Time-dependent tunnel deformations in homogeneous and heterogeneous weak rock formations

To investigate long-term, time-dependent tunnel deformations, this study employs a non-linear rheological model capable of considering the tertiary creep behaviour of the rock mass (Okubo and Fukui, 2006). A model parametric study is undertaken with a 3D numerical model encompassing a tunnel. The results show that the tunnel walls start to deform at an accelerating rate after a lapse of ten years. The results offer an explanation to previously reported tunnel instability cases. A 3D numerical model encompassing weak rock formation obliquely intersecting with the tunnel is then constructed. The analysis yields asymmetric wall deformation pattern, suggesting the need for optimizing rock supports.     

珊瑚砂高压力下一维蠕变分形破碎及颗粒形状分析

珊瑚砂是一种含钙极高的海洋生物成因材料,具有高棱角性、形状不规则、易破碎等特点。通过珊瑚砂的高压一维蠕变试验,研究颗粒破碎引起颗粒分布曲线和形状因子的演化规律。借助于高速动态图像的激光粒度粒形仪器,从统计学的角度分析试验前后颗粒形状随压力演化的关系,发现颗粒的形状因子,如长宽比、球形度和凹凸度等,随压力增加而逐渐增加。不同粒径的颗粒形状因子均向一个窄幅范围趋近,说明颗粒破碎具有无尺度性和自相似性的分形特性,分形维数随压力增加而逐渐增大,且趋近分形破碎极限。采用Hardin和Einav的方法计算相对破碎量,发现在两种计算方法下相对破碎量与压力呈幂函数关系,且幂指数相同。相对破碎量随时间增加的现象并不明显,说明在高压力下颗粒破碎主要为压缩破碎,且颗粒细化滑移填充孔隙引起的变形是造成蠕变的主要原因。     

新民堡断裂新构造活动特征

新民堡断裂属于河西走廊西段酒西盆地内断裂系的组成部分,位于嘉峪关以西40km的新民堡一带。新民堡断裂呈北西西向延伸,长8.0km,走向299°,倾向南西,倾角20°～35°。断裂下部主要发育在新近系红色泥岩中,地表穿切上更新统和全新统,变形性质以蠕滑变形为主,活动方式属于逆冲推覆;新民堡断裂在距今69.3ka与35.4ka之间、距今28.3ka左右,距今4.4ka左右发生过新构造活动。断裂位移速率为0.54～0.90mm/a,其中垂直位移速率为0.26～0.50mm/a。同时,以新民堡断裂为代表的低角度逆冲推覆断裂是造成酒西盆地及河西走廊横向压缩的重要因素和表现形式之一。     

近置已有盐岩溶腔能源地下储库群特性研究

针对我国须采用密集库群来提高油气地下存储中资源利用率的现状,对近置已有盐岩溶腔库群运营模式下储库稳定性和收缩变形展开了研究。基于声纳测腔成果,建立了符合实际存在的单腔模型及库群模型。对模拟结果进行了对比分析,明确了库群运行模式对储库稳定性的影响规律。发现储库相对位置和深度的差异、夹层地层倾角的存在、相邻储库体积和形状的不等同3个因素会导致某些腔体的收缩变形不对称、腔体形变不规则;不同于单腔的最大位移区域固定出现在腰部,库群模式下受周围腔体的影响,而并无固定的腔壁位移最大点位置;呈现板状存在贯穿整个库群的泥岩刚度大、蠕变性能低,并且其和盐岩交界面的抗剪能力较强,可以提高库群的整体性和稳定性;考虑地层倾角的夹层变形特性成为对库群密闭性不利的影响因素,泥岩-盐岩交接面的拉伸以及泥岩夹层本身的扭转弯曲会使泥岩层产生裂隙,贯通的裂隙可导致各个腔体失去独自运行的能力,影响储库运行效率     

考虑温度影响的花岗岩蠕变全过程本构模型研究

以北山花岗岩为研究对象,采用MTS815岩石力学试验系统开展不同温度条件下的蠕变特性试验研究。考虑温度对花岗岩特征参数的影响,结合岩石蠕变破坏过程中的损伤演化规律,提出了一种新的高温损伤流变元件。通过将高温损伤流变元件代替经典西原模型中Newton元件的方法,构建了能够描述不同温度条件下花岗岩蠕变全过程的本构模型。分析了不同温度条件下花岗岩单轴蠕变试验结果,确定了模型参数,获得了温度对花岗岩蠕变关键参数的影响规律。通过对花岗岩高温蠕变模型进行参数敏感性分析,揭示了弹性模量、黏性系数等关键参数对花岗岩蠕变特性的影响规律,并验证模型在不考虑温度及损伤的影响条件下可退化为经典西原模型。研究表明,建立的花岗岩高温蠕变本构模型可以准确地描述花岗岩典型蠕变全过程的3个阶段,尤其是加速蠕变阶段。黏性系数受损伤的影响越大,花岗岩的稳定蠕变阶段越短,越容易发生加速蠕变。     

静压桩残余应力的长期观测性状

静压桩施工过程中,可能会沿桩身形成很大的残余应力。通过在砂性土中1根长约26 m静压桩的原位试验,观测了沉桩结束后的残余应力在后续的循环载荷试验、3根邻桩顺次压入、第2次载荷试验以及较长静置期内的长期变化情况,试验历时约212 d。结果显示,循环载荷试验加载水平与循环次数的增加会造成残余应力的进一步累积。邻桩压入使既有桩残余压应力减小,与邻桩即时贯入深度一致的桩身残余应力测点受其影响最明显。桩身残余应力在长时间内会逐步消散至某一稳定值,其时间效应主要与砂性土的蠕变有关,它使得桩周土的土拱效应减弱,并使桩端土的接触压力减小。     

福建寿山石分布及其特点

寿山石因产自福州寿山而得名,开采历史悠久。寿山石一般分田坑石、水坑石、山坑石,因品种与产出地域不同,矿物成分也存在差异,保养方法也有区别。     

冻土蠕变模拟实验的相似条件

从线性粘弹性理论出发，在满足Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ叠加原理的情况下，给出了模型实验应满足的一般相似条件，由此出发，进一步讨论了冻土蠕变模拟实验的相似条件，得出了由模型实验结果计算原型应力、应变及位移的公式。     

Rheological Simulating Study of Mechanical Conditions for Syn-extensional Basin and Mountain Coupling System

This article gives a mechanical model, in which the layers of lithosphere are assumed to be the creep materials, to study the coupling mechanism of a syn-basin-mountain system quantitatively by using the numerical simulating method. A geological dynamic extensional mode given by some geologists is theoretically discussed and verified. The study shows that lithosphere thickening or thinning is closely related to the thermal activity, or in other words, thermal convection beneath the lithosphere. It is one of the important factors affecting the formation of the basin-mountain coupling system. As an essential condition, only the upward buoyant force and the horizontal dragging force caused by the thermal convection jointly act on the bottom of the lithosphere, the stress and strain states in rock‘‘s layers are advantageous to forming the tectonic-landforms of the basin-mountain coupling system. A study on the creep features of the lithosphere shows that the stress and strain in the rock‘‘s layers vary with time when the lasting forces act on the boandary. They increase rapidly at initial stage and decrease steadily after reaching the peak value. Phenomena of stress relaxation are significant for studying the tectonic evolution.