变质岩区隧道开挖作用下围岩应力场变化及其稳定性分析

为研究复杂工程地质条件下的隧道围岩在施工过程中的力学特征,以陕西省石泉县喜河—后柳改建公路的拟建隧道为研究对象,以有限元为研究方法,基于其地形地貌、地层岩性、水文地质等工程地质特征数据,形成模型相关参数,以此建立隧道三维地质数值分析模型,利用隧道钝化模拟单向全断面开挖的施工工况,探讨其应力分布特征及变化规律。结果表明:开挖的隧道会表现出显著的应力集中现象,其对隧道顶部围岩稳定性影响最大;在本模型中,隧道开挖未支护时,天然应力处于临界状态的中风化绿泥石石英片岩和断层带整体处于破坏的应力状态,而开挖前相当稳定的微风化绿泥石石英片岩、微风化石灰岩、微风化闪长岩在开挖时大部分处于稳定状态,只有局部处于破坏状态,而微风化碳质石英片岩稳定性不受影响;在参考监测数据中,中风化绿泥石石英片岩开挖后失稳,其他岩层处于稳定状态。     

土工格室加筋正常固结粉质黏土应力应变响应

土工格室加筋正常固结粉质黏土对工程建设意义重大。基于土工格室与填土的相互作用机制和增量法,采用弹塑性理论、邓肯-张双曲线模型、修正剑桥屈服函数以及剪胀方程,推导了土工格室加筋正常固结黏土的应力应变响应计算模型,进行了土工格室加筋正常固结黏土的三轴固结排水剪切试验,实测不同围压下的应力应变关系,采用三轴试验结果验证了所提理论模型的正确性和可靠性。此外,采用所提理论模型进行了参数敏感分析,研究了填土的力学性质参数、格室的网格尺寸和力学性质参数对于加筋土应力应变响应的影响。研究结论表明,与砂砾料相似,土工格室约束作用对于正常固结黏土的内摩擦角影响较小,而黏聚力有所增加;随着轴向应变的增加或围压的减小,加筋效果逐渐明显;加筋正常固结黏土的强度和刚度随着非线性弹性常数k的增加、强度参数φ的增加和R_f的减小而增大,常数n对于加筋土应力应变响应影响较小。本研究成果可为工程建设提供理论借鉴。     

寻梦南湾湖

南湾湖属于位于秦岭一昆仑东西复杂构造带之南亚带东延部分与淮阳山字型步弧两翼衔接地带。东西向构造在本区起控制和主导作用,地质土与南湾水库较密切的是片麻岩,片岩岩组和第四系松软组。水库坝址地层为震旦系,下古生界信阳群龟山组是—套浅变质岩系,石英云母片岩,铁质云母,炭质云母,其次为少量中生代晚期侵入的火山岩,第四系松软堆积物。     

地层类型对水泥环的力学作用及影响

地层类型制约地应力对固井水泥环的力学作用方式,明确地层类型对水泥环应力和结构完整性的影响特征,是建立井筒完整性保障技术的基础。以蠕变、弹性、刚性地层为研究对象,建立套管—水泥环—地层固结体有限元力学模型,分析地层类型、施工项目等对水泥环界面应力的影响。结果表明:蠕变地层中,地应力增加,界面接触压力增大;弹性、刚性地层中,地应力对界面应力无影响。蠕变、弹性地层中,地层弹性模量对界面应力的影响与地层、应力类型有关;刚性地层中,地层弹性模量对界面应力无影响。弹性地层中,加载时,水泥环易发生周向拉伸破坏,危险部位为窄间隙内界面。套管试压施工时,存在水泥环拉伸破坏的危险,危险井段为井口及深部弹性地层井段;储气库井注气施工时,存在的主要危险为加载过程中弹性地层井段水泥环本体拉裂破坏。     

呷爬滑坡滑带土蠕变特性及其稳定性

水库滑坡变形破坏受其岩土体蠕变特性及环境因素的影响。当滑坡进入加速变形阶段后,变形骤然增大,失稳概率增加。为了研究滑坡岩土体蠕变特性及其稳定性,选取锦屏一级水电站呷爬滑坡为研究对象,采用坡表位移监测曲线分析与室内三轴蠕变试验相结合的方法,建立了Burgers蠕变模型结合FLAC3D软件进行了滑坡稳定性研究。分析坡表位移-时间曲线发现,坡体变形特征与一般滑坡土体的蠕变特征具有相似性,滑带土室内三轴蠕变试验结果表明,滑带土变形可划分为瞬时蠕变、减速蠕变与稳定蠕变3个阶段,同时其瞬时变形量、稳定蠕变速率均随围压以及应力水平的增大而增大。基于滑带土蠕变特性的Burgers蠕变模型的计算结果,对比了常规强度折减法与考虑蠕变的强度折减法的滑坡稳定性系数,计算结果表明呷爬滑坡目前处于稳定状态,在一个计算周期内考虑蠕变的强度折减法较常规强度折减法的稳定性系数下降了0.04,因此,揭示滑坡土体蠕变特性并在此基础上研究其稳定性具有实际意义。      

陕西潼关金矿田含金石英脉蚀变矿化特征及其成矿作用初析

本文论述了潼关金矿田含金石英脉蚀变矿化的主要特征,指出该矿田含金石英脉的蚀变围岩可分为两个带,即绢云母石英片岩带(或千枚岩带)和蚀变片麻岩带,认为整个蚀变带具典型的中温热液蚀变特征;在围岩热液蚀变过程中,Au、SiO_2、K_2O、CO_2和H_2O是带入组份,而Mg、Ti、Na_2O、Fe_2O_6、FeO和CaO是带出组份,Au未表现出明显的扩散效应.     

应变能-莫尔准则及其在岩石材料中的应用

本文应用应变能密度与三向应力圆的等价关系,分析修正了莫尔准则,提出用任意确定静水压力下不同洛德参数的极限莫尔圆包络曲线簇作准则线,即谓之为应变能-莫尔准则线,并引用岩土真三轴试验资料进行验证;最后还得出应变能-莫尔屈服条件,分析了屈服曲面和屈服轨迹的形状等。     

用固体潮观测资料将钻孔应变变化换算为地层的应力变化

利用钻孔应变观测值中潮汐频段部分和钻孔岩芯的弹性系数,将钻孔应变换算为地层应力的格值,用此格值可将钻孔应变的非潮汐变化换算成该地地层的非潮汐应力变化.从潮汐模型研究和潮汐观测结果来看,勒夫数受地球大结构的影响,空间变化不大,据此可用勒夫数的模型值去求定标定应力.由钻孔应变观测值求定钻孔应变的面应力系数和差应力系数,而不必知道耦合介质的力学性能.探头周围介质若非各向同性时,应力系数可用椭圆的解析式拟合.此外,还讨论了同井、同台、台网的校核问题,以及应力场模型的拟合和漂移的分离问题.     

邵阳地区不同压实度的膨胀土抗剪强度特性研究

膨胀土路基的稳定性与其抗剪强度密切相关,通过直剪试验研究不同压实度膨胀土抗剪强度变化规律。试验结果表明,膨胀土粘聚力和内摩擦角均随压实度的增加而增加,近似线性变化。正应力和压实度与抗剪强度成正相关。对于相同的压实度,在正应力较小时表现为应变软化,正应力较大时表现为应变硬化。在确定抗剪强度设计值时,建议对于软化型曲线,其抗剪强度可取残余强度作为设计强度;对于硬化型曲线,可取曲线曲率明显变化点或剪切位移为1.0~1.5 mm对应的剪应力作为膨胀土抗剪强度设计值。     

基于孔隙变形泥岩蠕变细观损伤模型

为对后续套管损坏力学研究提供新的研究方向,提出一种运用孔隙变化作为细观损伤变量描述泥岩蠕变变形特征,确立宏观损伤变量与细观损伤变量本质关系,并建立基于细观损伤变量的泥岩蠕变损伤本构模型.选取长庆油田石盒子组泥岩岩样作为工程实例,得出泥岩蠕变损伤岩体理论应力与应变本构关系,理论计算应力和实验测定应力相比,最大误差为9.2...     

Investigation on creep behavior of warm frozen silty sand under thermo-mechanical coupling loads

In cold regions, the creep characteristics of warm frozen silty sand have significant effect on the stability of slope and subgrade. To investigate the creep behavior of warm frozen silty sand under thermo-mechanical coupling loads, a series of triaxial creep tests were carried out under different temperatures and stresses. The test results reveal that the creep strains decrease as the consolidation stress increases, and finally tend to be equal under the same loading stress, regardless of whether the stress is isotropic or deviatoric. Additionally, warm frozen silty sand is highly sensitive to temperature, which greatly influences the creep strain both in the consolidation stage and loading stage. Furthermore, based on the creep test phenomena, a new creep model that considers the influence of the stress level, temperature, hardening, and damage effect was established and experimentally validated. Finally, the sensitivity of the model parameters was analyzed, and it was found that the creep curve transitions from the attenuation creep stage to the non-attenuation creep stage as the temperature coefficient and stress coefficient increases. The hardening effect gradually changes to the damage effect as the coupling coefficient of the hardening and damage increases.     

Unsaturated Creep Behaviors of Weak Intercalated Soils in Soft Rock of Badong Formation

The cutting slopes in soft rock of redbed appeared in Yichang-Badong highway often suffer from the instability along weak intercalations, so the creep behaviors of weak intercalated soils are crucially important for the stability of cutting slopes. Because the deformation of weak intercalated soils is significantly affected by water content due to the strong water sensitivity, it is necessary to study the influence of matric suction on the creep behaviors of weak intercalated soils. In order to find out the unsaturated creep characters of weak intercalated soils, a GDS unsaturated triaxial apparatus was used. Then the triaxial creep experiments on weak intercalated soil samples under varying matric suction were conducted to obtain the unsaturated creep curves. The results show that the weak intercalated soils have obvious creep behaviors, and the creep strain is in nonlinear relationship with stress and time. When the matric suction is constant, a larger deviator stress will lead to a larger creep strain; When the deviator stress is constant, a smaller matric suction will lead to a larger creep strain. Based on the Mesri creep model, an improved creep model for weak intercalated soils under varying matric suction was established, in which the relationship of stress-strain was expressed with a hyperbolic function, and the relationship of strain-time was expressed with power functions in stages. Then an unsaturated creep model including stress-matric suction-strain-time for weak intercalated soils was established based on the power function relationship between matric suction and Ed(a parameter of the improved creep model). The comparison of the calculated values of creep model and the experimental values shows that the creep behaviors of weak intercalated soils can be predicted by the unsaturated creep model by and large.     

用U曲线法确定地震同震滑动分布反演正则化参数

针对地震滑动分布反演中正则化参数选取问题,提出利用U曲线法确定地震滑动分布反演正则化参数。利用U曲线法、L曲线法设计模拟实验,并将两种方法应用到芦山实际震例反演中。模拟实验以及芦山实际震例反演结果表明,利用U曲线法确定正则化参数反演地震滑动分布结果与L曲线法相比具有反演精度高、无需依赖数据拟合精度等优势。     

新铺下二台滑坡变形机制及中长期预报模型

以奉节新铺下二台滑坡为例,基于GPS位移监测数据、裂缝数据、降雨量及库水位等多源数据,总结分析了大型古滑坡的复活规律,引入滑坡中长期预报模型,实现了以季度或月份为时间单位的跨水文年滑坡位移预测,并通过岩土体蠕变压缩模型,验证了推移式滑坡后缘裂缝形成机理。结果表明：(1)降雨是下二台滑坡变形的主导因素,滑坡变形使得滑体产生裂缝并成为降雨入渗通道,加剧了岩体破碎与软弱层软化,降低了滑坡稳定性,集中持续降雨可使滑坡失稳破坏;(2)通过模型预测值与地表监测数据的比较,将年降雨量作为滑坡中长期预报模型中的主控因素具有实际可操作性且有助于提高滑坡中长预报精度;(3)推移式滑坡后缘裂缝由滑坡推移式位移和岩土体压缩形成,引入蠕变压缩模型计算的裂缝宽度并和监测数据的比较说明,蠕变压缩模型非常适合该类边坡,同时应用岩土体蠕变压缩模型反推得到岩土体平均变形模量,判断岩体破碎程度,可以为滑坡稳定性分析及后续工程治理提供参考。     

Predicting the sinkage of a moving tracked mining vehicle using a new rheological formulation for soft deep-sea sediment

The sinkage of a moving tracked mining vehicle is greatly af fected by the combined compression-shear rheological properties of soft deep-sea sediments. For test purposes, the best sediment simulant is prepared based on soft deep-sea sediment from a C-C poly-metallic nodule mining area in the Pacific Ocean. Compressive creep tests and shear creep tests are combined to obtain compressive and shear rheological parameters to establish a combined compressive-shear rheological constitutive model and a compression-sinkage rheological constitutive model. The combined compression-shear rheological sinkage of the tracked mining vehicle at dif ferent speeds is calculated using the Recur Dyn software with a selfprogrammed subroutine to implement the combined compression-shear rheological constitutive model. The model results are compared with shear rheological sinkage and ordinary sinkage(without consideration of rheological properties). These results show that the combined compression-shear rheological constitutive model must be taken into account when calculating the sinkage of a tracked mining vehicle. The combined compression-shear rheological sinkage decrease with vehicle speed and is the largest among the three types of sinkage. The developed subroutine in the Recur Dyn software can be used to study the performance and structural optimization of moving tracked mining vehicles.     

基于加权指数函数模型的高光谱图像分类方法

高光谱图像的众多波段为地物分类提供了充分的特征信息,同时也为如何有效利用这些特性带来难题。为了充分利用高光谱图像的光谱信息实现地物目标的精确分类,根据其像素光谱曲线所呈现出的多峰特性,提出一种基于加权指数函数模型（Weighted Exponential Function, WEF））的高光谱图像分类方法。首先,采用WEF建立像素光谱曲线的理想模型,其中WEF模型由多个具有不同权重的指数函数相加而成。由于该模型中参数较多,导致参数求解较为困难。因此,为简单起见固定所有像素WEF模型中的峰值位置,并将由所有峰值位置构建矢量集。然后,根据最小二乘原理求解WEF模型的参数,以拟合光谱曲线。利用求得的参数集代替光谱测度矢量作为像素特征。最后,采用模糊C均值（Fuzzy C-means, FCM）算法实现图像分类。为了验证提出方法的可行性和有效性,分别以提出的分类方法、基于主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）的分类方法、基于最小噪声分离（Minimum Noise Fraction, MNF）的分类方法和以光谱测度矢量为分类特征的FCM方法对Salinas和PaviaU图像进行分类实验,并据此对实验结果进行定性和定量评价。在Salinas图像中提出的分类方法比其它方法的分类精度从51%提高到了60%,在PaviaU图像中分类精度从43%提高到了51%。此外,提出的分类方法在降低了高光谱图像数据量的同时,保留了高光谱图像丰富的光谱信息。     

酸腐蚀作用下川渝红层砂岩蠕变特性试验研究

岩石蠕变特性对岩体工程的长期稳定有着重要影响,尤其是在酸雨等水化学作用下,岩石的细观结构遭到破坏,蠕变特性及变形更为显著。以重庆二佛寺红层砂岩为研究对象,通过开展室内三轴压缩分级蠕变试验,研究了酸腐蚀状态下砂岩的蠕变特性。结果表明：酸的腐蚀和浸泡会使砂岩内部孔隙增加,导致砂岩在第一级荷载下会产生较大的瞬时应变和蠕变量,之后瞬时应变量和蠕变量随着应力增加而增大;岩样受到腐蚀软化,蠕变破坏强度为抗压强度的76%,长期强度仅为抗压强度的54%。为了描述蠕变全过程,建立了一个损伤蠕变模型来拟合试验数据,验证了其适用性,可以为岩土工程建设的稳定性提供参考。     

基于双曲线模型的卡尔曼滤波法在建筑物沉降预测中的应用

利用最小二乘法求出双曲线模型的模型参数,将此参数看作带有动态噪声的状态向量,建立基于双曲线模型的卡尔曼滤波模型,对建筑物的沉降量进行预测。卡尔曼滤波过程中,模型的参数不断发生变化,增强了其适应观测数据的能力,从而减小了拟合误差。计算表明,用基于双曲线模型的卡尔曼滤波模型对建筑物的沉降量进行预测,误差较小,效果较为理想。     

马氏珠母贝壳长生长模型研究

以Cp统计量作为确定马氏珠母贝壳长最优生长模型的准则,通过Levenberg-Marquardt迭代法求出模型中各生长参数,用Brody、von Bertalanffy、Gompertz、Logistic和Richards 5个生长模型对马氏珠母贝壳长的生长进行了拟合。结果表明,在马氏珠母贝生长的第一年中,壳长生长过程遵循Brody生长模型,其壳长生长极限值为56.572 mm(43.807～69.337,95%置信区间)。