矿物成分和细观结构与岩石材料力学性质的关系

岩石材料的宏观力学性质取决于其矿物成分和细观结构。使用材料试验机,测定了岩浆岩、化学沉积岩以及碎屑沉积岩9种岩样的力学性质参数。采用X射线衍射方法,测定了相应岩样的矿物成分。使用扫描电镜,观测了相应岩样的细观结构。分析了矿物成分和细观结构分别与力学性质参数的定性关系。对各组岩样的研究分析表明:存在于颗粒边界的裂隙会显著降低岩样的抗拉强度,长石矿物是岩样脆性的主要来源,颗粒大小和面理结构会对岩石的内摩擦角造成显著的影响,细晶花岗岩中较高的方解石含量使其抗压强度和弹性模量较小,细晶花岗岩中石英含量较高,其粘聚力较大;石盐晶体的细小与紧密堆积,造成了相应岩样的膨胀或蠕变特性,有机质的存在会对岩盐的力学性能产生显著的弱化;岩样中颗粒间的弱带,会弱化岩石材料的力学性能。深灰色泥岩中石英胶结物的次生加大现象,使得深灰色泥岩的力学性能得到提高。     

穿越公路偏压小净距隧道施工方法探讨

西康高速公路长哨小净距隧道地形复杂特殊,尤其在出口段存在浅埋、偏压现象,且左隧道覆盖层上部为陕西省S102省道,隧道开挖期间,省道正常开通。为研究隧道开挖方式对省道路面沉降及洞室开挖后围岩稳定性的影响,通过建立符合实际地形的三维模型,分别针对上下台阶法、留核心土法、侧壁导坑法3种开挖方法进行了数值模拟,对不同开挖方式隧道不同位置的塑性区、围岩变形及地表沉降进行了分析,提出了符合实际的开挖施工方案,并同实际现场监测数据进行了比较。研究结果表明,采用上下台阶开挖法实现省道下的小净距隧道穿越方式,可保证施工期间省道的正常运行及隧道围岩的稳定性。     

考虑气象因素影响的大坝监测沉降小波分析

为了消除大坝沉降监测数据受温度、湿度及光照等气象因素及外界不确定因素的噪声响应,提出考虑气象因素影响的大坝监测沉降小波分析方法。首先建立原始监测数据与各气象因素的函数关系,进而消去气象因素对坝体沉降的影响,然后采用小波分析对监测数据进行去噪处理,最后得到大坝真实的荷载响应沉降曲线,为大坝稳定性评价提供依据。实例应用表明,考虑气象因素影响的大坝监测沉降小波分析方法能有效地去除气象因素及外界不确定因素引起的噪声响应,比小波直接去噪法效果更佳,与数值模拟计算值能较好地吻合,具有更好的实际应用价值。     

大型地下储油洞粘弹性稳定性分析

在大型地下岩洞中储油是世界各国石油战略储备的重要方式之一。随着我国石油进口量的不断增加,建造大型地下储油洞库无疑是一种综合经济效益良好的方案。针对大型地下水封储油岩洞库的工程特点,利用数值模拟方法对储库洞群中各洞室的开挖施工顺序进行了仿真模拟计算。通过对3种可能的施工方案所引起的地表变形、洞周关键位置的变形以及应力场和位移场的分布规律对比分析,比选出了洞群中各洞室较优的开挖先后顺序。对筛选出的较优方案进行了施工过程与粘弹性稳定性分析模拟,给出了考虑岩体流变特性时油库的变形规律特点,并对大型地下油库的强度及长期稳定性进行了分析评价,所得结论对地下储油库的开挖施工有一定的参考价值。     

基于岩体三轴压缩试验的节理力学参数确定方法

岩体节理面的刚度系数、黏结力和内摩擦角是反映节理面力学特性的重要参数。基于含不同倾角节理岩样的三轴压缩试验,通过对标准岩样的应力-位移分析,由互等功原理,建立节理岩样应变与位移新的几何关系,推导出弹性状态下节理刚度系数解析解,根据摩尔-库仑强度理论得出节理面的黏结力和内摩擦角。为了检验方法的正确性,对含节理面的同类岩体进行直接剪切试验,测出节理面的法向刚度、切向刚度、黏结力和内摩擦角。结果表明,两种方法所得结果基本吻合,说明所提出的方法可以通过节理岩样三轴压缩试验及理论分析间接得到岩体节理面的刚度系数、黏结力和内摩擦角,实现了节理岩体力学参数的简捷、快速测定。     

LNG储罐高低承台桩基础抗震性能对比分析

目前全容式LNG储罐基础常采用低承台和高承台桩基2种形式。采用弹性振动理论,并考虑壳液耦联振动效应,对全容式储罐高、低承台桩基的抗震性能进行对比分析,给出了2种桩基础形式下全容式LNG储罐结构与基础的震动特性,包括自振周期、单桩水平地震力、抗倾覆性能、罐底周边单位长度上的提离力、储液晃动周期以及晃动波高等。分析表明,高承台桩基的水平地震响应大于低承台8.69%、垂直地震响应大于6.34%;低承台桩基的抗倾覆能力比高承台高12.11%,抗提离能力高于高承台储罐11.42%;高承台的自振周期高于低承台;低承台基础结构的抗震能力要优于高承台基础结构。其结论对桩基础全容式LNG储罐的设计与施工具有一定的参考价值。     

管道穿越黄土陡坡斜井工程稳定性分析

长输油气管道工程频遇黄土冲沟,给管线的施工和安全运营带来了困难。基于邓肯-张非线性弹性本构模型,利用数值模拟方法,对斜井开挖法穿越边坡的井周及坡体的受力变形规律进行了系统的研究和分析。结果表明,在确保斜井布设在边坡潜在的最危险滑动面以外的前提下,坡顶斜井入口越接近坡肩,斜井井周及坡体的稳定性越好。鉴于黄土斜井拱顶易出现塌落的问题,基于多工况数值模拟分析结果,结合响应面方法,构建了拱顶屈服区深度的预测公式,经验证相关性良好,可用于对斜井穿越黄土冲沟或陡坡的支护设计。     

基于量测位移的隧洞围岩弹性抗力系数反演方法

在水工隧洞工程中,岩石弹性抗力系数K反映了岩石弹性抗力的大小,是设计环节中需要确定的一个极为重要的基础计算参数。水工隧洞工程中需用水压法试验测定弹性抗力系数,由于水压法测定抗力系数不仅耗时、费工、且试验工艺复杂。本文通过对比分析弹性状态下深埋圆形隧洞开挖支护与水压法试验力学效应关系,提出一种基于量测隧洞位移的围岩抗力系数的反演方法,该法可根据量测隧洞位移直接反演得到弹性抗力系数。结合北京市南水北调配套工程南干渠工程试验段工程实践,对浅埋水工隧洞位移进行监测,利用提出的反演方法,得到了隧洞围岩的弹性抗力系数。提出的反演方法为复杂水工隧洞不同围岩应力状态问题的弹性抗力系数反演提供参考和借鉴。     

大宁水库防渗墙受墙侧回填施工影响的数值模拟

大宁水库防渗墙部分区段地势落差大,墙体两侧及下墙顶部有较大回填土方量,受工程扰动较大。在既有试验和实测参数的基础上,依据现场实际回填施工过程,对大宁水库防渗墙受墙体两侧回填土施工作用进行了三维数值仿真模拟。模拟过程中考虑了回填土和防渗墙之间的相互作用,分析了距墙体不同位置、不同接触形式的回填土对墙体变形和应力的影响,获得了随施工进程墙体内部位移和应力的分布规律。研究表明,填土过程中上部墙体向水库内侧倾斜,其最大主应力出现在两墙交接位置的上方;下部墙体倾斜量很小,最大主应力出现在导墙下方,不存在拉应力;墙体的位移、应力沿走向方向存在一定的差异,在墙体拐角处变化最大。对比分析表明,数值模拟结果与现场实测值较为接近。     

静压桩压桩终止压力与极限承载力的随机模糊分析

运用随机模糊线性回归方法和传统的随机回归方法,对某煤矿栈桥8根桩的现场静载试验进行了对比分析,得到了更为精确的静压桩压桩终止压力与极限承载力的关系式,该研究表明,运用随机模糊方法分析随机模糊特性的试验数据具有合理性和精确性。