棒式光纤传感器在地下洞群模型试验中的应用

地质力学模型试验是在复杂条件下进行大型地下洞室围岩稳定性分析的重要研究手段,能够真实地反映地质构造和工程结构的空间关系,准确模拟施工过程对厂房稳定性的影响以及岩体的破坏特征。双江口水电站地下洞群模型试验中采用预留孔径灌胶方式进行高精度的棒式光纤光栅（FBG）位移传感器的埋设,以便对洞室周边的位移进行量测,同时应用FLAC3D进行数值模拟比较。结果表明：棒式光纤光栅传感器量测方法解决了模型试验中内部变形小、量测精度要求高的问题,与数值模拟结果相吻合;试验中传感器埋设的方法是成功的,无论是开挖阶段还是超载阶段传感器均能有效地监测模型内部变形,揭示地下洞室群模型在开挖阶段和超载阶段的变形机制和破坏特征。     

上覆压力和剪胀作用下土钉抗拔的有限元模拟

灌浆土钉在边坡加固工程中有着广泛的应用。土钉在不同条件下的抗拔机制仍是进一步研究的课题。通过建立一个三维有限元模型,研究土钉在不同上覆压力和剪胀作用下的土钉抗拔行为。采用摩尔-库仑模型模拟花岗岩土,土与土钉界面采用“接触对”和库仑摩擦模型描述。模型可以模拟土钉发生较大抗拔位移下发生滑移破坏的过程。模型参数通过三轴试验结果进行校正。通过与大尺寸室内抗拔试验结果相比较,验证了模型的有效性。模型展现了土钉在钻孔后和抗拔过程中土钉周围的土压力的变化。最后通过参数分析,研究了上覆压力和剪胀对土钉抗拔力的影响。结果显示,当上覆压力较小时,剪胀角对抗拔应力的影响较小。随着上覆压力的增加,剪胀角对抗拔应力的影响变得更加明显。     

基于大三轴试验的粗粒土剪胀性研究

采用大三轴剪切仪对3种不同相对密度的双江口心墙坝覆盖层料进行固结排水剪切试验,重点研究粗粒土的剪胀特性,分析粗粒土的剪胀性与围压、相对密度之间的关系,并检验修正剑桥模型的剪胀方程、Rowe剪胀方程对粗粒土的适用性。结果表明,粗粒土在低围压下表现出明显的剪胀趋势,随着围压的增加,逐渐由剪胀向剪缩过渡;随着密度的增大,粗粒土的剪胀性明显增强;相变应力比是粗粒土剪胀强弱的一个重要影响因素,其随密度的增加而增加,随围压的增大则呈线性减小趋势;粗粒土的剪胀性与相对密度、围压关系密切,根据试验数据得出最大剪胀率 与相对密度 、围压 之间的关系式;修正剑桥模型的剪胀方程不能反映粗粒土的剪胀性;Rowe剪胀方程在一定程度上能反映粗粒土的剪胀性,但高围压下在压缩阶段低估了其压缩性,而在剪胀阶段则高估了其剪胀性。     

新一代多天线GPS系统研制

GPS在近20多年来已经有了广泛应用。其中最为重要的应用之一就是对诸如人为工程结构和地表变形的精确监测。但高成本的GPS硬件设备投入，使得大规模推广使用受到一定的限制。为了降低变形监测应用中GPS硬件设备成本，我们开发并研制了多天线GPS系统，并已通过测试。这个系统由一系列特别设计的硬件和软件组成，使得一台GPS接收机可连接多副GPS天线。这样，只需一套设备就可以实现多个点位的监测，从而成倍地降低成本。介绍本研究组开发的新一代多天线GPS系统，包括数据获取、传输、处理、分析和显示的硬件和软件，并对多天线GPS系统与传统岩土工程监测设备的集成作简要讨论。     

我国西北地区层间氧化带砂岩型铀矿床中铀的赋存形式

我国西北地区主要层间氧化带砂岩型铀矿床的贫矿石(U≤0.01%)中铀主要以分散形式,被砂岩填隙物中的粘土、褐铁矿等矿物,以及碎屑物和矿物的裂隙面等吸附,偶呈显微(μm级)、超显微状(<1μm)沥青铀矿(其次为铀石)。随着矿石铀品位的增高,其中呈铀矿物形式的铀的比例逐渐增大,在特高品位(U>1%)的矿石中,铀基本呈铀矿物(沥青铀矿,偶有铀石)形式产出。类质同象铀的份额极微,其可利用性缺乏实际意义。矿石中铀矿物主要赋存于矿化砂岩的填隙部位及碎屑物、矿物的孔隙或解理中,有时可交代碳屑、黄铁矿、绿泥石、黑云母等。由矿石中U4 /U6 含量比例推算原生铀矿物(沥青铀矿)的近似含氧系数变化范围为2.35~2.74,均值为2.49,与沉积、淋积铀矿床中的铀氧化物含氧系数相当,表明该类铀矿床生于常温条件下。极少数样品落入低温热水成因沥青铀矿的含氧系数范围(含氧系数低至2.35),表明个别地段可能出现低温热水铀成矿作用,推测可能受断裂构造热的影响。进而推测,特富矿石(U>1%)可能是源自深部、沿断裂上升的含铀低温热水叠造作用的产物,板状矿体便是深、浅部流体混合的证据之一。     

K0固结粗粒土剪胀特性大型三轴试验研究

采用大型三轴剪切仪对不同相对密度的双江口心墙坝覆盖层料,进行了 固结及各向等压固结条件下的排水剪切试验,探讨了 固结及各向等压固结条件下粗粒土剪胀性的差异,并检验了修正Rowe剪胀方程对 固结粗粒土的适用性。结果表明：粗粒土在 固结条件下,较各向等压固结条件下的剪胀性明显,且这种差异性在密度较小的粗粒料中体现较为突出,而随着密度的增加,差异性逐渐减弱;对试验数据进行非线性拟合,总结出剪胀因子 与相对密度 、围压 之间的关系式,据此可分析不同紧密程度粗粒料剪胀性的强弱;对 固结粗粒土,修正Rowe剪胀方程能较好地描述其剪胀性。     

次塑性模型及饱和砂土动力弹塑性响应分析

提出了一个新的次塑性模型并用试验作了初步验证,建议用异步交叉迭代显式差分有限元求解固液耦合动力弹塑性问题。利用次塑性模型以及动力固结有限元计算程序,对一简单饱和砂土地基的动力弹塑性响应进行了分析,取得了合理的结果。     

多因素作用下天然土体渐进破损强度解析

天然沉积土体一般都具有结构性和初始各向异性。在复杂的应力路径的作用下,天然结构性土体的强度与变形一般与重塑土不同。由于结构性、初始各向异性和复杂的应力路径的共同影响,往往使极限状态设计如何确定天然土体渐进破损的强度及参数变得复杂而困难。给出了关于各向异性的天然结构性土体渐进破损的归一化不排水抗剪强度的解析表达式,并研究了天然结构性土体渐进破损的归一化不排水抗剪强度与各向异性和应力路径等因素的相关性。     

结构性粘土的边界面砌块体模型

把天然粘土的变形看作是由结构的破坏引起的。总的变形由结构性粘土的弹性变形、结构面的滑移塑性变形和结构体破损引起的的损伤塑性变形组成。把滑移屈服面看作可以扩大、旋转的运动硬化面,并作为边界面,通过内插塑性模量来描述滑移塑性变形。采用损伤边界面,通过规定加荷或反向加荷产生损伤变形,卸荷不产生损伤变形来描述损伤塑性变形。建立了结构性粘土的边界面砌块体模型,并用试验进行了验证。     

增量非线性模型

本文对增量非线性模型进行了一般的讨论,指出了这类模型和其它一些模型的差别和联系,澄清了一些基本概念。文中介绍了土的非线性剪胀应力-应变模型,用一种砂样的试验数据确定KKG、KG和Ev三种模型的模量。对用这些模型计算的值与相应的试验值进行了比较和分析。结果表明,KKG模型的拟合能力和预测能力都较强,尤其是它能较好地模拟土的剪胀行为,预计的孔隙压力和有效应力路经与试验结果也比较吻合。这也说明,对一般的增量非线性模型作适当简化所得到的模型,是能在一定程度上较好地描述土的本构力学特性的。