冻土三轴冻胀应力-应变试验方法研究

提出了一种试验方法,研究土体或破碎岩体在不同含水率、不同温度、不同应力状态下冻结后产生的冻胀应变与冻胀力之间的关系,并针对寒区隧道提出了一种新型三轴冻胀应力-应变关系.试验设备采用应变控制式三轴仪及低温冷冻库,通过改变测力环的刚度来实现不同约束状态,进而得到土体或破碎岩体在不同约束状态下冻结后产生的冻胀应变及冻胀力,将这些特征点进行回归分析即可得到冻胀应力应变关系.根据上述试验方法,对饱和砂土进行三轴冻胀应力-应变试验.结果表明:冻胀应力应变关系呈对数曲线变化,且冻胀力随冻胀应变的对数呈线性变化;轴向约束越强,冻胀应变越小,冻胀力越大,且冻胀力随轴向约束强度的增大趋于某一极值;围压越大,冻胀力和冻胀应变越大.     

基坑土体侧向卸荷真三轴试验研究

对武汉地区具有代表性的粉质粘土,用基坑开挖过程中坑周土体的应力路径在真三轴上进行模拟试验,得到平面应变条件下固结不排水卸荷试验结果,将其整理成应力-应变关系曲线、孔隙水压力-竖向应变关系曲线、中主应力系数-竖向应变关系曲线和卸荷试验应力路径图。试验结果表明,竖向( )压力不变,侧向( )卸荷时,其应力-应变关系随固结压力的增加,由应变硬化型向应变软化型转化;固结压力较低时,表现为剪胀,固结压力较高时,表现为先剪缩,后剪胀;当中主应力( )始终大于但接近于侧向压力( ),按所定义的中主应力系数bd值较稳定;有效应力路径随固结压力增大产生偏转。这些结论为进一步研究粘性土中主应力的作用奠定了基础。     

杭州下沙粉土三轴试验分析

位于杭州东部的下沙城区地基深14m范围内主要土层为钱塘江近代冲堆积形成的砂质粉土,工程性质特殊,土性指标变异性大。通过对杭州下沙粉土原状样、扰动样、重塑样的三轴试验,结果表明土样受扰动的影响大,用室内测得的不固结不排水三轴压缩试验结果不能代表现场土的强度。原状土样应力应变呈加工软化型,重塑土样应力应变呈加工硬化。在三轴CU试验不排水剪切过程中,孔隙水压力先是增加然后下降,表现了剪胀性。试验结果分析有利于加深对近代冲积堆积的下沙粉土的认识,并对工程应用具有参考价值。     

岩石力学性质的应变率效应试验

以玄武岩为试样,开展了中低应变率下的岩石单轴抗压试验。本次研究分析应变率对岩石抗压强度、弹性模量、泊松比等力学参数的影响,分别提出了岩石抗压强度、弹性模量、泊松比等参数与应变率之间的拟合关系式。以峰值应力对应的应变和峰值后的软化模量为脆性评价指标,分析加载应变率对岩石脆性的影响。研究表明:(1)岩石抗压强度、弹性模量均随应变率的增加而增加。(2)岩石泊松比随应变率增加而减小。(3)随着应变率增加大,峰值应力对应的应变增大,峰值后的应变软化程度减小,岩石脆性减弱。(4)应变率对岩石抗压强度影响较大,对弹性模量和泊松比的影响较小。(5)曲线拟合效果良好,提出的拟合关系式合理。     

冻结膨胀土应力-应变关系试验研究

通过冻结膨胀土三轴力学试验,主要研究了土体在不同温度与围压条件下的应力-应变关系.结果表明：冻结膨胀土的应力-应变曲线为应变硬化型,具有明显的弹塑性变形阶段;在相同围压条件下,随着温度的降低,偏应力增量随应变的增加而增大,最终达到塑性破坏时应力也随之增大. 通过回归分析,抗压强度与温度呈良好的线性关系.随着围压的增加,土体进入塑性变形阶段时的应力有所提高,抗压强度也随之增加,相比温度,围压对抗压强度的影响不是很大.对试验数据进行拟合表明,应用邓肯-张模型能够很好的描述冻结膨胀土应力-应变关系.     

人造多晶冰三轴压缩强度特性试验研究

为研究冰的三轴强度特性,对人造宏观各向同性冰进行了不同温度和不同围压下的恒定加载速率三轴压缩试验,得到多晶冰三轴压缩的应力-应变曲线、抗压强度与温度之间的关系,利用莫尔-库仑强度准则分析了温度和围压对强度参数的影响.结果表明：轴向应变加载速率为1.67×10-4 s-1时,不同温度、不同围压下冰的应力-应变曲线均为应变...     

钱塘江冲海积粉土剪胀性三轴试验研究

钱塘江两岸广泛分布着冲海积粉土.通过大量的三轴固结不排水CU和固结排水CD试验,探讨饱和粉土的应力应变性状和剪胀特性。试验表明,钱塘江冲海积粉土显著的特性之一是在剪切中膨胀,剪胀主要与粉土的密度和围压有关。CU试验中密(e=0.739～0.866)的原状样在围压600kPa范围内剪切膨胀,稍密(e=0.890～0.906)的击实样在围压低于400kPa剪切膨胀。由于粉土膨胀的本质不排水强度在剪切中保持增加,对于这种情况就没有惟一的"不排水强度";CD试验稍密(e=0.889～0.945)的击实样在围压低于400kPa时剪切膨胀。钱塘江冲海积粉土的剪切破坏要经历一个大的变形过程,固结排水剪切过程的应力应变性状可分为4个阶段。取应变继续而没有进一步体积变化的临界状态做破坏标准,确定粉土排水剪切强度指标较合理。     

国内真三轴试验仪的发展及应用

简要回顾了国内真三轴试验仪的发展历史 ,结合具体仪器对真三轴仪的典型类型、特点及试验分别作了描述 ;详细介绍河海大学ZSY 1复合型真三轴仪的组成及其特点 ;对真三轴仪在土体应力应变关系研究中的应用作了简要说明     

草根加筋土的室内三轴试验研究

用室内三轴试验方法研究了草根加筋土的应力-应变及强度特性,探讨了在不同加筋情况下草根加筋土抗剪强度指标的变化规律,分析了素土和草根加筋土的变形破坏模式以及筋材在土体剪切过程中的阻抗机理。试验结果表明：（1）草根加筋土的强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强;（2）对于抗剪强度指标,与素土相比草根加筋土的内摩擦角变化较小（相对变化率绝对值在11 %以内）,但黏聚力增长较大（最大可达9倍）;（3）在草根加筋层数一定的情况下,随着加筋量的增加,草根加筋土的主应力差值、抗剪强度值以及黏聚力值呈现先增加后降低的趋势,亦即加筋层数相同时存在最佳含根量。本研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理选择植被密度具有指导意义。     

考虑初始应力的坑侧土体真三轴试验研究

针对基坑开挖过程中坑侧土体的应力路径,采用真三轴仪进行考虑初始应力状态下侧向卸荷试验,并与常规三轴试验以及轴向加荷真三轴试验结果进行对比分析,结果表明： 曲线类似于常规三轴剪切试验的 曲线,呈双曲线关系;由于中主应力的影响,土体的初始强度得到提高,真三轴加荷试验初始切线斜率总是大于常规三轴试验的初始斜率;在侧向卸荷的条件下,土体可以在相对小的应变下发生破坏,加荷路径下破坏,土体应力强度要大于卸荷路径。     

利用超声模拟技术研究地质结构对地震动影响的初步成果

摘 要　 近十年来‚我们将超声模拟技术引入地震动研究领域‚综合研究震源位置、传播路 径及场地条件对地震地面运动的影响。重点报道了当场地地基中存在不可避开的断裂时地震 波传播的超声模拟结果‚以及双层地质结构地震反应的若干研究成果。     

不同岩性火山岩力学性质实验研究

黄沙坨地区位于辽河断陷盆地东部凹陷中段,古近纪沙河街组第三段沉积时期发育了巨厚的火山岩,为该区形成火山岩油气藏奠定了成藏条件。由于油层岩石的力学性质,影响着油田生产,因此,经过实验室对不同岩性的火山岩力学性质的试验测试,得到油田生产所需的相关的力学参数及相关的地质信息,为油田勘探、开发及相关的工程设计发挥重要作用。试验结果表明,粗面岩以张性破裂为主,玄武岩以剪切破裂为主。这对油田研究水力压裂裂缝形态及储层天然裂缝形态提供了重要的地质依据。软化系数的较大波动,表现出地下流体对油层岩石的环境作用。     

基于4000m深钻地球物理测井信息的岩石物理及地应力参数分析

山东胶东地区属于华北克拉通东南缘,地质构造复杂。区域内金矿资源丰富,是中国重要的黄金生产基地。为了揭示金成矿带的深部成矿规律,山东黄金地质矿产勘查有限公司采用金刚石小口径绳索取芯钻探完成了三山岛金矿床的深部控矿勘探,并由中石化胜利石油工程有限公司测井公司采用自主研发的 60mm小井眼测井仪器,实施了4000m探矿深钻综合数字地球物理测井工作,创下了小口径超深孔地球物理测井的新记录。本文基于地球物理测井信息,根据前人已建立的岩石物理和地应力参数的测井计算模型,并通过纵波时差以及密度曲线的合成预测横波时差,实现了对岩石物理及地应力参数的计算。结果表明： 利用测井资料计算的动态弹性参数较为连续,可以较好地反映钻孔一定厚度环状井壁地层剖面的变化;根据地球物理参数反演得出该区水平方向最小主应力梯度基本稳定在0.02MPam-1,水平方向最大主应力梯度主要分布在0.024～0.03MPam-1,垂向地应力梯度基本稳定在0.027MPam-1,3个地应力关系是垂向应力 最大水平主应力 最小水平主应力,地应力状态类型为正断型。研究结果对未来深部矿床的开采设计具有重要的指导意义。     

岩体损伤力学研究进展

论述了岩体损伤力学在岩体力学中的地位，并从细观和宏观两个方面系统介绍了其最新研究进展；对岩体损伤力学研究中的几个重要问题提出了见解，认为分形几何是研究损伤的有效手段。     

浅论多旋回构造理论对第四纪深部物理运动研究的推动

第四纪最突出的事件是青藏高原和南海海盆的形成和演化。众多中外学者几乎一致认为,青藏高原的形成是由于印度克拉通向北的推动,南海等西太平洋边缘海是在太平洋板块和菲律宾海板块向西俯冲的过程中形成的。笔者另辟蹊径,提出,由于新生代(尤其是第四纪)以来两个相互交切的东亚断裂和南亚断裂的深部物理运动,使得南海等西太平洋边缘海地区的陆壳物质被逐渐吸入地幔,经转化为“幔源壳质”以后,再不断输送、补充给青藏地区。其结果必然是,南海等西太平洋边缘海地区的陆壳迅速转化为过渡型壳甚至洋壳,青藏地区则由洋壳转化为陆壳,并迅速隆起、增厚。     

岩体力学参数的损伤反分析优化性研究

岩体力学参数一直是困扰岩石力学和数值计算深入研究的难题,它在很大程度上决定了数值计算结果的准确性、客观性和实用性.本文在岩体损伤力学描述的基础上,提出了弹性波波速、损伤力学和反分析相结合的优化方法.     

遗传规划在岩石力学中的应用

本文探讨了遗传规划这一新的优化方法在岩石力学参数确定中的应用。由于影响岩石力学性能的各因素之间关系不明确,而遗传规划特别适用于各影响因素之间因果关系不明确的复杂非线性问题。它为预测岩石力学性能提供了一条新的技术途径。通过例子,说明该方法的实用性。     

点状聚能射流侵彻岩石的超动态试验研究

为了揭示聚能爆炸射流切割和破碎岩石的内在一般规律 ,利用超动态应变试验测试了岩石在点状聚能射流作用下的受力情况。试验表明 ,岩石在聚能射流作用下 ,除射流直接作用处为射流冲击、高温融熔破坏外 ,其整体破坏以切向拉伸破坏为主。另外 ,炸高、岩石是否受约束均会对聚能射流侵彻岩石的效果产生显著影响。     

扩展有限元法在岩石断裂力学中的应用

岩石裂纹的扩展是一个经典的不连续问题,常规有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟。扩展有限元法(XFEM)实现了计算网格与不连续面相互独立,因此模拟移动的不连续面时无需对网格进行重新剖分。本文介绍了XFEM基本原理和岩石断裂力学常用判据,尝试对岩石类材料单缝Ⅰ型三点弯曲、单缝剪切和双缝平板实验进行模拟。分析结果表明:扩展有限元模拟岩石类材料断裂问题不受网格划分限制,裂纹以实际应力场分布随机扩展;直观地给出岩样的微裂纹产生、演化,直至完全破坏的全过程,并与实验结果吻合。该方法能够应用到岩石断裂力学方面的研究,模拟岩石类材料的宏细观破坏过程,为解决复杂问题提供了方便的途径。     

松辽盆地北部深层火山岩地震成像技术

松辽盆地北部营城组发育大范围巨厚火山岩,并且埋藏在4 000 m以下。由于火山岩储层埋藏深,地层速度横向变化大,造成地震剖面信噪比低,成像不清晰。这里分析了深层火山岩地震资料特点和原因,并在此基础上提出了深层火山岩处理的核心技术,是叠前去噪、信号增强和叠前成像。通过采用叠前组合去噪,高密度自动速度分析技术,优势偏移距叠加技术,共反射面元叠加技术和叠前时间偏移等处理方法,在松辽北部深层火山岩地震资料目标处理中效果明显,资料品质较老地震剖面有了显著提高,说明了该技术的可行性和实用性。