高黏性铝土矿放矿流动性试验与微观力学研究

根据中铝洛阳铝矿实际情况,结合放矿力学理论、室内相似试验和离散元数值模拟技术,从宏观和微观两方面深入地研究了矿仓放矿机制以及影响矿石流动性的主要因素。颗粒流数值模拟再现了放矿过程中矿石颗粒间以及颗粒与仓壁间相互作用力的动态变化过程。根据研究结果,设计了一种全新的仓内悬垂式振动助流器,并进行了现场试验,取得了很好的助流效果。它不但很好地改善了矿石流动性,解决了困扰洛阳铝矿几十年的矿仓堵塞、卡斗、起拱问题,优化了矿石和仓壁间的力学关系,减小了仓壁所受的动态接触压力,而且也大幅提高了矿仓放矿效率及生产安全系数,降低了工人的劳动强度。     

模型试验柔性均布压力加载系统研制及其应用

地质力学模型试验均布压力精确加载是保证试验精度的前提。为此研制了一种新型柔性均布压力加载系统,该系统主要包括液压自动控制系统和柔性均布压力加载装置。液压自动控制系统操作方便,可实现计算机自动控制12路压力精确伺服加、卸载和长期稳压。柔性均布压力加载装置由液压油缸、球铰、刚性推力器和柔性传力橡胶垫块等组成,采用数值方法确定柔性橡胶的厚度为50 mm。该系统应用到表面不平的模型加载中并与刚性加载进行了对比。试验结果表明,柔性均布压力加载系统相对于刚性加载效果显著,模型内应力场均匀程度取决于橡胶传力垫块的邵氏硬度、加载应力大小和距表面深度。邵氏硬度小的橡胶柔性加载模型内应力场更均匀;且模型应力场随加载应力增大趋于均匀。模型内应力场距加载表面越远越均匀,柔性加载使距加载表面130 mm以下应力场基本保持均匀状态。试验表明,柔性均布压力加载系统有利于提高模型试验加载精度,具有广泛的应用前景。     

绿泥石片岩各向异性特性研究

为研究十堰地区片岩的各向异性特性,开展了武当群绿泥石片岩长方体试样的单轴压缩和圆盘试样的间接拉伸试验,探讨了试样各向异性的力学特性和在不同受力状态下的变形破裂特性,揭示了不同变形破裂的力学机制。研究表明,武当群绿泥石片岩具有明显的各向异性性质,平行片理方向强度高,垂直片理方向强度低。该片岩特殊的定向排列片束状构造和片理间的弱胶结作用,致使不同方向上的破坏特征具有明显差异,其力学机制也不相同。在压应力作用下,泊松效应容易引起平行片理面的张拉劈裂和压杆失稳,垂直片理方向容易发生片理面间的剪切破坏。在同一方向上强度具有一致性,即平行片理面抗压和抗拉强度均较垂直片理面强度大。由于片理面间的抗拉承载力极低,在小角度劈裂荷载下,容易发生张拉劈裂和拉剪破坏,因此,实际工程中应尽可能避免片理面间的受拉破坏和沿片理的拉剪破坏。研究结果可以为隧道、边坡支护加固和防水处理提供参考。     

浅议建筑边坡工程技术规范中的若干规定

现行《建筑边坡工程技术规范》存在着一些争议。规范中规定适用范围可为岩石基坑,但很多条款是针对边坡工程的,对基坑工程不适用,建议适用范围不要扩大到基坑;规定临时性边坡使用年限为2年,已不满足工程建设要求,建议提高为5年;几个术语定义不准确,宜重新定义;适用边坡高度及边坡安全等级已不满足工程建设要求,建议适当调整;滑塌区范围估算公式意义不大且有缺陷,建议取消;对坡率法适用范围限制过于严格,建议放宽;查坡率表设计法已过时,建议取消;规定锚杆基本试验时可将锚固段长度减短,但这样得到的极限粘结强度值偏高,将导致工程设计不安全,不能减短;锚杆验收试验标准不明确且应用困难,建议按相关原则重新编写等等。这些意见供规范修编时参考。     

锚杆垫板形式对洞室抗爆效果的影响试验研究

为了研究爆炸条件下不同垫板形式锚杆对洞室加固效果的影响,现场试验中选择了平板和碗形两种不同的垫板形式。通过抗爆试验,对锚固洞室宏观破坏形态、洞壁位移特征、拱顶位移与比例距离之间的关系以及爆心两侧拱顶各点位移进行了对比,分析了两种垫板形式在爆炸条件下对洞室加固效果的影响。试验结果表明：在爆炸条件下,碗形垫板可以充分发挥锚杆抗拉能力高的特点,拱部围岩经碗形垫板加固后,整体刚度能够得到较大提高,对岩体的加固效果较好。     

沙漠地区风积沙地基输电线路装配式基础真型试验研究

沙漠风积沙地基输电线路杆塔基础设计是当前我国电网建设中的关键研究课题之一。沙漠风积沙属于特殊土地基,这种地基上的输电线路装配式基础缺少相关设计依据。针对沙漠风积沙地基输电线路基础工程的特点,进行了输电线路装配式基础的真型试验,得到了上拔与水平荷载、下压与水平荷载联合作用下的承载变形特性、基础构件的应变特性、基础底板与风积沙地基之间的接触压力变化规律。根据测试结果,确定了沙漠地区风积沙地基装配式基础的地基承载力和上拔角取值,得到了基础稳定的最不利工况,有助于提高基础设计的可靠性和合理性。试验结果为沙漠地区台远-塔中220 kV输电线路基础工程的设计提供了依据。     

应用植筋锚固技术进行基桩静载试验的可行性研究

通过理论计算和有限元模拟分析,对采用植筋锚固技术进行基桩静载试验进行可行性研究。结果表明,按照理论计算进行植筋布置,可控制原有底板变形并满足荷载反力要求。试验过程中,试桩边缘的底板抬升值最大,距离试桩边缘越远,抬升量越小;试验对底板的变形影响范围为距中心点7 m的区域。通过预先调整钢筋的松紧程度,可使植筋受力均匀,避免植筋断裂。应用植筋锚固技术进行静载试验是可行的,该方法具有试验方法简便、安全和经济的优点,作为一种新的反力装置,可作为特殊条件下基桩静载试验的方法。     

软岩三轴卸荷流变力学特性及本构模型研究

以典型软岩－泥质粉砂岩为研究对象,进行了不同应力水平下的恒轴压、分级卸围压室内流变试验。试验结果表明,软岩在卸荷条件下的轴向及侧向流变变形较大,各向异性显著。在恒定围压较高时,轴向流变变形较大,而随着围压逐级降低,侧向流变变形发展较轴向更快,试样在破裂围压下的侧向变形远大于轴向。通过深入分析软岩卸荷流变试验成果可知,线性Burgers流变模型能较好地反映各级围压下流变曲线的衰减流变及稳态流变阶段,但对于破裂围压下的非线性加速流变阶段无法描述。基于上述分析,建立一个非线性损伤流变模型,采用Levenberg-Marquardt非线性优化最小二乘法对试验结果进行拟合,并获得软岩的非线性流变参数。经比较,拟合计算与试验曲线吻合程度很高,说明该流变模型能较好地反映软岩卸荷流变各阶段的曲线特征。     

非饱和上海软土水力和力学特性耦合弹塑性模拟

目前大多数非饱和土的弹塑性本构模型用非饱和击实土的试验结果进行验证,但现场其他类型的土,如沉积土经常有在非饱和状态下外部环境变化的情况。现有的非饱和土弹塑性模型是否适用于沉积土一类的现场土是需要研究的课题。进行非饱和上海第③层土的吸力控制排水排气三轴剪切试验,使用文中提出的能统一考虑非饱和土水力性状和力学性状的弹塑性本构模型,预测上述三轴试验结果,并与试验数据进行比较。比较结果显示,建立的本构模型能够很好地预测非饱和上海软土的水力和力学性质,说明该模型不仅可以适用击实土的预测,还能够很好地适用于其他类型非饱和土的水力和力学性质的模拟。     

太湖疏浚底泥堆场黏土防渗层阻隔污染物的试验研究

底泥疏浚是治理太湖污染的必要途径之一。限于目前国内的经济与技术条件以及疏浚底泥的数量巨大,太湖雪浪底泥堆场只能直接采用下部的天然黏性土层作为防渗层而不加任何处理。为了确保疏浚污染底泥在堆放期间不对周围环境和地下水造成污染,采用渗透与阻隔、静态吸附、动态土柱等试验测定和分析了黏土层对底泥中主要污染物（总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷、化学耗氧量（COD））渗透和运移的阻隔能力,同时得到了可用于分析污染物在土层中运移和转化规律的一些重要参数。试验结果表明,雪浪堆场下部的黏土层对疏浚底泥中的主要污染物具有较强的吸附和阻隔能力。