南水北调西线工程板岩强度的各向异性特征

南水北调西线工程区域内岩体类型主要为砂岩、板岩,其中板岩强度特性具有明显的各向异性特征.研究复杂地质条件下板岩的强度特征及变形规律,确定合理的板岩强度参数,对于引水坝址的选取和深埋长隧洞的设计与施工都具有十分重要的意义.在南水北调西线工程选取钻孔采取的板岩岩样,通过单轴压缩变形试验和三轴压缩试验等室内试验方法,借助Ho...     

粉砂质板岩力学特性及各向异性特性

为研究鄂西北地区板岩的力学特性及各向异性特征,开展了志留系粉砂质板岩的单轴压缩和巴西劈裂试验,分析了试样的力学特性和各向异性特征以及在不同荷载作用下的变形破坏模式,揭示了不同破坏模式的力学机制,并通过数值分析研究了不同板理面角度板岩边坡破坏模式及力学机制。研究结果表明,粉砂质板岩中的板理面是影响岩体力学行为的弱面,使得粉砂质板岩表现出明显的各向异性的特征。在单轴压缩条件下,粉砂质板岩在垂直板理面方向比平行板理面方向更易变形,变形量更大;平行板理面方向加载时试样破坏类型为竖向劈裂型张拉破坏,其实质是压杆失稳;垂直板理面加载时试样的破坏类型为穿切板理面的劈裂型剪切破坏;所测得的力学参数各向异性也较明显。在劈裂荷载作用下,粉砂质板岩的破坏模式主要有张拉劈裂破坏和沿板理面剪切破坏两种,所得抗拉强度在平行板理面方向上最大,在垂直板理面方向上最小,两个方向上的抗拉强度均小于抗压强度。由于板理面间的抗拉强度极低,在受到与板理面呈小角度相交的劈裂荷载作用时,容易产生沿板理面的张拉劈裂或拉剪破坏,在实际工程中应尽量避免板理面间的受拉破坏和沿板理面的拉剪破坏。在边坡工程中,板理面倾向、倾角对边坡破坏模式及力学机制有较大影响,边坡防护治理需充分考虑这一影响。上述研究为粉砂质板岩区岩质边坡防护治理以及其他岩石工程设计与施工提供理论依据与技术基础。     

差异流动变形破坏研究

工程岩体出现许多流变现象, 它最突出的特点是差异流动变形破坏。本文从流变现象及变形量测结果论述差异流动变形破坏特征, 并且根据蠕变流动变形破坏与时间的关系进行了差异流动变形分类, 这些类型同时存在于一个岩体或岩块内。     

雪峰山隧道砂板岩各向异性力学特性的试验研究

利用MTS815 Flex GT岩石力学试验系统,对雪峰山隧道围岩中的砂板岩开展单轴和三轴试验,研究这种砂板岩中的细微层理对岩石变形特性、强度特性及其参数的影响,结果表明：岩石力学特性的各向异性特征显著。层理面与轴向力夹角0°时应力-应变曲线呈不稳定破裂特征,破坏面沿层理面方向发育;夹角90°时曲线呈峰后迅速软化特征,破坏面为对角贯通性剪切破坏。单轴试验中夹角0°的抗压强度比夹角90°高出约20%,弹性模量和变形模量比夹角90°分别约大50%和80%。三轴试验中2种夹角情况破坏时主应力差 相近,夹角0°的弹性模量和变形模量分别比夹角90°时约大6%和20%,围压对砂板岩的各向异性特征有弱化效应。这些结论揭示了该砂板岩各向异性的力学特性,对解决工程实际问题有重要的参考价值     

地下水作用下的炭质板岩隧道变形控制技术探讨

以在建成兰铁路松潘隧道为工程实例,探讨研究地下水和构造应力共同作用下炭质板岩隧道变形特征。通过变形原因分析,采取设置长锚杆、注浆加固松散围岩、加强钢拱架锁脚等措施,能够有效控制变形。将软岩变形控制措施纳入动态设计是一种较为经济合理的手段。通过工程试验,动态调整工程措施,优化变形控制方案,对成兰铁路隧道建设具有较好的指导意义和工程借鉴。     

上部地壳岩石变形与方解石质岩石的低温流动

系统总结了上部地壳环境中方解石质岩石的浅成流动机制与低温糜棱岩成因研究的几个重要方面：（１）地壳岩石脆－韧性转变域与岩石变形机制;（２）变形作用过程中流体相的物理与化学意义;（３）方解石质岩石的流动机制、变形特点与蠕变规律。同时讨论了对于地壳浅部层次方解石质石流主变学研究中存在的主要问题以及解决这些问题的基本思路与科学意义。     

深埋炭质板岩隧道的大变形分级研究

为合理实现炭质板岩隧道的大变形分级,以木寨岭隧道大变形段五个监测断面的监测成果为基础,利用极限位移准则实现其现状分级,利用递进优化思路构建隧道大变形预测模型,并根据外推预测结果的速率均值实现大变形发展趋势分级。结合隧道大变形的现状分级和发展趋势分级结果,开展隧道大变形发育程度的综合评价。实例分析表明：在大变形现状分级过程中,不同位置处的大变形等级存在一定差异,其中,以DK180+960 m断面的大变形程度相对最为严重,属Ⅴ级-极严重,其余四个断面的大变形等级为Ⅳ级-严重;通过发展趋势分级,得DK180+940 m断面和DK180+960 m断面的大变形发展趋势等级为2级,其余三个监测断面属1级,均具持续增加趋势,趋于不利方向发展。结合前述大变形现状分级和发展趋势分级结果,综合得出DK180+960 m断面的大变形最为不利,其次是DK180+940 m断面,其余三个断面的大变形程度相似。因此,可根据断面的大变形综合评价结论来制定具有针对性的防治措施,以达到优化现场防治措施的目的。     

磁化率各向异性地学应用综述

本文综述了磁化率各向异性在地学中应用的现状、存在问题及发展趋势。重点介绍了磁化率各向异性在岩石变形分析中应用的最新研究成果、不足之处及改进方法,同时文章也介绍了磁化率各向异性在岩浆岩、沉积岩（物）及沉积环境方面的应用情况及最新进展 。     

地球动力学和地震学的桥梁——变形岩石组构与波速各向异性关系

上地幔岩石变形组构特征和地震波速各向异性关系的研究,是当代岩石圈动力学研究水平的一个重要标志。本文着重阐述七十年代以来,国外有关上地幔中地震波各向异性产生的原因;高温高压条件下上地幔岩石的Vp、Vs测定的新成果及其地球物理应用意义;岩石变形机制,变形组构特征和地震波速各向异性之间的内在联系。同时还指出,在我国重视和加速该前沿课题研究的必要性和重要意义。     

用磁化率各向异性研究构造变形的几个问题

本文讨论了用磁化率各向异性研究构造变形时应注意的几个问题。介绍用磁化率各向异性研究岩石变形的限制条件,待解决的问题及应用前景。同时提出了地质历史时期岩石脆性破裂前的塑性变形可能会引起磁化率各向异性的变化及岩石中不同期,不同种类的磁性矿物的共存可能是影响磁化率椭球与应变椭球对应关系的是一个重要因素的观点。     

川西康定—新都桥段菠茨沟组板岩蠕变特性及损伤模型

岩石的蠕变特性与岩体的长期稳定性有着密切联系。随着我国西部地区各深埋隧道的开挖,为保证工程安全性及地下建筑的长期稳定,迫切需要开展复杂应力状态下岩石蠕变特性的研究。传统的蠕变本构模型难以对岩石加速蠕变阶段进行准确的描述,且现有蠕变模型难以对菠茨沟组板岩的蠕变特性进行有针对性的拟合。因此,选取川西康定—新都桥段菠茨沟组板岩为研究对象,在查明地质环境背景和岩石矿物成分基础上开展了卸荷蠕变试验,分析了菠茨沟组板岩在卸荷条件下的变形特征,揭示了板岩蠕变特性及卸荷过程中的损伤演化规律;考虑卸荷蠕变过程中的损伤累积效应,引入损伤变量,对传统西原模型中牛顿体元件进行改进,建立能描述加速蠕变阶段的蠕变损伤模型。研究表明：卸荷条件下,板岩变形以瞬时弹性应变为主,随偏应力水平增加蠕变现象显著增强;板岩的长期强度有20.2%~27.1%折减;采用1-stOpt对非线性蠕变损伤模型进行参数辨识,拟合理论曲线与试验值吻合度较高,相关系数达到0.945;损伤变量引入后,改进的非线性蠕变损伤模型可以较合理地描述研究区板岩卸荷蠕变特性。该研究可为相关工况下围岩稳定性分析提供理论依据。     

西部某强风化炭质板岩隧道变形力学机制及大变形控制方法研究

为解决国家兰海高速(G75)定西段岷县隧道在建设过程中原支护设计方案出现的软岩大变形问题, 通过软岩类型分析、围岩变形力学机制分析, 提出针对不同力学机制的力学转化对策, 引入在矿山及边坡等岩石领域广泛应用的高预紧力恒阻大变形锚索, 提出了"超前支护+长短NPR锚索优化布置主动支护+钢拱架+混凝土喷浆永久支护"的高预应力主被动联合支护技术。通过数值模拟和现场监测效果对比研究, 结果表明, 现场试验段围岩最大变形量仅为73 mm, 恒阻大变形锚索的预紧力均在280~300 kN范围内, 可见优化后不同支护技术均对围岩变形起到了控制作用, 有效发挥了恒阻让压支护的作用, 控制效果明显。     

基于声发射多重分形特征的层状板岩失稳前兆研究

为探究层状板岩失稳前兆,开展了5组不同层理倾角（0°、30°、45°、60°、90°）板岩的单轴压缩试验,分析了其破坏形态、声发射参数及多重分形特征,讨论了多重分形谱宽Δα与损伤演化的关系,得到了基于多重分形的破坏前兆及预警时间。结果表明：当层理倾角由0°增加到90°时,板岩先由张拉劈裂破坏向劈裂剪切破坏转变,接着变为剪切滑移破坏,最终转变为张拉劈裂破坏;振铃计数突增以及低频-高幅信号比例的持续增加可作为板岩失稳前兆,且层状板岩在裂纹贯通阶段低频-高幅信号占比随层理倾角的增大呈先减后增的变化过程;多重分形谱宽?α先突减再突增也可作为不同层状板岩的失稳前兆,且Δα的突增时间提前于损伤突变,Δα预警时间随层理倾角的增大呈先增后减再增的变化过程,层理倾角为30°时预警时间最长。     

软板岩膨胀特性试验及微观机制分析

针对软板岩内部特殊的构造及其遇水膨胀的特点,以湖南省怀化芷江地区的板岩为例,选取14组岩样分别进行矿物成分、微观结构测试和侧向约束膨胀试验,研究软质板岩的膨胀特性及其微观机制。结果表明:软质板岩侧向约束膨胀率与吸水时间之间呈指数函数关系,在试验早期,侧向约束膨胀率随吸水时间的延长而增大,且增长速率较快,侧向约束膨胀率-吸水时间关系曲线较陡;在试验后期,侧向约束膨胀率趋于稳定,侧向约束膨胀率-吸水时间关系曲线由陡变缓。侧向约束膨胀率随着吸水率的增长呈乘幂函数关系增长,在试验早期增长较快,而后增长速率变小,直至最后趋于稳定。轴向膨胀率随轴向荷载的增加呈负对数函数减小,初期减小幅度较大,后期逐渐变低。结构面方向和试样轴向的夹角α在区间[0°,90°]之间变化时,极限侧向约束膨胀率随着夹角α的增大而减小。     

板岩地基渗漏性及帷幕处理设计

板岩隔水是相对的。随着水库规模不同,其透水性亦不同。总结和掌握板岩水文地质特性,结合所建工程规模大小,作出技术可行、经济的防渗处理,对工程勘察设计和施工都有着重要意义。本文通过对板岩风化、渗漏规模进行总结、归纳和分析,提出了板岩区水土建筑物防渗处理设计的一般方法。     

压剪应力条件下板岩细观力学本构模型

为了研究板岩力学性质,采用细观力学方法对板岩建模进行了研究,并建立了板岩损伤本构模型。在模型中增加了对剪胀变形机制和渗流对变形影响的内容,使得模型能够更好地表述板岩的变形特性。所建立模型能够考虑微裂纹闭合、摩擦滑移、自相似扩展等过程。理论与试验对比结果表明本文模型是适用的。     

沪昆客专姚家隧道板岩宏观崩解特性及微观机理研究

针对板岩遇水软化、崩解的特点,以沪昆客运专线长昆湖南段CKTJ-IX标段姚家隧道DK384+080附近的板岩岩样为研究对象,进行成分、微观结构测试和浸水崩解试验,分析板岩的宏观崩解特性和微观机理。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,粒径大于2 mm的崩解物颗粒逐步向小于2 mm粒径区间过渡;对于不同风化程度的板岩,粒径大于2 mm的崩解物向其它粒径区间过渡的程度不同;风化程度越高,板岩的耐崩解性指数越低,其抵挡软化、崩解的能力越差;板岩的矿物成分、结构构造和充填胶结特征等内部因素对其崩解性起着控制作用,地理气候条件等外部因素是引起板岩崩解的诱发条件,各因素的作用效力和作用时间的不同使板岩的崩解强弱程度不尽相同。