不同倾角组合煤岩体的强度与破坏机制研究

对4种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究,获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制,并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明,单轴荷载条件下煤岩组合体的破坏强度随着组合倾角的增加而出现先微小减小,而后迅速减小;同种倾角条件下,煤岩组合体的破坏强度随着围压的升高而逐渐升高,并且煤岩组合体的倾角越小,破坏强度升高的速率越慢,而倾角越大,升高的速率越快,可见围压对于大倾角裂隙的抑制作用更明显。通过三轴试验获得了煤岩组合体整体结构的黏聚力和内摩擦角,其中组合体黏聚力随着倾角的增加而逐渐减小,但内摩擦角变化规律不明显。通过扩展有限元对试验结果进行了模拟验证,发现随着倾角由0°增加到60°,外力功、屈服应力和弹性应变能都在下降,当倾角超过45°～50°后,外力功和屈服应力将与弹性应变能出现背离,这是煤岩组合体的变形破坏机制由剪切变形机制逐渐转化为界面滑移破坏机制重要标志。     

Reinforced concrete beam–column joints with crossed inclined bars under cyclic deformations

This experimental study investigates the effectiveness of crossed inclined bars (X‐bars) as joint shear reinforcement in exterior reinforced concrete beam–column connections under cyclic deformations. Test results of 20 joint subassemblages with various reinforcement ratios and arrangements including X‐bars in the joint area are presented. The X‐type, non‐conventional reinforcement is examined as the only joint reinforcement and in combination with common stirrups or vertical bars. The experimental results reported herein include full loading cycle curves, energy dissipation values and a categorization of the observed damage modes. Based on the comparisons between the overall hysteretic responses of the tested specimens, it is deduced that joints with X‐bars exhibited enhanced cyclic performance and improved damage mode since a distinct flexural hinge was developed in the beam–joint interface. Further, the combination of crossed inclined bars and stirrups in joint area resulted in enhanced hysteretic response and excellent performance capabilities of the specimens. However, in some specimens with X‐bars as the only joint shear reinforcement, the deformations of the bent anchorage of the beam's bars caused considerable damages at the back of the joint area. Discussion for a potential replacement of the joint stirrups with X‐type reinforcement in some cases of exterior joints is also included. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

云南金平长安金矿大倾角钻孔绳索取心施工技术

金平长安金矿区矿体以硫化矿形式赋存于砂岩中,属于埋藏较深、倾角较陡、勘查难度较大的金矿。矿区的勘查钻孔设计范围为：方位70°～250°、倾角30°～75°、孔深100～800 m。针对该矿区地层呈现硬、碎、漏复杂情况,钻孔设计倾角大、孔斜要求高等特点,采用了新型设备（XDJ4型全液压岩心钻机）钻孔及低粘、低密度、润滑性好的冲洗液护壁方法,采取“控制钻机安装”、“减速法”或“小径导向增压纠斜法”等措施进行控斜及纠斜。有效地解决了易斜、易漏等斜孔施工问题,保质保量按期完成了施工任务,取得了很好的经济和社会效益。本文总结了该矿区大倾角钻孔施工中的部分经验和存在问题,为同类工程施工提供了较好的参考。     

倾斜台阶重力异常正演计算公式剖析

规则地质体的正演异常是进行实际数据解释的依据,因此其正确性至关重要。现有教材和大部分论文中所列出的倾斜台阶重力异常正演公式在一定条件下会出现畸点,从而对构造模型的数据解释会产生困扰。笔者从台阶的重力积分表达式出发,重新推导了倾斜台阶模型的重力异常正演公式,模型试验表明笔者新推导公式不会出现畸点,这为数据解释提供更准确的基础数据。     

局部倾斜桩竖向承载力的有限元研究

桩基会由于隧道或基坑开挖、打桩顺序不当等原因而倾斜。实际工程中经常遇到桩局部倾斜的情况,例如上段桩发生弯曲与倾斜,下段桩则仍然保持竖直。在已经完成的整体倾斜桩现场试验及有限元分析基础上,建立了桩身局部倾斜的有限元模型,对局部倾斜桩的承载力进行有限元分析。分析结果表明：算例条件下相同竖向荷载作用时,垂直度在5 %以内的局部倾斜桩的桩顶沉降均小于竖直桩的桩顶沉降;垂直度超过5 %时局部倾斜桩的桩顶沉降大于竖直桩的桩顶沉降。相同竖向荷载作用下垂直度为7 %以内局部倾斜桩的桩顶沉降均小于相同垂直度整体倾斜桩的桩顶沉降,超过7 %后局部倾斜桩的桩顶沉降大于整体倾斜桩的桩顶沉降。对于局部倾斜桩,由上段倾斜桩传递到垂直度转折点处的轴力将对下段竖直桩产生水平向推力。当垂直度转折点深度在反弯点以下时,水平向推力将导致下段竖直桩产生更大的反向挠曲变形和弯矩,使竖向荷载作用下桩顶水平位移增加,使桩更易于因为水平弯曲变形过大而破坏。     

卵砾石层大断面斜井井筒支护方法现场试验研究

我国缺少在巨厚卵砾石层中采用普通施工方法掘进煤矿斜井井筒的成熟支护经验。结合伊犁一矿材料斜井和回风斜井的施工过程,设计了现场支护试验方案,对不含水和含水卵砾石层大断面斜井井筒的多种支护方法进行了试验。研究结果表明,含水与不含水卵砾石层斜井井筒相比,其支架变形量和支护难度显著变大;架棚临时支护结合钢筋混凝土永久井壁支护是不含水卵砾石层大断面斜井井筒有效的支护方法;含水卵砾石层地压显现明显,采用超前支护、架棚临时支护和钢筋混凝土永久井壁支护相结合的方法可以实现围岩稳定。由试验推断,库仑和太沙基土压力理论用于计算卵砾石层围岩压力误差显著。     

斜向上拔螺旋桩基础极限荷载计算

斜向荷载作用下抗拔螺旋桩基础的研究选用螺旋桩为研究对象,引入了随动坐标系,并将桩-土相互作用形成的地基反力以载荷的形式施加于桩体和叶片,解决了大变形材料使用小变形弹性材料叠加原理问题,分析了斜向荷载抗拔螺旋桩基础的破坏模式,建立了斜向荷载作用下抗拔螺旋单桩和群桩基础的极限荷载估算公式,通过与螺旋群桩原型试验的极限荷载判定值的对比,斜向极限荷载估算值约为判定值的93.3 %。表明所使用的研究方法,提出的破坏模式和极限荷载计算方法比较符合实际情况,对斜向荷载抗拔螺旋桩基础工程的设计与分析有一定的指导意义。     

Dynamic stiffness of deep foundations with inclined piles

The influence of inclined piles on the dynamic response of deep foundations and superstructures is still not well understood and needs further research. For this reason, impedance functions of deep foundations with inclined piles, obtained numerically from a boundary element–finite element coupling model, are provided in this paper. More precisely, vertical, horizontal, rocking and horizontal–rocking crossed dynamic stiffness and damping functions of single inclined piles and 2 × 2 and 3 × 3 pile groups with battered elements are presented in a set of plots. The soil is assumed to be a homogeneous viscoelastic isotropic half‐space and the piles are modeled as elastic compressible Euler–Bernoulli beams. The results for different pile group configurations, pile–soil stiffness ratios and rake angles are presented. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

山区高速公路边坡勘察设计常见问题分析

在山区高公路上经常遇到顺向坡、滑坡蠕变体和陡反倾坡。对于顺向坡,是否稍陡倾的坡体就应加固,而稍缓倾坡体可以不加固,边坡专家根据现场情况给出相应的工程措施主要是基于顺层边坡中的主要控制层位、相关特性和场地地质条件得出缓坡预加固、稍陡坡整体稳定的结论。从红砂岩显示倾角、倾向异常着手,通过多方面的分析调查,该岩层的特性以及反分析潜在滑动面力学特征,分析判断该切坡体为一蠕滑变形体,进而强调采用抗滑桩预先加固的工程处理方式,通过实际切坡变形破坏证明边坡专家的分析判断和工程措施的正确性。对于红砂岩反倾陡边坡,由于存在软弱夹层和顺坡向节理的切割,边坡岩性强度随雨水渗透软化,特别是现场有类似自然层倾倒变形特征,需要采取工程加固措施。边坡专家能根据工程场地性质,综合分析控制层随时间变化特征及对稳定性起控制性因素,能预先提出合理的工程措施,避免或减少工程损失,达到事半功倍的效果。     

有限长度的二维倾斜断层重力异常正演表达式的推导

二维倾斜断层重力异常正演表达式的推导,前提条件是倾斜断层沿断层方向延伸至无穷远处,而这种情况在现实中并不存在。本文给出了倾斜断层沿延伸方向至有穷远处的重力异常剖面正演表达式,论证了“有穷远处”这一常数的取值范围,同时分析比较了“延伸至无穷远处的倾斜断层”和“延伸至有穷远处的倾斜断层”重力异常剖面正演表达式的异同之处。