σ?_(3c)组合的砂-粉混合料的Vs与等效骨架孔隙比e_(sk)*具有很好的负线性关系。文献中三类砂-粉混合料的V_s试验数据也佐证了这一结论。这说明e_(sk)*是与砂-粉混合料V_s唯一具有负线性相关的物理状态指标。     

基于颗粒接触状态理论的砂-粉混合料剪切波速试验

为探究细粒含量FC、相对密度D_r、初始有效围压σ?_(3c)对饱和砂-粉混合料剪切波速Vs的影响,对不同FC、D_r和σ?_(3c)组合情况的混合料开展了一系列弯曲元试验。试验表明:随着FC的增加,松散-中密混合料的V_s先减小再增大,而密实混合料的V_s呈减小趋势。FC相同时混合料的V_s与固结后孔隙比e_c呈负线性关系,但不同FC的混合料的V_s与e_c没有单一的负线性关系。不同FC、D_r、σ?_(3c)组合的砂-粉混合料的Vs与等效骨架孔隙比e_(sk)*具有很好的负线性关系。文献中三类砂-粉混合料的V_s试验数据也佐证了这一结论。这说明e_(sk)*是与砂-粉混合料V_s唯一具有负线性相关的物理状态指标。     

PMBP萃取分离桑色素荧光法测定地质样品中痕量钪

在磺基水杨酸存在下,以1-苯基-3-甲基-4-苯酰基吡唑酮-5(PMBP)萃取,5％HBr反萃取,桑色素荧光法可灵敏、快速、准确地测定地质样品中痕量Sc。λ_(ex)为420nm,λ_(em)为500nm,测定下限为0.02μg/ml,0—8μg Sc/10ml同相对荧光强度呈线性。