软弱夹层几何参数对试样力学行为影响颗粒元模拟研究

基于离散元理论的颗粒元程序,采用颗粒接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒元模型。通过数值模型实验,对不同软弱夹层几何参数试样进行加载模拟,探讨了不同夹层厚度及不同倾角条件下试样的破坏过程和破坏形式,并分析其对试样强度的影响。模拟结果表明,裂隙首先产生于软弱夹层处,随着荷载的增加,再逐渐扩展,呈现渐进性破坏特征;夹层越厚,倾角越大,试样沿软弱夹层呈现较强的滑动特征,如果夹层薄且缓,软弱夹层成为试样破坏的非控制因素;软弱夹层厚度和夹角对试样的峰值强度都有影响,随软弱夹层厚度和夹角的增大,试样的峰值强度降低。     

新疆某水利枢纽工程软弱结构面抗剪强度参数的试验研究

某水利枢纽工程位于伊犁地区,影响工程的主要问题为坝基岩体软弱结构面和断层的抗滑稳定问题。根据工程实际条件和软弱夹层特性,采取现场断层软弱结构面试验和室内模拟试验相结合,获得软弱夹层的抗剪参数。实践证明,把两种方法结合起来的试验成果可靠,尤其对一些不具备进行现场大型岩体软弱夹层抗剪试验的工程,采用室内中型直剪仪进 行剪切试验具有实用意义。     

煤矿井巷软弱夹层的变形机理初探

通过对准北诸多煤矿巷道中的软弱夹层的现场观察和室内试验,认为煤矿井巷中软弱夹层的工程特性表现为厚度小,分带性明显,强度低,而夹层矿物成分的不同对巷道工程的危害性差别不大。软弱夹层的变形破坏与其本身的工程特性、地下水的参与、地应力状态的改变密切相关。软弱夹层对巷道锚喷支护十分不利。     

含软弱夹层土样变形破坏过程细观数值模拟及分析

基于颗粒流理论,引入接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒流模型。通过颗粒流程序(PFC)数值模型试验,对含软弱夹层试样的强度和破坏发展进行了数值模拟,分别对比了不同围压以及不同夹层参数条件下的应力-应变关系曲线,通过位移矢量场分析了破坏发展趋势。模拟结果表明,一般围压条件下试样沿软弱夹层滑动破坏,但在某特定围压下,软弱夹层的存在并不起主要控制作用;试样应力-应变关系曲线峰值随软弱夹层颗粒的摩擦系数和法向接触刚度的减小而下降,当颗粒法向接触刚度趋近0时,试样加载初始阶段呈现塑性流变特征;夹层颗粒的切向接触刚度只有低于某一特定值时才会使试样应力-应变关系曲线峰值降低。通过分析,得到了土体颗粒细观参数和宏观力学行为的内在联系,并对土体软弱夹层力学性质和渐进破坏过程有了更进一步的认识。     

盐穴储气库泥岩夹层渗透性测试新方法

金坛盐穴储气库现场压井试验发现某泥岩夹层密封性欠佳,可能影响储气库运行的密闭性,钻井取芯情况表明,该夹层易破碎,难以开展系统的渗透性测试试验。针对该问题,提出了一种测试易碎泥岩夹层渗透率的新方法,将泥岩夹层岩芯浇筑在环氧树脂中,通过切割打磨等工序制备出符合渗透试验要求的标准试样。为了观测泥岩夹层岩芯与环氧树脂的胶结情况,对人工合成试样进行了镀金电镜扫描试验,发现交界面孔隙较岩石孔隙小、胶结良好,说明夹层岩芯是人工合成试样中的主要渗透通道。利用稳态法对人工合成试样进行渗透率测试,测试结果与其他学者的测试结果吻合,证实了该方法的可靠性。同时开展了理论分析,结果表明,浇筑式方法测得的渗透率与理论结果相符,从理论上进一步证实了其可行性。文中所述的泥岩夹层渗透性测试方法,对测试不规则破碎岩芯的渗透率具有一定参考意义。     

含软弱夹层岩体边坡爆破层裂特性及稳定性研究

基于爆破相似理论建立含软弱夹层顺层岩体边坡爆破的力学模型,并介绍模型爆破层裂试验和剪切试验的设计思路及试验方法。以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料,通过相似模型试验研究爆破作用下含软弱夹层岩体边坡的层裂特性及稳定性。试验结果表明,爆破后可将软弱夹层分为爆腔区、压密区、影响区和无扰动区;爆腔区、压密区和影响区构成模型层裂区;爆前模型抗滑稳定安全系数最大、爆后次之、爆破过程中最小;层裂范围直接影响模型抗滑稳定安全系数。软弱夹层厚度对模型的层裂范围和抗滑稳定安全系数有较大影响。     

边坡岩体软弱夹层剪切变形本构模型研究

对边坡岩体软弱夹层进行现场剪切试验,根据试验结果对软弱夹层的剪切变形本构关系进行了分析。常用的剪切变形本构模型有双曲线模型和指数模型,但试验结果表明,这两种模型计算得到的一定剪切变形下的剪应力比实际结果偏小。通过对两种模型的研究发现,由双曲线模型和指数模型得到的剪切刚度Ks分别为剪应力的2次和1次函数,且均为剪应力的一元函数,不能准确地反映软弱夹层的剪切变形本构关系。在此分析基础上,建立了剪切刚度-剪应力的幂函数模型,幂函数模型的精确性在于刚度指数n值的确定,n值可根据试验结果采用回归分析法获得。根据试验结果建立了不同法向应力下的软弱夹层剪切变形的幂函数模型。计算结果表明,幂函数模型与实际情况更为接近,表明用幂函数模型描述软弱夹层的剪切应力-位移关系是合理的。     

川东红层丘陵区软弱夹层工程特性

在川东丘陵侏罗系红层中,分布有多层厚度稳定的软弱夹层,这些软弱夹层在很大程度上控制着斜坡的结构特征和稳定性。在进行工程建设时,若基础持力层范围内存在软弱夹层,必须对软弱夹层进行详细研究。以川东地区工程实践经验为基础,进行总结,并进行其工程特性和力学参数取值方法的分析。     

边坡岩体软弱夹层力学特性试验研究

采用自制试验装置,进行边坡岩体中的软弱夹层的力学特性试验。分析实测的剪应力-变形曲线发现,该曲线有明显的比例极限、屈服点和峰值点,表明在试件受力变形初期,剪切力-变形近似呈线性关系,剪切刚度为常量;随法向应力的增大,峰值剪应力呈线性增长,达到峰值强度之后,随剪切变形增大,抗剪强度变化不大,残余强度近似等于峰值强度,表明试样发生剪切破坏,其破坏类型呈“塑性”破坏型。软弱夹层的剪切变形可分为3个阶段,各个阶段的强度参数不同,对边坡工程来说,为保证其有足够的安全系数,建议软弱夹层强度参数取低值。根据试验结果得到的法向应力-压缩位移关系曲线近似呈双曲线型,当法向相对位移小于3.4 mm时与理论结果更为接近。     

几种取土器的比较试验

工业与民用建筑物工程地质勘测经常使用取土器采取原状土试样作室内分析。国内已普遍采用各种现场原位测试,但土工试验仍然是不可缺少的勘测手段之一。取土器的质量直接影响土试样的扰动程度以及试验成果的准确性和可靠性。国内外这方面的资料很少。衡量取土器质量应该用什么数据,口径大小及取土方法对土试样结构扰动的影响程度,取土时土样内     

软弱夹层工程地质特征研究进展

软弱夹层是控制岩体稳定性的重要薄层,研究软弱夹层的工程地质特征具有重要的科学意义和实际工程意义。在收集整理国内外相关资料的基础上,首先从定义和分类、形成机制和影响因素、分布特征和规律、工程地质特性和力学特性5个方面对国内软弱夹层和泥化夹层的研究进行总结和概述,然后分析当前研究存在的不足之处,讨论软弱夹层与泥化夹层的区别与联系。研究表明,与原生软弱夹层相比,泥化夹层更薄,工程地质性质更差。最后提出下一步重点研究方向:软弱夹层的泥化演化过程及泥化夹层的演化趋势;软弱夹层的三维空间分布及可视化;软弱夹层的剪切蠕变理论模型,细观损伤破坏动态演变规律,应力松弛特性和动力学特性;软弱夹层与围岩间的接触面及组合岩体的力学特性。     

泸州市栖云路缓倾岩质边坡变形成因分析及勘察方法改进建议

边坡工程是公路工程的重要组成部分,公路边坡失稳大多发生在土质边坡中,岩质边坡失稳较少见且集中在陡倾或软弱破碎岩体中,缓倾岩质边坡失稳更少见。本文以一典型案例分析缓倾岩质边坡的失稳原因。栖云路是通往泸州高铁站的交通要道,路堑边坡岩层外倾角度为7°～9°,似乎不可能失稳,但开挖揭示该边坡存在软弱夹层,该软弱夹层遇水易崩解,抗剪强度低,在降雨作用下K0+460～K0+590和K0+310～K0+520先后失稳。通过数值模拟对比有无软弱夹层的边坡稳定性,发现有软弱夹层的稳定性系数K_f=0.977,比无软弱夹层的小0.691,证明软弱夹层是该边坡失稳的主要因素。由于一般钻探技术无法揭示软弱夹层间接导致边坡失稳,为解决该问题,本文建议采用几何法对软弱夹层位置进行推测,在该边坡中的应用,证明几何法在单斜产出地层中是准确的,同时建议在几何法不可行时采用钻孔摄像技术,将地质信息以视频或图片形式呈现。从而复核未开挖边坡的稳定性,为后续工作打下基础。     

裂隙岩体宏观力学参数的二维数值模拟

岩体通常含许多不同尺度的裂隙,因而力学性质非常复杂。由于现场测试及常规实验室试验常受各种条件的限制,因而其不能准确反映岩体的宏观物理力学性质。本文基于有限元分析软件对二维情况下的完整岩体和含不同倾角的软弱夹层的岩体在单轴和双轴压缩下进行了数值模拟,得到岩体变形的应力-应变曲线。该类曲线能反映裂隙对岩体力学参数的影响,对于指导工程实践有一定的意义,并且为获取岩体力学参数提供了新的途径。     

深部层状节理岩体分区破裂模型试验研究

随着地下工程开挖深度的增加,深部洞室围岩将产生不同于浅部洞室的分区破裂现象。为深入研究深部岩体分区破裂现象的形成机制和影响因素,以淮南矿区丁集煤矿的深部巷道为工程背景,利用模型相似材料和高地应力真三维加载模型试验系统,首次开展了带有软弱夹层的层状节理岩体的真三维地质力学模型试验。结果表明：（1）在满足一定应力条件下,带有软弱夹层的层状节理试验模型出现明显的分区破裂现象;（2）软弱夹层是影响层状节理岩体分区破裂现象的重要因素,在相同的应力条件下,软弱夹层使得巷道围岩的径向位移和应变明显增加;并且软弱夹层的间距越小,洞周破裂区的层数越多,范围越大;（3）洞周破裂区的形状近似为圆形,与是否存在软弱夹层及软弱夹层间距均无关。模型试验结果有效揭示了分区破裂的影响因素,为深入研究高地应力深部岩体的非线性变形破坏特征奠定了坚实的试验基础。     

乌江彭水水利枢纽坝区软弱夹层研究

在随机取样的基础上,进行化学成份分类不仅基本反映了软弱夹层的矿物成份,而且反映了其宏观构造和微观结构特征;各类软弱夹层的物理力学性质具有其独特的规律性。软弱夹层的类型受沉积岩相的严格控制,在岩相研究的基础上可以进行工程地质类比。利用概率理论,基于地层具有马尔柯夫链的性质,可以进行软弱夹层空间分布预测。借助原位单点剪切试验可以有效地确定软弱夹层的内摩擦角。     

链子崖危岩体软弱夹层的蠕变性质研究

对链子崖危岩体软弱夹层的室内剪切流变试验进行了综述，作出了蠕变的位移一时间曲线，并对曲线进行了适当的变换处理，求得软弱夹层的长期强度。进而根据蠕变曲线的特征，以Burgers模型和Kelvin－Voigt模型分别描述了当剪应力大于或小于长期强度时的两种蠕变曲线，并简述了上述工作的实际工程意义。     

坝基泥化夹层抗滑稳定的初步研究

坝基岩体中的软弱夹层,是水利水电建设中经常遇到的重大工程地质问题。它不仅关系大坝的安全,也常常影响设计方案,工程投资和施工工期。因此,对它的研究日益被人们所重视。目前习惯所说的软弱夹层,是指层状岩石中,泥质(或性质相似的炭质等类物质)含量高、岩性软弱、力学强度低、相对上下岩层性状有显著差别、易于引起地基的浅层或深层滑动、需采取相应工程措施的薄夹层。软弱夹层在不同地质时代的各种层状岩石中均可出现。     

沿海下卧软弱夹层碎石回填地基15000kN·m高能级强夯试验

针对某沿海下卧软弱夹层的碎石回填土地基,在国内首次开展了15000kN·m高能级强夯的现场试验。通过单点夯试验各夯点与夯坑周围地面沉降观测及强夯前后地基动力触探测试结果的对比分析,揭示了下卧软弱夹层的碎石回填地基上15000kN·m高能级强夯的作用机制,得出该条件下强夯的有效加固深度为11.5m,主夯点间距宜为12.5m,夯击数宜为18～22击的有关结论。其结果可为类似工程参考。     

万州区红层软弱夹层蠕变试验研究

在万州侏罗纪红层中,连续分布多层产状稳定、厚度较大的软弱夹层,容易成为岩质滑坡的滑动面。万州区近水平滑坡的成因一直存在争议,为了从力学角度阐明万州区滑坡的成因机制,对万州区红层软弱夹层进行了排水蠕变试验,以研究软弱夹层的流变性能。采用Singh-Mitchell模型描述了软弱夹层的蠕变特性,并对模型中的参数进行了探讨,为从力学机制研究万州区近水平滑坡的成因机制提供模型和参数。     

软弱夹层微结构研究及其力学意义

对葛洲坝工程大江软弱夹层进行了研究,提出了微弱夹层微结构的一些类型,认为微弱夹层的抗剪强度随着其微结构的不同而变化。