金刚石钻进岩石破碎过程及其与规程参数关系的研究

金刚石钻进是我国的一种主要钻进方法,在地质勘探和油气井钻进中得到了广泛应用。为了提高其技术经济指标,研究金刚石钻进时岩石的应力变形状态、岩石破碎过程及其与规程参数的关系很有必要。俄罗斯钻探工作者在金刚石钻进岩石破碎方面做了大量的试验研究工作,研究了钻进速度与规程参数的优化关系,提出了临界规程参数组合的概念,推荐了保证正常钻进、防止钻头非正常磨损等的措施。值得我国同行们参考。     

压实膨胀土表面裂隙发育规律及与强度关系研究

利用PCAS裂隙图像处理软件对干湿循环条件下不同压实度膨胀土的表面裂隙发育变化进行动态、定量的测量,并对不同裂隙发育程度的膨胀土进行了直剪试验。试验结果表明:压实度越大,裂隙开裂程度越小;黏聚力随干湿循环次数的增加呈递减趋势,而内摩擦角则受干湿循环的影响小。循环次数相同时,压实度越大,黏聚力越大;黏聚力分别随裂隙条数、裂隙总长度、裂隙平均宽度变化的曲线具有明显的相似性,说明黏聚力与这三个参数存在一定的相关性;裂隙率和分形维数与黏聚力具有线性关系。     

不同温度下冻土单轴抗压强度与电阻率关系研究

为了研究青藏铁路路基在载荷下的力学行为,探索新型手段快速准确地估计冻土的单轴抗压强度参数,采用北麓河粉质黏土在室内进行了不同温度的冻土单轴压缩试验,并全过程监测土样电阻率的变化,得到了冻土的应力-应变-电阻率全过程曲线。试验结果表明,在干密度 1.71 g/cm3且含水率 17.83 %下,冻土的单轴抗压强度随温度降低而线性增加;初始电阻率 随温度降低逐渐增大,从-20℃对温度的敏感性开始显著增强;冻土单轴抗压强度与初始电阻率之间满足半对数线性关系,相关性很好,因此测定初始电阻率可准确估算冻土的 。从应力-应变-电阻率全过程曲线来看,冻土在单轴载荷作用下经历的压密、弹性变形、塑性屈服、破裂后各阶段对应电阻率变化趋势是快速减小至最小、稳定增加、剧烈增加,这种关联的变化关系也说明用电阻率法来研究冻土强度及载荷下的变形问题是可行的。     

滑带土厚度及含水率对其强度参数的影响

以红、黄两种不同颜色的滑带土为对象,采用室内试验,先对两种颜色的滑带土的基本物理力学性质进行测定,然后以力学性质较差的红色滑带土作为夹层,运用正交设计,研究夹层土的厚度、含水率等对滑带土强度参数内摩擦角()和粘聚力(c)的影响。实验结果显示,夹层土的含水率对滑带土强度参数内摩擦角()和粘聚力(c)影响最大,夹层土的厚度对强度参数也有一定的影响。     

基于强度参数演化行为的岩石峰后应力-应变关系研究

基于岩石材料峰后强度参数的演化行为,结合强度准则,提出了建立峰后应力-应变关系的一般方法。在此基础上,基于摩尔-库仑强度准则,以最大主应变 作为应变软化参数,假设黏聚力 ,内摩擦角 为主应变 的分段线性函数条件下,给出了岩石材料的峰后应力-应变关系式的求法。在数值算例中,利用提出的方法,给出了大理岩在不同围压下的应力-应变曲线,算例显示,利用这一方法求得的峰后应力-应变关系曲线变化趋势与试验数据基本一致,表明该方法在研究峰后应力-应变关系上具有一定的合理性。     

含水率对滑带土强度及变形影响试验研究

为了研究含水率对滑带土强度及变形特性的影响,选取某大型滑坡滑带土进行不同初始饱和度的常规三轴固结排水（气）剪切试验,采用了一种新型气水转换的外体变测试装置来研究非饱和土体变。研究成果表明,含水率对滑带土强度有很大的影响,初始饱和度越高,强度值越低,凝聚力c与饱和度呈阶梯状陡降关系,内摩擦角? 可以与初始饱和度建立线性关系式;含水率越高,土样体变越小,Duncan-Chang模型参数K、Kb、G受含水率影响较大,与初始饱和度呈线性变化关系;n、m、F、Rf、D受含水率的影响较小,不同初始饱和度下的参数值相差不大,可取平均值作为不同饱和度下的模型参数。     

重塑非饱和粘土抗剪强度参数与饱和度的关系研究

土的饱和度是基于水分状态和密度状态的一个衍生变量。存在因应水分状态变化和因应密度状态变化的两类饱和度变化过程。根据23组不同水分状态和密度状态的UU三轴压缩试验结果,讨论了重塑非饱和粘性土抗剪强度参数与饱和度的关系。数据分析表明:粘聚力与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是准线性的。内摩擦角与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是弱非线性的。     

渠坡非饱和膨胀土含水率与强度关系试验研究

南水北调中线渠首段渠坡土主要为膨胀土,渠坡膨胀土含水率的变化会影响坡体稳定性。为了探究含水率变化对渠坡稳定性影响的具体特征,对采集自南水北调中线渠首段的渠坡膨胀土进行了滴定直剪试验,获得了渠坡膨胀土抗剪强度指标与含水率的关系曲线,试验结果表明：抗剪强度随含水率增加而明显衰减,衰减过程先快后慢;试样初始含水率越低,黏聚力下降越慢,内摩擦角下降越快,不同初始含水率试样的抗剪强度均在增湿至30%左右时产生拐点,此时衰减速率降低并趋于稳定。设计进行了土-水特征曲线法和瞬时剖面法导水率测试试验,获得了非饱和渠坡膨胀土导水率随含水率变化的曲线,试验结果表明：含水率越低,导水率越小,导水率变化速率越快;反之,导水率变化速率越慢,土体含水率趋于稳定。研究成果可用于膨胀土渠坡稳定性与坡体地下水位关系的定量分析,应用在实际工程中可以更有效地获取渠坡非饱和土体中含水率和抗剪强度的分布特征,并获得含水率和抗剪强度随时间的变化规律,为引入土体空间动态抗剪强度分析,建立更准确的膨胀土渠坡稳定性评价模型奠定基础。     

冻融循环对土体强度变形参数的影响

在寒区工程建设中,冻融循环会引起土强度和变形特性发生改变。为了研究多次冻融循环后土的强度和变形参数的变化量,本文以冻融和非冻融的粉质粘土饱和试样为研究对象,通过固结排水三轴剪切试验、三轴等向压缩试验和弹性模量试验,比较了冻融循环对土样强度参数和变形参数的影响。试验结果显示：冻融和非冻融试样的应力—应变关系曲线均呈应变硬化型,对于原状试样冻融作用破坏了其结构性;冻融作用导致土体强度的降低,主要体现在粘聚力的降低,约降低了55.6%;冻融循环对变形参数有明显的影响,其中最明显的是弹性模量的降低,降低了31.2%。该研究结论可为工程冻害处理提供参考,也可为相关研究的数值计算提供试验参数。     

洛阳地区非饱和土强度试验研究

在改进的非饱和三轴仪上针对洛阳地区非饱和土开展强度试验研究,结果表明:粘聚力趋势角相对内摩擦角有更高的变化率、更大的变化范围,似粘聚力和随着饱和度的降低而快速增长。全面地考虑土中力学因素及土体结构影响的强度、变形理论研究是目前非饱和土土力学理论研究领域中的难点,对此用饱和度作控制变量建立了基于饱和度的非饱和土广义双变量强度理论,研究表明这一与以往理论建立思想有所不同的尝试对考虑土中力学因素、土体结构性的影响是有效的。     

Nonlinear genetic-based simulation of soil shear strength parameters

New nonlinear solutions were developed to estimate the soil shear strength parameters utilizing linear genetic programming (LGP). The soil cohesion intercept (c) and angle of shearing resistance (ϕ) were formulated in terms of the basic soil physical properties. The best models were selected after developing and controlling several models with different combinations of influencing parameters. Comprehensive experimental database used for developing the models was established upon a series of unconsolidated, undrained, and unsaturated triaxial tests conducted in this study. Further, sensitivity and parametric analyses were carried out. c and ϕ were found to be mostly influenced by the soil unit weight and liquid limit. In order to benchmark the proposed models, a multiple least squares regression (MLSR) analysis was performed. The validity of the models was proved on portions of laboratory results that were not included in the modelling process. The developed models are able to effectively learn the complex relationship between the soil strength parameters and their contributing factors. The LGP models provide a significantly better prediction performance than the regression models.     

三峡库区滑带土抗剪强度参数的统计规律研究

收集和整理了近年来三峡库区地质灾害防治工程中近400处滑坡的勘察资料,采用地质分析和工程地质类比法,指出三峡库区内存在5类易滑地层。运用K-S有限比较法,对3 308组抗剪强度参数试验数据分类进行了拟合优度检验,发现5类易滑地层中滑坡滑带土的c、? 值一般均能接受正态和对数正态分布,但c值与? 值相比,最优分布服从对数正态分布者更多,而服从正态分布者更少。针对区内滑带土普遍含有碎石的显著特点,对? 值与碎石含量的相关关系进行了线性回归分析发现滑带土? 值与含石量呈现良好的正相关关系。     

膨胀土的强度特性研究

研究了膨胀土的强度指标c,?与含水量?、干密度 及饱和度sr的关系,以及强度与膨胀压力p之间的关系,结果表明：c,tan?和 ,sr,?的关系与膨胀压力p和 ,sr,?的关系相似;任何状态的膨胀土的强度,皆可表示为饱和状态的强度和吸力引起的,并可用不同状态土的膨胀压力表示的附加强度两部份。     

黄土结构强度与湿陷性的关系初探

阐述了黄土结构强度的概念和测定方法及其变化规律,并依据其与含水率的幂函数关系以及黄土湿陷系数与含水率的幂函数关系,找到了结构强度与湿陷系数的线性拟合关系,对黄土结构强度与湿陷性的关系进行了分析。结果表明,黄土的初始含水率越大,结构强度越小,湿陷系数也越小;在含水率相同或相近的情况下,黄土的湿陷系数会随着结构强度的增大而减小。     

潮汐强度与咸潮上溯距离试验

采用物理模型实验方法对不同潮差驱动下咸水入侵距离进行实验研究,结果表明存在潮差临界值使得咸水入侵距离最短,当潮差小于该临界值,咸水入侵距离随潮差增大呈快速减小趋势,而大于该临界值则呈缓慢增大趋势。基于实验数据对盐淡水混合进行理论分析,揭示了实验现象的产生机制:①潮差增大过程中盐淡水混合由高度分层变为均匀混合,导致驱动咸潮入侵的动力发生了改变;②当盐淡水为弱混合类型,盐淡水高度分层,重力环流输运是盐进入河口的主要方式,潮汐强度增大减小了盐淡水分层,减弱了重力环流的输运作用,因此入侵距离变小;③当盐淡水为强混合类型,盐淡水混合均匀,重力环流输运作用大大减弱,潮汐扩散成为主要的输运方式,潮汐增强使得扩散能力增大,因此潮汐强度越大,咸潮入侵距离越大。     

岩石点荷载强度与单轴抗压强度线性关系试验

针对目前岩石点荷载试验大部分采用规则试件进行,试件加工制作及试验的过程繁琐、成本高的问题,通过自制点荷载试验仪以及RMT-150B岩石力学伺服试验机,对煤矿顶底板常见岩性进行不规则岩石试件点荷载试验和规则岩石试件单轴抗压试验。试验结果表明：不规则岩石点荷载强度基本上满足正态分布规律,同时,点荷载破坏载荷与破坏面积之间呈线性关系,不同载荷破坏面积对点荷载试验中的尺寸、形状效应基本上没有太大的影响。通过分析点荷载强度与单轴抗压强度两者间的关系,得出通过点荷载强度确定单轴抗压强度的经验公式。     

膨胀土的电导率与膨胀性的关系研究

膨胀土是一种高塑性、强亲水的黏性土。由于黏土矿物含量较高,膨胀土颗粒的交换阳离子含量也较高,总比表面积较大,在电导率测试指标上反映是膨胀土的导电性随膨胀性的增大而增强。选取强、中、弱3种不同膨胀等级的代表性试样,采用无电极电阻率测定仪和便携式电导率探头,测试了膨胀土泥浆和孔隙水溶液电导率测试,采用原子吸收光谱仪检测了膨胀土孔隙水溶液中的离子种类、含量等。研究表明,膨胀土孔隙水溶液的导电性与膨胀土泥浆的导电性均随膨胀性增大而增大,膨胀土的电导率和自由膨胀率具有良好的线性关系,工程中可以利用这一原理进行膨胀土的快速判别。     

贵州麻黄洞空气CO2与上覆土壤空气CO2相关性研究

CO₂作为岩溶作用的驱动力,在岩溶作用中起着关键作用。岩溶区特有的地上地下二元结构表明,洞穴系统作为地下空间的窗口,对其CO₂及δ¹³C_CO2研究是十分必要的。本研究对贵州绥阳麻黄洞上覆土壤空气CO₂、洞穴内部和外部大气参数以及CO₂浓度和δ¹³C_CO2进行了为期12个月的监测,监测结果表明:（1）麻黄洞洞穴空气和上覆土壤空气CO₂与δ¹³C_CO2均呈现出明显的时空变化规律,表现出雨季CO₂浓度高、δ¹³C_CO2偏轻,旱季CO₂浓度低、δ¹³C_CO2偏重的特征。（2）土壤CO₂是内源性CO...     

Identifying parameters controlling soil delayed behaviour from laboratory and in situ pressuremeter testing

The aim of this paper is to present a methodology for identifying the soil parameters controlling the delayed behaviour from laboratory and in situ pressuremeter tests by using an elasto‐viscoplastic model (EVP‐MCC) based on Perzyna's overstress theory and on the elasto‐plastic Modified Cam Clay model. The influence of both the model parameters and the soil permeability was studied under the loading condition of pressuremeter tests by coupling the proposed model equations with Biot's consolidation theory. On the basis of the parametric study, a methodology for identifying model parameters and soil permeability by inverse analysis from three levels of constant strain rate pressuremeter tests was then proposed and applied on tests performed on natural Saint‐Herblain clay. The methodology was validated by comparing the optimized values of soil parameters and the values of the same parameters obtained from laboratory test results, and also by using the identified parameters to simulate other tests on the same samples. The analysis of the drainage condition and the strain rate effect during a pressuremeter test demonstrated the coupled influence of consolidation and viscous effects on the test results. The numerical results also showed that the inverse analysis procedure could successfully determine the parameters controlling the time‐dependent soil behaviour. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

The relationship between the swelling pressure and shear strength of unsaturated soil: the Yanji Basin as a case study

The swelling pressure is a unique and important parameter for reflecting the engineering characteristics of expansive soil, providing a method to study the shear strength of expansive soil. The results of previous studies indicate that the shear strength of unsaturated soil is composed of three parts, and the swelling pressure contributes to the matric suction. Unsaturated direct shear tests and swelling tests of undisturbed expansive soils in the Yanji Basin were performed in this study, and the relationship between the swelling pressure and water content, as well as between the total cohesion and initial water content, were analyzed. According to a data regression analysis, a variety of fitting functions were used for comparisons and a linear relationship between the swelling pressure and the matric suction was established. The study indicate that the exponential fitting function, power function, and linear function should be used and compared with one another to find the best fit. This research is significant for the study of the relationship between shear strength and the swelling pressure of unsaturated soil.