岩石试件端面摩擦效应数值模拟研究

试件端面摩擦效应直接影响试件内的塑性等效应变、侧向位移的分布和单元应力应变曲线。本文运用ANSYS中的接触单元模拟了平面应变状态下端面摩擦效应对塑性等效应变、侧向位移和单元应力应变曲线的影响,得到了不同摩擦系数时塑性等效应变及侧向位移的渐进变化形式。当接触面摩擦较小时,塑性等效应变图案为上下两个X形网络,侧向位移上下分布均匀;当接触面摩擦增大时,塑性等效应变网络向中部靠拢并且明显增大,侧向位移上下分布不均匀,中部较上下端面位移大;当试件端面侧向位移被限制,即摩擦力很大时,塑性等效应变网络变为一个X形局部化带,侧向位移分布更加不均匀,中部明显隆起。     

深埋圆形巷道围岩塑性区位移及特征曲线新解和参数分析

考虑中间主应力、脆性软化、剪胀特性、塑性区弹性模量及弹性应变定义等综合影响,提出深埋圆形巷道弹塑性计算的基本假定,进而建立围岩塑性区位移及特征曲线新解,对其进行可比性分析与比较验证,并详细探讨各因素影响特性。所得围岩塑性区位移及特征曲线新解是不需要借助任何数值算法的理论解析解,具有广泛的适用性和很好的可比性。研究结果表明:巷道结构的强度理论效应即中间主应力影响显著,相应的支护可以减弱或改用轻型支护;不考虑脆性软化或剪胀特性都将低估围岩实际位移,工程设计偏危险;半径相关的塑性区弹性模量得到的围岩变形及特征曲线处于上、下限之间,能体现巷道开挖卸载受扰程度的距离渐进性变化;塑性区弹性应变应优先选用更合理和准确的第三定义,且各因素之间存在相互影响。     

全长粘结式锚杆加固洞室抗爆性能试验研究

通过模型试验, 研究了在平面装药爆炸应力波的作用下,全长粘结式锚杆加固洞室抗爆性能。试验结果表明,通过分析自由场压力-时程曲线,证明试验数据可靠;经过加固的洞室拱顶位移峰值减少明显,当比例距离为5.23 cm/g1/2时,洞室发生破坏;在平面波的作用下,两个洞室洞壁各个位置都产生压应变,最大应变出现在拱脚处,随着比例距离减小,拱顶应变峰值先增加后减小,最大应变峰值越来越大;拱顶是加速度振动最激烈的地方,经过加固可以降低拱顶加速度,但效果不明显,在变形不大时底板加速度增加较大,必要时应该采取减震措施,经过加固洞室侧墙加速度普遍有不同程度减小,并且破坏越严重效果越明显,随着比例距离减小,拱顶和侧墙加速度越来越大,尤其当比例距离为5.23 cm/g1/2时,加速度急剧上升。     

土与结构界面位移特性静动力单剪试验研究

土与结构接触面是工程中经常遇到的,剪切试验是研究界面特性的主要方法之一。单剪试验既可以研究界面的特性,又可以考虑土体受力变形的实际特征,土体变形和界面错动位移的关系是尚未被注意的问题。通过淤泥质粉质黏土的静、动力单剪试验和进行不同法向应力、不同剪切应力幅值的对比试验,得到界面位移与循环周数、土体应变的试验曲线。结果表明,静力单剪试验的初期剪应力迅速增大,其后增长速率逐渐减小,没有出现软化现象;在剪切初期,主要是土体发生剪切位移,达到一定位移量后,土体和钢板之间开始出现较为明显的滑移;在一定的土体应变范围内静力单剪界面错动位移和土体应变有近似线性关系;动力单剪的界面错动位移和土体应变有很好的线性关系;静动力试验界面位移与土体应变关系线的斜率总体上静力试验结果高于动力试验值,线性关系的斜率变化范围不大     

桩周围侧向变形机理的研究

围绕侧面位移桩的土壤变形不排水平面应变的研究提示出，土壤应力－应变定律和桩载传递曲线间的关系决定于土壤变形行为。用幂律来描述有应力－应变行为的土壤，整个桩位移流行的单一变形机理和应力－应变规律与载荷传递曲线紧密相连。基于此行为提出一个简单的设计方法。     

基于土体小应变本构模型的TRD工法成墙试验数值模拟

等厚度水泥土搅拌墙技术即TRD工法,近年来在深基坑工程中得到了广泛应用。以上海国际金融中心基坑工程开展的0.7 m厚、8 m宽、56.7 m深TRD成墙试验为背景,采用有限元方法,并基于土体小应变本构模型对其成墙过程进行了模拟,得到了土体侧向位移和地表沉降曲线,并与实测数据进行了对比。结果表明,距离墙体5 m处两者的土体侧向位移曲线基本一致,而距离墙体1.4 m处的土体侧向位移在深度大于20 m后的计算结果较实测值偏小;地表沉降在靠近墙体处最大,随着距墙体的距离增大而逐渐减小。最后分析了成墙深度对地表沉降和土体侧向变形的影响,结果表明,深度越深,引起的土体侧向变形和地表沉降也越大。通过不同成墙深度引起的地表沉降归一化曲线可看出,TRD成墙引起的最大地表沉降约为0.05%H（H为成墙深度）,沉降影响区域约为1.8H。     

含应变软化本构关系的岩-土接触元直剪试验数值模拟

关于含应变软化本构关系的岩-土接触面特性的研究手段较为有限,基于FLAC可实现具有应变软化接触的本构数值分析。利用该模型对接触面直剪试验进行模拟,并对接触单元剪切强度参数演化与剪切应力-位移关系变化特征进行深入研究。模拟结果再现了接触面的渐进性破坏过程及内部剪应力变化特征,研究表明了摩擦角的增减变化主控剪切应力-位移关系曲线的形式特征。     

小应变条件下隧道开挖引起的横向沉降槽分析

利用配备有局部高精度位移传感器STDTTS+UNSAT型号的高级应力路径三轴测试系统,对小应变条件下的土体进行了试验。采用三维数值分析方法和应用小应变模型及摩尔-库仑模型,分别对隧道施工引起横向沉降槽的影响展开了研究。结果表明,在小应变条件下土体表现出高模量以及模量随应变增加而衰减的特性,且当剪切应变应用对数坐标（lg）表示时,剪切模量随剪切应变增加而衰减的规律可以表示为带有2个拐点的反S型曲线,同时,利用式（1）对其进行很好地模拟;两类模型计算结果的规律性是相似的,采用小应变模型所得到的最大下沉位移符合工程实际,且横向沉降槽的宽度也能符合现场实测,即能够适当地解决采用一般模型所得到的最大下沉位移合理,而横向沉降槽的宽度过宽,或者横向沉降槽宽度合理,而最大下沉位移过小,两者间存在对立的问题。通过计算结果对比进一步验证了考虑小应变条件下土体特性的必要性以及二次开发所得到的模型的合理性与可适用性。     

地铁区间隧道内爆炸效应研究

为了评估南京地铁区间隧道内爆炸破坏效应,利用有限元分析软件LS-DYNA3D软件,计算了10kgTNT距隧道底部距离为1.1m的内爆炸工况。该软件中的化学爆炸空气冲击波模拟关键字避开了复杂烦琐的欧拉计算和ALE耦合分析过程,使得模型构建大大简化。计算得到了结构中不同关键节点的位移与速度时程曲线与不同单元的加速度时程曲线和最大主应变。结果表明地铁区间隧道在10kgTNT内爆作用下是安全的。     

粉细砂填料柔性挡墙受力变形特性模型试验

本文以孟加拉达卡绕城高速公路为依托,通过模型试验研究了以粉细砂为填料的土工格室柔性挡墙在静载作用下的受力变形机理。试验过程对挡墙土压力、结构层的水平位移和土工格室壁应变进行了监测。试验结果表明：墙踵处水平土压力最大,最大值为24.8 kPa,墙中心位置的土压力最小,最小值为15.8 kPa;挡墙同一高度处,墙背的土压力要大于挡墙中部土压力,土压力分布曲线均为内凹曲线;挡墙墙身最大水平位移位于墙高H/2处,水平位移最大值为66 mm,为墙宽的2.2%,墙身水平位移分布呈外凸曲线,墙身变形模式为鼓型;土工格室应变在墙趾处最大,柔性挡墙墙身内土工格室的最大应变连线在墙高H/2以下区域从墙趾到墙背线性发展,最大应变连线与水平面的夹角为34°,在墙高H/2以上区域,格室最大应变连线沿墙背向挡墙顶面发展。柔性挡墙破坏模式为内部破坏,破裂面为折线型。试验结果为柔性挡墙设计提供了参考。     

渤海湾盆地辽西低凸起传递斜坡构造特征与潜山油气聚集

传递斜坡是调节区域构造应变平衡的一类重要的构造样式。根据新的三维地震资料解释和断层位移-距离关系以及相干体切片分析,探讨了渤海湾盆地辽西低凸起传递斜坡的特征,并简要分析传递斜坡与潜山油气聚集的关系。地震剖面解释表明,辽西低凸起潜山带的传递斜坡连接辽西1号断层的下盘和辽西2号断层的上盘;在数据体相干切片上,辽西1号和2号断层呈清晰的侧接形态;而位移-距离关系显示,辽西1号断层的位移沿着断层走向自南向北逐渐传递到辽西2号断层,断层位移在传递斜坡内部基本保持守恒。传递斜坡对潜山油气聚集的意义主要表现在对储层形成和改造方面,优质储层发育是JZ25-1S潜山大油气田的重要成藏要素。     

塔里木盆地玉北地区玉东3断裂带构造转换特征分析

通过对塔里木盆地玉北地区最新的三维地震资料进行解释分析,运用断层的位移-距离分析方法,探讨了玉东3断裂带的转换带特征,并分析了转换带形成的三个阶段。玉北地区断裂发育,主要为北西走向。由北向南,玉东3断裂带从北东段到南西段断层倾向由SE向逐渐变为NW向,根据这种变化及其剖面组合关系,采用Morley对转换带的分类方案,确定在转换段内形成了聚敛叠覆型转换带。转换段的转换带传递了北东段断层和南西段断层的位移量,使玉东3断裂带的总位移量保持一致。该转换带的形成演化主要经历了孤立逆断层、转换带形成和转换带复杂化等三个阶段。     

塔里木盆地北部隆起牙哈断裂带负反转过程与油气聚集

采用地层厚度分析、“零点”分析、位移 /距离曲线分析和断层生长指数分析等方法,讨论了牙哈负反转断裂带的几何学和运动学特征、主反转期及控油作用,结果表明牙哈主断裂主反转期为早白垩世,负反转活动结束于中新世康村期-上新世库车期。牙 1号断裂主反转期为中新世苏维依期,牙 2号断裂主反转期为晚白垩世-老第三纪,二者都于中新世康村期结束反转活动。牙哈断裂带油气聚集和分布与断裂的负反转活动有关。     

青藏高原的地幔结构:地幔羽、地幔剪切带及岩石圈俯冲板片的拆沉

正断层位移长度关系是近年来研究正断层的一种常用方法 ,它将断层的研究从二维扩展到三维。研究正断层位移长度关系对于研究正断层演化、盆地演化以及油气勘探等方面具有重要意义。讨论了影响正断层位移距离剖面形态的主要因素 :断层端的脆韧性变形、围岩强度、远程应力以及断层之间的相互作用和连接等。根据正断层位移距离剖面的几何形态和断层发育阶段 ,可将断层的位移模式分为 3个类型 :(1)对称的椭圆状或钟状代表简单的单条断层 ;(2 )不对称的似椭圆状或钟状代表断层间的相互作用 ;(3)不规则的锯齿状代表由多条断层连接而成的断层。介绍了伴随正断层发育的传递斜坡、盆内高地等构造单元以及断层位移距离剖面的测量制作方法。测量时应注意恢复其剥蚀部分。     

基于梯度塑性本构理论的岩样侧向变形分析(II): 尺寸效应及弹性回跳

提出了利用不同尺寸试件的轴向应力-应变曲线得到轴向应力-侧向应变曲线的一种方法，并研究了结构尺寸对轴向应力-侧向应变曲线的影响。根据尺寸不同试件的轴向应力-轴向应变曲线的实验结果，并基于梯度塑性理论的解析解，在应变软化阶段，确定出了各种试件的剪切带条数。由此求出了不同宽度试样的轴向应力-侧向应变曲线。剪切带条数与试件宽度之比是决定轴向应力-侧向应变曲线特征的关键指标。若该比率为常量，则上述曲线不具有尺寸效应。当宽试件及窄试件在局部化启动后，在试件内部都出现一条剪切带时，随着试件宽度的增加，该曲线越陡，甚至出现回跳。上述方法也可用于分析轴向应力-环向应变曲线的尺寸效应问题。尺寸效应的原因是局部化，但局部化并非总引起尺寸效应。     

琼东南盆地断裂活动性定量计算及其发育演化模式

在地震剖面解释的基础上,运用断层活动速率法和位移-距离法对琼东南盆地主要断裂系统的活动性进行了定量计 算。结果表明,断裂的活动性与盆地的演化阶段相对应,同时可以在同裂陷阶段划分出始新世-早渐新世裂陷幕和晚渐新 世断坳转换幕,这两幕裂陷控制了盆地深部的基本构造格局。单条断层在早渐新世至晚渐新世期间断裂主要活动中心存在 由东向西迁移的过程,盆地断裂系统活动中心在晚渐新世至早中新世也存在由东向西迁移的过程,盆地内规模较大的复合 断裂带具有区段式活动的特征。将盆地内断裂系统发育模式总结为两种：以6号和11号断裂带为代表的简单生长模型,断裂 系统发育演化过程中表现为单一区段断层独立生长的特征,断层简单地由中间向两侧生长,断层位移距离曲线自始至终为 半椭圆型,且最大位移大致位于断层中部;以2号和5号断裂带为代表的生长连通型生长模式,断裂带由多条区段式活动的 断层生长连接形成,其生长发育过程表现为沿断层面纵向上最大滑移量由各个区段的中心向各个区段交汇处迁移,由此各 个区段断端破裂扩展,最终相互连接而形成一条大型断裂带。     

黄河三角洲粉质土的动模量和阻尼比试验研究

结合室内共振柱和动三轴实验,对黄河三角洲饱和原状粉质土体(粉土、粉砂、粉质粘土)动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行了详细的研究。研究表明,在粉粒和粘粒含量对动模量的共同影响中,粉粒含量起着举足起重的作用;侧限压力对归一化剪模比和阻尼比的影响均较显著,相比粘粒含量的影响不大。通过与Seed建议的砂土及饱和粘土的G/Gmax~曲线和~曲线进行对比,结果显示研究区的粉质土相比一般的砂土和饱和粘土而言,其动力变形特性更接近于砂土,但是与砂土也存在着非常明显的差异;其发展规律与其他地区沉积粉质土也较为不同,具有明显的区域性。采用修正了的Hard in-D rnevich模型和对数模型分别对G/Gmax~曲线和~曲线进行拟合,给出了三类粉质土的归一化动力变形G/Gmax~/r关系曲线,对模型中有关参数的影响因素做了初步的探讨。     

辽西凌源—北票断裂带有限应变分析及其意义

凌源-北票断裂是内蒙地轴与燕山台褶带之分界断裂,对辽西大地构造格架和中新生代断陷盆地形成均具有重要作用.采用岩石有限应变测量和超微构造研究方法,恢复断裂带应变历史、计算断裂带古应力差值,研究表明:凌源-北票断裂带为拉长型应变与平面应变的过渡类型;该断裂存在两种明显不同的应变状态,NW-SE向最大主应变轴反映了燕山运动第二幕及其以前的应变状态,NE-SW向最大主应变轴反映出辽西中生代断陷盆地形成时的应变状态.通过位错密度计算出凌源-北票断裂带的古差异应力值为32.7MPa.凌源-北票断裂经历了辽河、燕辽、印支及燕山运动的叠加与改造,具有复杂的变形历史,燕山运动第二幕是本区的定格构造,奠定了凌源-北票断裂带的最终样式.     

鄂皖边境郯-庐断裂带南段尾端变形特征的探讨

本文研究了位于鄂皖边境的郯-庐断裂带南段尾端地区的构造变形特征,通过野外实际工作,结合地球物理、遥感资料的分析与应用,对这条巨大平移断裂尾端的变形情况进行了初步的探讨,提出四种位移调整模式,并通过实验研究来认识平移断裂尾端的应力分布状态,以及应力与应变的相互关系。文中还就郯-庐断裂带的南延问题提出了讨论。     

渤海辽东湾坳陷金县构造变换带发育特征

根据地震资料和断层的位移－距离曲线,对辽东湾坳陷中部金县构造变换带的发育特征进行了分析。金县构造是一个发育在走滑断层叠置段内的大型含油气构造,属于郯庐走滑断裂带组成部分的辽中1号断裂带的两条分段断裂在金县地区发生相互作用和叠置,形成了在平面上呈菱形展布的走滑双重构造。菱形断块体同时也传递了分段断层的位移量,使其在空间上保持守恒,从而形成了金县斜向背斜型构造变换带。金县构造变换带的形成演化主要经历了孤立断层发育、变换带初始形成、变换带复杂化和变换带破裂4个阶段。针对渤海地区不同类型构造变换带进行深入分析,对指导油气勘探具有重要意义。