应力历史对饱和软土固结系数的影响

为了探究不同固结状态下的饱和软土固结系数的变化规律,在太沙基固结理论的基础上,利用渗透系数和孔隙比的关系、孔隙比和固结应力的关系,分别推导出了在正常固结和超固结状态下固结系数（C_v）随固结应力变化的关系式,将关系式代入Terzaghi方程,进而获得考虑应力历史和固结应力影响的修正Terzaghi一维固结方程;通过室内固结试验和工程应用分析对固结系数关系式和修正的Terzaghi一维固结方程的准确性进行验证.结果表明,对于正常固结的软土,当固结应力小于前期固结应力时,固结系数随应力的增大而增大;当固结应力大于前期固结应力时,固结系数随应力的增大而减小.对于超固结状态的软土,固结系数随应力的增大而增大,最后趋于平缓.当上覆荷载较小时,修正前后的Terzaghi一维固结方程计算结果相近;但当上覆荷载较大时,修正后的Terzaghi一维固结方程计算的固结度明显滞后于修正前的计算结果.前期的应力历史和后期的固结应力对软土固结系数的影响是不容忽视的,修正后的Terzaghi一维固结方程更能真实反映土体的固结性状.      

起始孔隙水应力对固结度计算的影响

本文以条形均布荷载为例，通过计算对比，论述了将起始孔隙水应力假定为线性分布时所引起的误差，提出了影响其误差大小的几种因素。     

某地区黑云角闪岩应力松弛特性研究

岩体工程失稳往往由工程岩体蠕变、应力松弛等时效力学行为下的损伤演化所致。本文以某坝基黑云角闪岩为研究对象,进行了2组单轴应力松弛试验,获取了不同应力条件下的应力松弛及其相应的应力松弛速率曲线。试验结果表明：根据应力松弛曲线形态可分为快速松弛,减速松弛及应力稳定3个阶段,应力松弛的演化与岩石裂隙的萌生和流变变形密切相关。在此基础上,提出了采用非线性Maxwell模型描述岩石应力松弛特性,模拟结果与试验结果吻合较好。本文研究可为类似工程的长期安全稳定性研究提供理论依据。     

膨胀土应力松弛的分数阶模型

为了更准确地描述膨胀土应力松弛的力学特性,应用分数阶微积分理论构造的软体元件取代传统元件模型中的理想黏滞元件,并考虑黏滞系数的损伤劣化,建立了可以更加准确地反映南宁膨胀土非线性应力松弛特性的三元件模型。通过一系列室内试验研究,探索了在不同含水率条件下南宁膨胀土的应力松弛规律,并根据对试验结果的分析,确定了相关的模型参数,得到了膨胀土在不同含水率条件下的应力松弛方程。与整数阶西原模型和整数阶St.Venant模型进行对比,其结果表明所提出的改进模型能更有效地模拟膨胀土应力松弛的全过程,且模型具有结构简单、计算参数少、计算精度高和便于实际应用等优点。研究结果为膨胀土在长期荷载作用下的应力松弛分析提供了理论基础。     

基于损伤演化的片岩应力松弛特性

为揭示丹巴水电站石英云母片岩的各向异性松弛性特及松弛过程中的损伤演化规律,针对平行片理组和垂直片理组石英云母片岩,采用程控蠕变试验仪,开展为期720 h的单轴应力松弛试验。试验发现,平行片理组和垂直片理组岩样的应力松弛曲线均可分为快速松弛、减速松弛和稳定松弛3个阶段,属于非完全衰减型松弛类型;受片理发育方向影响,平行片理组应力衰减历时较垂直片理组长。结合石英云母片岩的应力松弛特征,将基于能量耗散的损伤因子代入Bingham模型流变本构方程,利用改进Euler差分算法推导应力松弛方程,并用神经网络法对模型参数进行辨识。研究表明,平行片理组与垂直片理组在快速松弛阶段损伤发展较快,且随着松弛过程的进行损伤速率逐渐降低至稳定,损伤演化与应力松弛过程是统一的;考虑损伤演化的Bingham流变模型拟合曲线与试验结果具有较高的吻合度,说明文中提出的松弛方程能很好地描述石英云母片岩的应力松弛特性,对软岩工程研究具有较高的应用价值。     

应力路径及初始固结条件对强度的影响

该文主要分析了应力路径以及初始固结条件对固结不排水强度指标的影响，并建立了卸荷状态下强度指标与应力路径及初始固结条件之间关系的理论公式。     

考虑应力水平的软土固结系数计算与试验研究

在固结度计算中通常将固结系数视为常数,实际上并非如此.通过研究软土固结系数在压缩过程中随应力水平变化的规律,推导出正常固结和超固结状态下固结系数与有效应力之间的表达式.在正常固结状态下,当应力水平小于在前期固结压力时,固结系数随应力水平的增加而增加;当超过前期固结压力后,固结系数随应力水平的增加而减小;在超固结状态下,固结系数随应力水平的增加而增加,在一定程度后趋于平稳.室内试验结果进一步说明了和验证固结系数这一特点.推导的固结系数与固结应力水平关系表达式是可行的,其计算值与试验结果的变化趋势一致,大小基本吻合,将其用于计算变形速率和固结度中,可提高准确性.     

真空预压下软土渗透系数对固结的影响

考虑正常固结状态下前期固结压力对渗透系数的影响,利用ABAQUS软件,将渗透系数随固结应力的变化关系应用于真空预压下单井的三维有限元计算。计算结果表明,考虑渗透系数随固结应力的变化,其表面沉降要比渗透系数保持不变的沉降量小,固结过程较慢,相应的固结时间要长;前期固结压力越大,表面沉降将越小,达到相同固结度时所需固结时间也越长。     

温度和有效应力对砂岩渗透性影响的试验研究

为探讨温度和有效应力对渗透性的影响,在不同温度水平和不同有效应力水平下进行了砂岩的渗透率试验。根据试验结果,初步分析了温度和有效应力对砂岩渗透率及其水力传导系数的影响。试验结果表明,砂岩的渗透率及其水力传导系数都是温度和有效应力的函数:在温度一定的条件下,砂岩的渗透率和水力传导系数均随有效应力的增加而呈负指数规律减小;在有效应力一定的条件下,砂岩的渗透率随温度的升高而减小,但水力传导系数与温度之间的关系函数并非单调函数。因此,在工程实践中不考虑温度和有效应力对岩石 (体)渗透性的影响是不合适的。     

岩石受力状态对弹性波传播速度影响的初步研究

岩石所受的三向应力状态对其弹性波传播性质有一定的影响，此认识为所做的以泥质砂岩、泥岩和硅质胶结的坚硬砂岩为试样的实验所证实。为保证岩石中存在微隙，对部分试样还作了高温预热处理。实验结果表明，泥质砂岩和泥岩的Ｖ＿ｐ／Ｖ＿ｓ值几乎保持不变，但坚硬砂岩的Ｖ＿ｐ／Ｖ＿ｓ值曲线却在应力达破坏荷载的９０％左右时出现下凹现象，经热处理的硬砂岩的这一下凹现象则更突出。     

岩石滞后非线性弹性模拟的研究

在循环荷载作用下,孔隙饱和岩石呈现出闭合的应力-轴向（径向）应变滞后回线、轴向应变-径向应变滞后回线和X”形的瞬时弹性模量（杨氏模量和泊松比）等滞后非线性弹性特征,引入一种滞后非线性弹性材料的宏观模型 Preisach-Mayergoyz模型（PM模型）来描述岩石的这些特征。在PM模型中,孔隙饱和岩石的滞后非线性弹性特征由PM密度空间、施加的应力历史和岩石的滞后细观单元(HMU)的弹性特性所决定。在状态方程中,应变与关闭弹性单元数目占总单元数目的百分比成正比,而关闭弹性单元数目则与施加外力的历史有关,特别是在施加外力转向的时候。通过构造PM空间中不同的密度函数和设定HMU的弹性特性（平衡长度对）可以模拟性质不同的岩石,PM空间中不同的密度函数在一定程度上反映了岩石在循环荷载下的本构关系响应的不同性质。HMU中应变的响应与应力的路径有关,模型本身强调了施加于岩石的应力历史在决定岩石的弹性状态时的重要性,因此,可以用来模拟岩石的离散记忆,从这个意义上讲,孔隙饱和岩石的滞后特性是它具有离散记忆特性的原因。通过模拟,讨论了模型参数和岩石弹性模量之间的定量关系。     

层状地壳的等效力学模量和分层应力

针对地球动力学研究中的板壳力学模型的分层问题,根据等效原则, 给出了用各分层弹性参数和厚度表示的中性面位置、折合抗弯刚度和等效弹性参数。结合实际地壳受横向和侧向力作用时产生的弯曲形变和应力,具体介绍了用这种折算模量的方法去求解地壳中的应力、应变状态, 并通过比较等效应力与各分层应力的差异, 阐明了岩石力学性质的不同对各圈层应力的影响作用。研究进一步表明,来自地壳深部的垂直向上的力是造成上部地壳伸展类构造的重要因素之一。     

一种基于弹性应变能的裂隙岩体等效弹性模量评价方法

基于线弹性断裂力学裂隙面张开位移及剪切位移理论公式,考虑裂隙存在常法向和常切向刚度情况,研究了含单个裂隙岩体加载过程中由于裂隙存在而附加的弹性应变能。基于应变能等效方法并假设两种裂隙变形模型--非均匀变形模型和均匀变形模型,研究了二维非贯通裂隙岩体的等效杨氏模量和等效剪切模量解析表达式。研究结果表明,对于贯通裂隙规则分布情况,均匀变形模型得到的解析解与Amadei等的结果一致;对于非贯通裂隙正态分布情况,考虑裂隙相互作用的非均匀变形模型解明显低估裂隙岩体的等效杨氏模量和等效剪切模量,而考虑裂隙相互作用的均匀变形模型解与有限元数值解的偏差在10%以内。得到的解析表达式在一定条件下可以作为裂隙岩体等效弹性模量评价方法之一。     

疏松砂岩干岩石模量研究

目前对疏松砂岩的研究主要是基于一些模型的思想,这些模型都是以Hertz?Mindlin和Walton的接触理论作为基础,从而很好的预测疏松砂岩的干岩石模量。但是,这传统的疏松砂岩模型并不能很好地表征疏松砂岩的弹性性质,经过研究发现,HMR、HMS预测的干岩石的体积模量比实际测量值略低,如果用Hashin?Shtrikman下限方程内插,会产生更大的误差;HMR、WR预测的剪切模量都会比实际值高出很多,主要是没有考虑颗粒边界的相对运动;WS的适用性不是很好,有些地方预测效果很好,有些地区效果很差;HMS的预测效果很好,适用性很强,但是预测的结果都比实际值略低,如果用Hashin?Shtrikman上限进行内插,会取得很好的结果,并将该结果与传统的疏松砂岩模型对比分析,发现该方法具有很高的精度。     

Investigating the micro mechanics of cemented sand using DEM

The discrete element method has been used to investigate the micro mechanics of cemented sand. High‐pressure drained triaxial tests are modelled in 3D using a flexible membrane that allows the correct deformation to develop. Simulations with up to 12 MPa confining pressure are presented, which are compared with laboratory experiments on a sand with a range of cement contents. Cementation is modelled using ‘parallel bonds’, and various parameters and strength distributions are investigated. Varying levels of cementation are successfully modelled, with the correct qualitative behaviour observed and the separate effects of cementation and confining pressures demonstrated. The triaxial behaviour is found to be highly influenced by the distribution of bond strengths. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

平均粒径对砂土剪切特性的影响及细观机理

针对平均粒径对砂土剪切特性的影响作用,结合室内试验和离散元模拟方法对不同平均粒径砂土进行了细观研究。基于3种不同平均粒径砂土的直剪试验结果,通过建立反映砂土剪切试验特征的PFC（particle flow code）颗粒流模型,详细研究了不同粒径砂土在剪切过程中土样体积变化、力链网络、孔隙率和配位数等细观结构参数的变化特征和规律,并从细观角度分析了颗粒粒径对土样宏观剪切特性的影响机制。结果表明：具有不同平均粒径砂土的细观结构参数在剪切过程中存在显著差异,并且其细观参数差异主要集中体现在剪切带处;剪切力学特性的影响主要体现在抗剪强度和剪胀效应方面,砂土平均粒径越大,抗剪强度越高,剪胀效应越明显;具有不同平均粒径的砂土在剪切过程中土颗粒运动规律及剪切带形态变化特征存在一定的差异,平均粒径越大,剪切带内上跨式颗粒占比越大,剪切带厚度越大。     

应用激电法勘查隐蔽型油砂矿--以二连盆地包楞油砂矿为例

巴音都兰凹陷包楞地区是二连盆地油砂资源主要分布的三大地区之一,油砂层厚度大、埋藏浅、含油率高,属于隐蔽型油砂矿,为古油藏破坏型成矿模式。为了进一步搞清油砂矿的分布范围和资源规模,对包楞油砂矿进行了激电法勘探,建立了电性参数与油砂矿分布之间的对应关系,圈定了油砂分布面积,预测了油砂地质资源,并选择激电法勘查的有利区进行了钻井验证。结果表明,激电法对包楞隐蔽油砂矿勘探是有效的勘查方法。     

黑曲霉对石英砂除杂效应研究

研究利用黑曲霉(Aspergillus niger)降低石英砂中杂质含量,提高其白度。采用不同培养基、培养状态以及培养时间来探讨黑曲霉对石英砂除杂效率的影响,用X荧光光谱仪(XRF)检测不同处理石英砂化学组成,扫描电子显微镜(SEM)观察石英砂微观形貌,原子吸收法测定培养基中阳离子浓度。结果表明,黑曲霉对石英砂除杂效果明显。试验最佳处理条件是:PDA液体培养基,28℃,120r/min震荡培养6d,铁杂质去除率可达62.7%,石英砂白度明显提高。就黑曲霉对石英砂除杂机理进行了综合分析,强调黑曲霉-矿物聚集体及其酸性微环境有助于石英砂中杂质的浸出。