岩土材料的各向异性强度准则

岩土材料的强度往往表现出很强的各向异性,而已有的各向同性强度准则不能够描述这一特性。提出一个岩土材料的各向异性强度准则。为了描述材料的各向异性,引入了一个由应力张量和组构张量的联合不变量表达的各向异性参数。该参数可以描述加载方向和材料组构方向的夹角。强度准则是基于材料在子午面和偏平面上的破坏特性而建立的,这为描述广义的材料强度各向异性提供了方便。与原各向同性强度准则相比,各向异性强度准则只引入了两个新的模型参数,而且所有的模型参数都可以通过常规的室内试验结果确定。该准则的预测结果与砂土、黏土、天然黏土和岩石的试验结果比较表明,它能够很好地描述岩土材料强度的各向异性     

松辽盆地北部三肇凹陷下白垩统泉头组4段储集层成岩作用及孔隙演化

松辽盆地三肇凹陷扶余油层(下白垩统泉 4段)储集层的渗透率平均值为1.53 × 10^-3 μ m²,属于典 型的低渗透储集层。文中通过岩石铸体薄片、扫描电镜及 X衍射等技术,对三肇凹陷扶余油层储集层的岩石组 分、孔隙类型、成岩作用特征进行了识别鉴定。分析认为：储集层主要岩石类型为长石岩屑细砂岩和岩屑细砂 岩,成熟度较低;次生溶蚀孔隙提供了大量有效储集空间,所占比例甚至可达25%;储集层经历了压实、胶结、 交代、溶解、破裂等成岩作用,主要处于晚成岩阶段 A1期和A2期。压实、胶结作用等破坏性成岩作用使原生 孔隙遭到破坏,形成致密储集层;交代作用对储集层物性影响不大;溶解、破裂作用等建设性成岩作用使储集 层物性得到改善,形成次生孔隙发育带。孔隙度随深度增加呈逐渐增大趋势,与由有机质分解形成的酸性流体 使储集层中不稳定矿物发生溶蚀密切相关。这一研究对三肇凹陷低渗透储集层的开发具有指导作用。     

考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置

针对水土资源空间不匹配、水资源总量不足及土地资源利用程度不高等问题,以二元水循环理论为基础,构建考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置模型。该模型包括产水模块、水土联合配置模块和土地模拟模块,以GDP最大和基于生态绿当量的区域植被覆盖率(EGE-RVC)最高为目标函数,并提出了一种耦合约束法、逐次逼近法和非线性规划的三层嵌套算法进行求解。以河南省洛阳市为例对模型和方法进行验证,结果表明,洛阳市可利用水量增加了4 463万m³,GDP提高了12.5%,EGE-RVC增加了2.6%,各用地类型缺水率不同程度下降。研究成果能够为区域水土资源优化配置研究提供新的思路和技术参考。     

基于动三轴试验的压实黄土动强度特性研究

选取吕梁地区黄土,通过静压压实制备三轴试样,在GDS振动三轴仪上研究含水率、干密度和加载频率对压实黄土动强度的影响规律。结果表明:压实黄土的动强度及动强度参数均随振次的增加而减小,随含水率的增大而减小,随干密度和加载频率的增大而增大,动强度与振次之间的关系可用对数方程进行拟合。研究对黄土地区填方区基础建设具有重要意义。     

马鞍山-铜陵-安庆长江沿线上地壳速度结构成像

利用安徽人工震源地下结构探测科学实验开展的三维高分辨探测数据,以及初至波走时成像技术,获得了沿长江一线上地壳速度结构成像结果。结果显示,沿长江从马鞍山至安庆,上地壳速度结构存在明显横向差异,沉积盖层厚度和浅表速度在该区呈现明显的隆升和坳陷相间的构造特征,显示了该区域中生代以来经历的隆升和伴随着岩浆活动的伸展作用。     

饱和粉砂土的动三轴排水试验与计算分析

饱和土在理论上一直以两相饱和孔隙介质模拟,利用Biot饱和孔隙介质动力方程纵波解耦的 (u为波动的振幅位移,p为孔隙水压)解答,结合排水的Somigliana表象积分,能够完成饱和土排水动力反应计算,结果也能在野外试验中验证。为了进一步深入研究饱和土排水的动力特性,设计了室内饱和土动三轴的排水试验,以不同状态饱和粉砂土排水状态下试验的结果,阐述了排水理论计算解答与动三轴试验测试结果的对比分析。最后指出修正后的理论解答与饱和粉砂土的试验测试结果较吻合,并在今后饱和土伴有排水的动力响应分析能在饱和土动力学问题研究中有所应用。     

基于夜光遥感的南疆三地州农民收入年际变化特征

利用1992-2013年的DMSP/OLS灯光数据和农民人均纯收入数据,对南疆三地州的基础地貌特征,以及19个重点贫困县市的农民收入与灯光强度的关系进行分析,以期从时间和空间的角度探讨农民收入的变化。结果表明：南疆三地州的地势由南向北逐渐降低,绿洲主要分布于中海拔地段,包含中海拔风积地貌、中海拔梁峁、中海拔山地、中海拔平原、中海拔台地,总面积分别为10.34×10⁴、0.222×10⁴、0.318×10⁴、11.004×10⁴、0.227×10⁴km²;与各县农民收入存在最大相关性的民族主要为汉族和维吾尔族,最大相关系数分别为0.971和0.942;灯光强度可以在长时段的条件下反映出南疆三地州重点贫困县市农民收入的变化情况,但是较短时限的变化与灯光强度的关系较为复杂,必须结合更多的因素参考,收入变化相对灯光强度变化的比率最大的县（市）为塔什库尔干县（R=86841）,最小为叶城县（R=1069.86）;灯光强度的分布极为稀疏,以疏附县、疏勒县为中心的总体扩张方向为东北,以叶城县为中心的总体扩张方向为北,以和田县为中心的总体扩张方向为西南和北。应用灯光数据寻找沙漠腹地的绿洲或人迹意义重大。     

一种修正的Drucker-Prager屈服准则

Drucker-Prager（以下简称D-P）屈服准则因其形式简单、物理意义明确而得到广泛的应用,然而经过多年的应用和研究,其缺点逐渐显现出来,如拉剪区偏大、不具有应力角效应等,针对这些不足,提出了修正的D-P屈服准则。在拉剪区用圆球面和横截面的组合方式代替原来的圆锥面,从而不改变D-P屈服准则压剪区的形式,在考虑岩石实际的拉伸强度的同时,也满足该屈服准则经过单轴抗拉强度点的条件;为考虑岩石在三轴压缩和三轴拉伸状态下不同的强度特性,即应力角效应,引入了一种角隅模型;为保证屈服准则始终通过岩石的单轴抗压强度点,建议了一种材料参数k值的取值方法。为验证屈服准则修正后的适用性和正确性,将修正屈服准则与真三轴试验结果进行了拟合,同时与Mohr-Coulomb（以下简称M-C）准则进行对比,结果表明,修正屈服准则可以很好地描述试验现象,且比M-C准则更接近真实结果。     

花岗岩张拉和压剪裂隙渗透率演化研究

地下工程开挖造成围岩破坏,其破坏方式可归纳分析为两类：张拉型破坏和压剪型破坏,这两种破坏导致的裂隙面的细观形态并不相同,这种不同的细观形态导致张拉和压剪型裂隙的渗透率表现出不同的演化规律。为此,对花岗岩进行了不同围压下三轴压缩试验,产生张拉和压剪型裂隙,进行含裂隙岩样在静水压力加载条件下渗透系数试验。试验表明,相比于含压剪裂隙试样,含张拉裂隙试样的渗透率对静水压力更敏感。进而,分别对不同围压条件下的三轴压缩试验获得的张拉和压剪裂隙面进行扫描电镜试验,获得张拉和压剪裂隙面的细观形态,花岗岩单轴压缩试验所产生的裂隙面表现为典型的张拉型裂隙,破裂面比较光滑;随着围压的不断增大,破裂面的细观形态发生明显的变化,从破裂面上可以明显地观察到逐渐增多的压剪型裂隙,破裂面比较粗糙。在静水压力的作用下,张拉裂隙较快闭合;而压剪裂隙的锯齿能够一定程度上阻止裂隙的闭合。张拉和压剪裂隙面的不同细观结构决定了含张拉和压剪裂隙岩样的不同渗透率演化规律。研究结果对于地下工程分析中确定围岩的渗透率具有一定的意义。     

真三轴气固耦合煤体渗流试验系统的研制及应用

为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,采用的试件尺寸为200 mm×100 mm×100 mm,可施加的最大轴压(?1)为70 MPa、最大侧压（?2）为35 MPa、最大侧压（?3）为10 MPa、最大瓦斯压力为6 MPa。该装置具有以下特点：(1) ?1、?2采用刚性压头加载,?3采用柔性加载,三向应力分别独立加载;(2) 设计了刚柔性压头及传压滑杆,使得?1与?2方向压头在同时加载过程中互不干扰;(3) 通过伺服液压系统控制加载功能,使得装置性能稳定,应力与位移加载精确,易于控制;(4) 气体渗流系统采用蜂窝孔对试件进行面通气,确保试件进气端瓦斯压力均匀分布;(5) 采用多种高精度传感器进行监测,实时记录煤体所受应力值、变形量及瓦斯渗流量。用两种不同应力路径下的渗流试验对该系统准确性和可靠性进行了验证,结果表明,该装置性能稳定可靠。该装置可用于揭示煤与瓦斯在三向应力条件下的耦合作用机制,为防治瓦斯灾害及研究瓦斯抽采提供了可靠的试验基础。