应力波在毛洞周围绕射时的波长-洞径比效应

本文用动力有限元数值模拟法研究了应力波在毛洞周围绕射时的波长-洞径比效应。采用了较普遍的三角形脉冲荷载,对七种波长-洞径比进行了计算分析,获得了比较完整的结果.除得到了洞边动应力集中系数随波长-洞径比变化的完整曲线外,还获得了整个应力场的变化情况,特别是洞周围径向和环向拉伸应力的数值及所出现范围的变化规律,并考察了荷载脉冲上升前沿长度 (从零到峰值)所造成的影响.另外,对两种波长的应力波峰值通过毛洞时所产生的动应力分布与相应的静态情况也作了比较.     

基于统一强度理论的灰土挤密桩应力分析

采用统一强度理论对灰土挤密桩应力进行研究,分析了灰土挤密桩挤密成孔过程及土体处于弹塑性状态时孔周应力情况,得出了灰土挤密桩成孔过程的弹性解及孔壁屈服时的弹性极限荷载,并求出了孔壁均布内压与塑性挤密半径的关系式。该解考虑了中间主应力及拉压性能差异的影响,Mohr-Coulomb解是特例。其结果对于全面研究灰土挤密桩的综合作用效用,进一步节约材料有一定的参考价值。     

空孔形状对岩石定向断裂爆破影响规律的研究

利用新型数字激光动态焦散线试验系统,采用有机玻璃板试件进行模型试验,研究了含预制不同形状空孔对岩石定向断裂控制爆破的影响规律。试验结果表明：在定向断裂控制爆破中,设置菱形空孔更有利于实现精细化定向断裂控制爆破,可有效保证巷道周边眼爆破的成型效果;对比含3种不同形状空孔试件爆生主裂纹扩展速度可知,含菱形空孔的扩展速度最大,含圆形空孔的次之,含带刻槽圆形空孔的最低;含圆形空孔试件爆生主裂纹端部动态应力强度因子总体比含菱形和切槽圆形空孔试件爆生主裂纹端部动态应力强度因子大;主裂纹扩展中后期阶段,含菱形空孔试件爆生主裂纹端部动态应力强度因子相对较小。     

径向压缩下圆环砂岩样的力学特性研究

为了研究径向压缩下圆环试样孔壁处的应力特征,利用厚度为34 mm,外径为50 mm的完整圆盘及不同内径（8～30 mm）的圆环砂岩试样,在巴西劈裂试验中测量孔壁的应变变化,分析试样的力学特性。试验结果表明：圆环试样的峰值载荷随着内径的增大而逐渐减少。圆盘和内径较小的圆环试样达到峰值载荷时出现了失稳破坏,载荷迅速跌落：当内径大于 16 mm,圆环试样达到峰值载荷后,载荷略有下降,但是试样并没有出现失稳破坏,而是持续压缩一定时间后才破裂。圆环最弱部位拉应力不是材料参数,而是一个结构参数,且随圆环内径而变化,基于弹性理论的Hobbs公式不能用于计算岩石抗拉强度。孔壁岩石的破裂只能是达到拉伸变形极限才会破裂,不能以拉伸应力作为破坏指标。研究结果为理解岩石在压拉组合下的力学特征提供了参考。     

斜孔掏土应力解除法治理煤矿生根井塔偏斜研究

为验证斜孔掏土应力解除法治理华东某双向偏斜生根井塔的适应性和有效性,综合理论分析、数值模拟和现场实测研究了斜孔掏土孔周塑性区发展、纠偏机制及掏土各因子对纠偏效果的影响规律。结果表明,开孔后孔周塑性区半径与孔径和孔周应力成正比,且随钻孔深度增加而增大。掏土纠偏的内在机制在于钻孔能有效解除孔周一定范围内的应力,使孔周土体不断向孔内坍塌,进而减小开孔侧井筒的外荷载,与对侧产生应力差值,促使井塔回纠。通过正交试验设计极差分析得出钻孔孔排宽度为影响掏土纠偏的最主要因子,其次为钻孔深度、孔径和孔距井筒中心线距离,且斜孔纠偏效果优于竖直孔。最后,基于模拟获得的最优纠偏参数组合设计了现场纠偏方案,并对井塔偏斜和井筒受力进行施工监测得出,斜孔掏土应力解除法有效逆止了生根井塔的偏斜发展,目前井塔偏斜和井壁受力均处于安全可控状态。     

压实度和含水率对压实黏性土动态力学性能的影响试验研究

利用直径为? 25 mm的聚碳酸脂分离式SHPB试验装置和真空封泥作为波形整形器,以不同速度撞击试件,测试了不同压实度和含水率试件在应变率范围为600～2 500 s－1内的动态力学性能,并对试验结果的有效性进行了讨论,分析了冲击压缩荷载作用下应力-应变曲线、动态峰值应力与峰值应变,动态峰值应力和峰值应变增长因子以及比能量吸收与应变率之间的关系。研究结果表明：压实黏性土的动态峰值应力、峰值应变和比能量吸收随应变率的增大而增大,而压实度与含水率对压实黏性土的动态峰值应力、峰值应变和比能量吸收基本无影响;压实度与含水率对动态峰值应力和峰值应变增长因子有较大影响;比能量吸收随应变率而呈指数增长。     

高压脉冲放电技术对桩径影响的研究

高压脉冲放电技术可利用液电效应产生的冲击波,在钻孔局部产生扩孔段,通过灌注水泥而形成异径扩底桩。主要介绍了高压脉冲放电技术的扩底成桩机理、成桩过程以及对桩径的影响情况,并研究了冲击波、蒸汽膨胀压力对桩径的作用。利用新引进的高压脉冲放电装置进行现场试验,试验结果表明,理论公式计算结果基本与试验结果符合。     

Spatial and Temporal Stress Variations before and after the 2008 Wenchuan Mw 7.9 Earthquake and its Implications: A Study based on Borehole Stress Data

In situ stress measurement data was analyzed to estimate the temporal and spatial stress variations at shallow depths in the Longmenshan fault zone(LMSF), prior to and following the 2008 Wenchuan earthquake(WCEQ). Analysis of the stress field related to fault strength and behavior is useful for understanding geodynamic processes and conducting hazard assessments. The shallow stress changes after the WCEQ show clear along-strike variations. Degrees of stress orientation rotations have a negative ...     

圆孔缺陷与I型运动裂纹相互作用的试验研究

为了研究运动裂纹与圆形孔缺陷的相互作用机制,采用数字激光动态焦散线方法进行了含圆形孔缺陷的冲击试验。结果表明：在冲击载荷下,I型运动裂纹在与圆形孔贯通前,断裂面光滑,扩展路径平直;运动裂纹从圆形孔上端起裂后,断裂面凹凸不平,扩展路径也更为弯曲。当运动裂纹朝向邻近的圆形孔扩展时,圆形孔对运动裂纹的扩展速度和动态应力强度因子有抑制作用,且随着圆形孔直径的增大,这种抑制作用不断增强。当运动裂纹与圆形孔缺陷汇聚后,圆形孔阻碍了裂纹的继续扩展,裂纹尖端被钝化,钝裂纹的起裂韧度较尖裂纹提高9.58%～13.87%,裂纹再次起裂时的扩展速度和动态应力强度因子存在明显的跳跃,表明钝裂纹更难起裂,需要消耗的能量更多。     

砂土中开口管桩沉桩过程的颗粒流模拟研究

基于颗粒流理论,采用PFC2D程序,模拟再现不同型号开口管桩在沉桩过程中土塞的形成演化规律、土颗粒细观结构变化以及桩周土应力场分布情况,并通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观力学响应的内在机制。计算结果表明,管桩直径对土塞效应影响很大,外径为30 mm的开口管桩,沉桩过程中土塞增量填充率（IFR）值较小,土塞效应明显,土塞高度小,类似闭口桩;随着管桩直径的增大,土塞效应迅速减小,大直径管桩在砂土中沉桩全部闭塞的可能性很小。细观因素（孔隙率和滑动比例）与土体宏观位移表现之间存在着明显的相互对应关系,并依此将桩周土划分3个区域。桩周土体水平应力、竖向应力和剪应力都在桩底附近形成“应力核”,不同型号管桩桩周土应力场分布相近。     

预裂爆破作用下岩石裂纹动态应力强度因子分析

通过有限元分析软件ANSYS数值模拟手段,分析了爆破荷载作用下,裂纹长度与类型、不同的装药量对裂纹尖端动态应力强度因子的影响以及预裂与光面爆破动态应力强度因子比较分析,计算得出：预裂爆破预裂缝的产生主要是从炮孔处产生的开口裂纹在冲击波以及爆生气体的作用下扩展形成的;随着药径与孔径比的增大,动态应力强度因子也逐渐增大,动态应力强度因子曲线形态不变;由于自由面的存在,光面爆破裂纹应力强度动态因子后续峰值较预裂爆破的大。     

Size and stress gradient effects on fracture around cavities

Summary The effect of hole size on fracture initiation around cavities in rock is examined through physical model tests on Tyndall limestone. Twenty five models, employing nine different hole sizes, ranging from 3.2 to 62 mm in diameter were tested in uniaxial compression. Strain gauges placed both on the face of the model block and inside the cylindrical cavity were used to record the state of fracture.Fracture initiation data for primary, remote and sidewall fractures were determined using the stress-strain curves from the respective strain gauge locations. For all three fracture types, the initiation stress decreases with increasing hole size and appears to approach a horizontal asymptote for large cavity sizes. The fracture mechanics formulations and the stress averaging method give the best fit to the primary fracture initiation except for very small cavity sizes. The stress averaging method also provides a very good fit to the sidewall fracture initiation data.     

基于弹性力学的诱导劈裂注浆机制分析

针对隧道内水平超前劈裂注浆中浆液劈裂方向随机性的问题,提出一种诱导劈裂注浆方法,可以控制和改变浆液的劈裂方向。首先,基于弹性力学理论及其基本假定,分析竖向地应力大于水平地应力条件下对单一土层进行劈裂注浆时浆液沿竖向劈裂的力学机制,在此基础上探讨改变浆液劈裂方向为水平劈裂的必要性和诱导方法,并从应力集中的角度分析诱导劈裂注浆的力学机制;其次,采用有限元法研究注浆孔孔周劈裂方向控制点的应力随侧向压力系数和诱导孔与注浆孔间距变化而变化的情况,得出实现诱导劈裂注浆时两孔间距及侧向压力系数应满足的条件,并拟合两孔间距临界值的计算公式。结果表明：在离注浆孔上、下方4倍注浆孔径以内对称布设诱导孔,改变了注浆孔孔周劈裂方向控制点的应力场。当两孔间距小于实现诱导的临界距离值时,注浆孔孔周控制点的应力大小发生转换,浆液的劈裂方向发生改变,将沿水平方向劈裂。诱导孔与注浆孔间距的临界值会随着侧向压力系数的增大而逐渐增大。     

Stress redistribution of dynamic loading incident with arbitrary waveform through a circular cavity

In actual geotechnical and civil engineering, dynamic stress concentrations around cavities generated by wave sources widely exist. In this study, based on the complex variable theory and Fourier transform method, the expression of the dynamic stress concentration factor (DSCF) around a circular cavity in infinite homogeneous media subjected to transient waves with arbitrary waveform is obtained. The relationships between both steady-state and transient DSCF and their waveform parameters are investigated quantitatively. The results indicate that a relatively large tensile stress is generated with low Poisson's ratio under steady-state incidence. Under the condition of transient incidence, the position of the wave peak has a minor effect on the DSCF in the case of small wavenumber, but it has a significant effect in the opposite case. It is found that when the wavenumber is high, such as 0.5, the stress response lags behind the stress wave. In addition, the closer the wave peak to the center of the waveform, the greater the potential damage of the transient incidence.     

龙门山地震断裂带地应力分布及其对井壁稳定的 影响———以WFSD-2 井为例

[摘 要]龙门山地震断裂带是我国最为强烈的地震带之一,地层破碎、地应力异常,钻孔缩径造成孔内事故频发,井壁稳定问题十分突出。本文介绍了汶川地震断裂带科学钻探施工中所发生的孔内事故情况,并通过对地层应力数据的统计分析,得出龙门山地震断裂带最大水平应力和最小水平应力随深度变化的回归曲线,最大水平应力梯度为4. 52MPa/100 m,最小水平应力梯度为2. 51 MPa/100 m。以WFSD-2 井为例,分析了龙门山地震断裂带地层应力、尤其是断层泥应力对井壁稳定的影响;针对膨胀性地层,介绍了一种通过泥浆密度微调现场测定地层坍塌压力和破裂压力的简易方法。     

Measurement of Indirect Tensile Strength of Anisotropic Rocks by the Ring Test

Summary This paper presents a new approach, combined with the Boundary Element Method (BEM) analysis and the diametrical compression on a thin disc with a small central hole, referred to as the ring test, for determining the indirect tensile strength of anisotropic rocks. The stress distribution around the hole can be successfully obtained by the proposed single-domain BEM. The complex variable function method was used for conveniently computing the tractions and displacements of a two-dimensional anisotropic body. If we assume that the tensile strength is given by the maximum absolute value of stress in the direction perpendicular to the loaded diameter at the intersection of loaded diameter and the hole, then from the failure load recorded by laboratory testing of ring (disc), the indirect tensile strength of rocks could be obtained. A marble from Hualien (Taiwan) with clearly black-white foliation, which was assumed to be transversely isotropic, was selected to conduct both ring tests and Brazilian tests for evaluating the tensile strength. The variation of the marble tensile strength with the inclination angle of foliation and with the hole size was also investigated. In general, the tensile strength of anisotropic rocks determined by ring test is not a constant, but depends on the elastic properties of rocks, the angle between the planes of rock anisotropy and the loading direction, the diameter of the central hole, and the contact condition of loading.     

平面P波入射下浅埋平行双洞隧道注浆加固减震机制

地震动作用下小净距隧道双洞之间存在动力放大效应,依托某强震区小净距盾构隧道工程,基于傅里叶贝塞尔级数展开法,给出了平面P波垂直入射下地下半空间弹性介质中圆形双洞复合式衬砌洞室动应力解析解,深入研究了洞室间距、隧道全环注浆加固参数对衬砌动应力集中的影响。研究表明：洞室间距对衬砌的动应力有显著影响,随着洞室之间距离减小,左右洞室衬砌动应力明显放大;2.5倍洞径可以作为双洞洞室动力临界净距,当洞室间距小于2.5倍洞径时,应进行抗减震设计;注浆全环加固隧道周边土体,可以明显降低衬砌动应力,随着注浆加固区土体刚度增加,衬砌动应力幅值减小;结合工程实际,建议注浆加固区厚度取0.5倍的洞室半径值,加固区岩体和围岩剪切波速度之比取1.2。     

Effects of Rock Bolting on Stress Distribution around Tunnel Using the Elastoplastic Model

INTRODUCTIONThe stability of underground structures duringand after excavation is the most i mportant factor fordesigners because any kind of collapse may destroylarge parts of a finished tunnel,thereby causing ma-jor repairs and ti me loss.To avoid this problem,rock bolts are widely used as ani mportant support el-ement.These are economical,have a short installa-tion ti me,and provide reinforcement to maintain theintegrity of the stressed rock.The effect of the bearing capacity of rock b…     

抗液化排水刚性桩沉桩过程的土压力响应

抗液化排水刚性桩是一种将刚性桩与竖向排水体相结合的新桩型。基于某建筑桩基工程,开展了抗液化排水刚性桩和不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,采用了动态土压力传感器实时监测沉桩过程中桩周土体内产生的土压力响应,对比了排水桩与普通桩沉桩对桩周土体水平方向应力及有效应力影响的差异。试验结果表明：抗液化排水刚性桩能够有效减小沉桩过程对桩周深部可液化土体的扰动,在桩身近侧（距桩心0.6 m）深部埋深（-15 m）位置,排水桩的水平土压力响应峰值仅为普通桩的1/4;排水桩能够有效降低沉桩对可液化土层有效应力的影响,使桩周土体更加稳定;在单次沉桩过程中,对于浅部埋深（-5 m）,排水桩对桩周土压力峰值的影响作用较小,对于存在可液化土层的深部埋深（-10、-15 m）,排水桩对土压力峰值的有效影响半径可达4倍桩径。现场试验数据为抗液化排水刚性桩的桩间距选择提供了有力的设计参考依据。     

地应力钻孔施工关键技术探讨

汶川地震后,地应力研究受到重视,应力孔施工也日渐增多。本文依据多个项目实践经验,总结了地应力钻孔施工中的一些主要技术问题,介绍了钻孔结构设计按照终孔直径选择、监测仪器安装以及地层条件来综合考虑的方法。特别是从保证技术套管的使用和起拔安全,保障仪器安装精度的扩孔技术,冲洗液的选择与控制,应力测量与应力监测仪器安装的技术保障措施等应力孔施工关键技术方法方面探讨和总结了该类型钻孔施工技术特点和技术经验,系统总结了孔内应力测量和监测仪器安装技术方法,对同类项目的开展具有一定的借鉴和现实指导意义。