考虑变形协调的土体剪切位移分布式测试研究

岩土体的剪切破坏是地质工程领域较为常见的诱灾机制,岩土剪切变形的监测对于岩土工程防灾减灾至关重要。光纤传感技术因其可实现高灵敏度的分布式应变监测,成为获取岩土剪切位移信息的潜在手段之一。本文利用全分布式光频域反射(OFDR)技术及粒子图像测速(PIV)技术,开展了土体剪切位移监测可行性的试验研究。在充分考虑直埋式应变传感光缆和周围土体变形协调的基础上,探究了剪切试验中光缆应变测值与土体剪切位移之间的关联,并提出了实现两者转换的光纤应变积分法。试验结果显示:在光缆和土体耦合良好的阶段,光缆伸长计算值与土体剪切位移之间存在线性关系,使用高精度、高空间分辨率的OFDR技术监测土体剪切位移具备可行性;在光缆上布设管式锚固点或提高围压可以增加光缆和土体的耦合性能,进而获得更好的剪切位移监测效果。     

土体参数对空沟隔振效果的影响研究

为分析均质地基中各参数变化对土体振动响应和空沟隔振效果的影响,通过有限元软件建立二维均质地基计算模型,分析空沟尺寸、激振频率等对土体的影响,研究了不同土体弹性模量、密度及泊松比下的振动加速度差异。结果表明,空沟深度为重要影响因素,空沟深度越深,隔振效果越好;空沟宽度对隔振效果几乎无影响;弹性模量对空沟隔振效果的影响较密度大,且弹性模量越大,隔振效果越差;密度对土体振动加速度和振幅衰减系数的影响较小;泊松比对空沟隔振效果的影响大于密度,但低于弹性模量,泊松比越大,振动加速度越小,隔振效果越差;激振频率越大,空沟隔振效果越好。     

软黏土中桶形基础竖向循环加载超重力离心模型试验研究

桶形基础越来越广泛应用于海洋油气平台、海上风机、输电塔、防波堤等构筑物,研究其循环承载特性对以上构筑物服役安全性具有重要意义。通过在软黏土中开展单桶循环上拔以及小间距群桶循环上拔和循环下压超重力离心模型试验,发现循环上拔地基破坏模式为整体破坏,裂隙均呈现圆弧形,循环下压呈现渐进式整体破坏模式,下压过程的挤压作用可明显减小桶周泥面高度,导致其承载力降低。模拟双向受荷工况的循环上拔试验在5次加载后荷载弱化系数开始趋于稳定,远早于单向受荷工况;单向和双向受荷工况循环上拔荷载弱化系数残余稳定值分别为0.31和0.32,循环下压荷载弱化系数最小值为0.35,表明不同加载方式竖向循环荷载作用下,此三者大小均可用软黏土地基灵敏度倒数预估。     

外基坑宽度对坑中坑条件下被动土压力的影响

工程实践表明, 外基坑宽度和坑中坑会影响基坑坑底滑裂面的形成方式, 因此, 经典朗肯土压力理论的假设建立在半无限空间土体的基础上不再适用。基于极限平衡理论和微分体受力平衡方法, 考虑土体黏聚力和围护结构与滑动土体摩阻力, 推导了宽基坑和窄基坑坑中坑的被动土压力理论计算公式。通过具体算例对比了宽基坑与窄基坑在坑中坑条件下被动土压力大小的变化趋势。结果表明, 考虑摩擦力条件下的被动土压力大于未考虑摩擦力的被动土压力; 无论宽基坑还是窄基坑, 有内坑的被动土压力小于无内坑时的被动土压力; 无内坑时, 外基坑宽度的增加导致被动土压力减小, 而在有内坑的情况下, 外基坑宽度的增加, 反而增大被动土压力; 在窄基坑中, 随着内坑位置的移动, 土压力先变小后增大, 且内坑平面尺寸的增大导致土压力逐渐减小。因此, 内坑的存在将降低坑中坑基坑的外坑被动土压力, 工程中应注意内坑的存在。      

龙门山断裂带金河磷矿剖面断层泥的低速至高速摩擦性质研究

本文对龙门山断裂带金河磷矿浅钻岩芯中的三种断层泥开展了低速到高速摩擦滑动的实验研究,并对实验变形样品开展了BET比表面积研究.摩擦实验在干燥和孔隙水压条件下开展,速率范围涵盖20 μm·s^-1~1.4 m·s^-1.实验结果显示,三种断层泥在干燥条件下的摩擦性质差别不大,但在孔隙水压条件下,三者的中低速摩擦强度与层状硅酸盐矿物的种类而非总含量紧密相关,蒙脱石和伊利石相比绿泥石更能有效地弱化断层.三种断层泥在孔隙水压条件下存在中低速率域的速度强化,暗示着对断层的加速滑动存在一定的阻碍作用.孔隙水压下,黄绿色和灰绿色断层泥的初始动态弱化非常迅速并伴随断层泥层的瞬时扩容,凹凸体急剧加热导致的局部热压作用可能是造成这种力学行为的物理机制.在经历高速滑动之后,三种断层泥在干、湿条件下的BET比表面积都显著降低,暗示着可能发生了颗粒烧结.中低速域内,孔隙水的存在使得断层泥呈现分散式的剪切变形,BET比表面积的增加因此比干燥条件下更加明显.对表面能的估算表明,颗粒磨碎所消耗的能量至多不超过摩擦力做功的8%,暗示着断层作用中颗粒磨碎所占的能量比例较低.     

南京地区土体热导率性质测试与分析

通过对南京地区大量粘土和粉质粘土样品热导率值的测试,分析了土体热导率与其含水量、孔隙比的相关关系。对影响土体导热值的因素作了详细分析,提出了根据土体含水量、孔隙比值计算土体热导率的经验计算公式。     

基于垮落充填的坚硬顶板分段压裂弱化解危技术

坚硬顶板条件下采煤工作面容易诱发冲击地压、煤与瓦斯突出、矿震及采空区飓风等动力灾害,严重威胁矿井的安全生产。基于裸眼分段压裂超前弱化模式,结合“压裂垮落体+煤柱+承重岩层”协同支撑理念,提出坚硬顶板分段压裂超前弱化解危技术。综合采用理论分析、技术研发、工程应用等方法,探索顶板分段压裂超前弱化解危机理,研究形成稳定协同支撑系统的定量判定公式,并在河东煤田保德煤矿开展工程应用。结果表明:根据判定公式可优选压裂目标层位,顶板分段水力压裂弱化技术实施过程中,最高压力22.43 MPa,破裂压降最大达6.17 MPa,单个钻场3个钻孔累计出现3.0 MPa以上压力降167次;根据压裂前后工作面来压情况可知,压裂后顶板来压步距、动载系数、来压均值分别降低35.02%、14.29%、13.87%,巷道变形得到有效控制,验证分段压裂能够形成人造协同支撑系统,实现坚硬顶板动力灾害的弱化解危。研究实践可为同类地质条件下顶板强矿压灾害防治提供技术借鉴。      

海底滑坡作用下滩海管道结构安全分析

海底滑坡作为常见的海洋地质灾害,对海洋油气工程安全产生巨大威胁。海床土体失稳引起滑坡体滑动,会对海底管道产生拖曳作用。基于计算流体动力学方法(CFD)建立海底滑坡体对管道作用的评估模型,采用H-B模型描述块状滑坡体并与试验比较验证,分析不同海床倾斜度滑坡对管道的作用并拟合表达式;研究了海底管道在滑坡作用下的力学响应,并采用极限状态方法开展海底滑坡作用下管道结构极限安全分析,探讨了管道埋地状态时的极限安全界限,建立滑坡作用下管道结构安全分析方法。研究表明:滑坡对管道作用力与海床倾角呈现正相关,而覆土层厚度对作用力影响较小;随着不排水抗剪强度的减小,允许的滑坡宽度和速度均增加,表明土体不排水抗剪强度与引起的拖曳力呈正相关;滑坡土体宽度对极限安全速度影响较大。     

基岩面形状对土体变形破坏的影响实验研究

采用离心模型试验研究基岩面形状对重力式加筋挡土墙土体变形破坏的影响,基岩面形状设置为直线形和台阶形,直线情况下基岩与挡墙分别围成三角形和梯形,台阶则分为两级台阶和三级台阶,试验共进行4组。试验结果表明,水平位移和沉降变化剧烈的位置主要在土体顶部靠近挡墙的位置,近岩面处土体水平位移和沉降都比较小;在挡土墙底部基岩与挡墙之间应当有足够的水平距离才有利于土体的稳定;基岩与挡墙所围形状为三角形时对土体的变形和稳定最为不利,基岩与挡墙围成梯形或基岩为台阶形时对土体稳定比较有利。     

从环境地质角度议郑州市城建发展布局

该文以环境地质为基础 ,宏观上从地形地貌、上第三系底板的埋深变化、古代商墓发掘埋深情况和新构造运动中老鸦陈断层的西盘上升、东盘下降 4 0 0m等 ,论述了郑州东部地区沉降幅度远大于西部地区。微观上通过郑州市东、西部地基土体条件及其土体试验数据 ,并通过理论计算 ,设定土体地震液化判别 ,指出了东部地区由于沉降幅度较大、地基土体较差、地下水位较浅 ,在地震烈度ⅤⅡ～ⅤⅢ度时 ,存在土体液化的可能性 ,尤以金水一区最甚。作者还对建筑物作了实地考察 ,证实东部某些建筑已产生贯通裂隙。该文认为 :在郑州市东部进行大规模城建不利于地震设防的要求 ;在建筑物地基加固处理上东部比西部要多 1/2～ 1/3的基础投资 ,因而是不经济的。结论是 :郑州市城建发展条件应是西部地区优于东部地区 ,其发展布局重点宜在西部地区。