分级循环荷载下岩石动力学行为试验研究

利用WDT-1500多功能材料试验机,对砂岩、砾岩和砂砾岩进行了分级循环荷载试验,研究了岩石的动弹性模量对应力幅值和应力水平的响应特性,得到了动弹性模量和耗散能随应力幅值、应力水平及含水率的变化规律。试验结果表明,分级循环荷载下岩石的能量耗散越多,动弹性模量越小;应力水平越高,动弹性模量和耗散能越大;含水率和应力幅值越大,动弹性模量越小,耗散能越大。讨论了邓肯-张模型能够描述分级循环荷载作用下岩石的应力-应变关系,构建了动弹性模量随应力水平、应力幅值及含水率变化的演化模型,探讨了模型参数的确定方法。根据能量耗散的经验法则,建立了耗散能演化模型,结果表明,该模型能够描述分级循环荷载过程中能量耗散行为。     

宽级配砾石土作为GCLs/GM防渗垫保护层的可行性研究

鉴于西北地区干-湿与冻-融交替循环的气候特征、砾质土料储存量丰富以及土工织物膨润土垫(GCLs)防渗新技术在国内外已逐步得到推广应用,提出了宽级配砾质土料、土工织物粘土垫层(GCLs)和土工膜(GM)组合作为垃圾填埋场防渗系统的构想。通过对宽级配砾质土料的室内试验数据和国内外有关文献资料的分析研究表明,以GCLs/GM作为隔渗层,以宽级配砾质土代替粘土作为隔渗层的保护层所构成的复合防渗系统,能有效抵御干-湿与冻-融交替循环作用的影响,显著提高垃圾填埋场长期防渗能力和整体稳定性。对于处在西北地区特殊环境中的垃圾填埋场而言,文中所建议的复合防渗系统设置方法,可能是一种值得期待的垃圾填埋场防渗型式。     

基于修正Drucker-Prager准则的岩石次加载面模型

为模拟岩石在循环加、卸载作用下的变形特性,结合Drucker-Prager(简称D-P)屈服准则与次加载面理论,建立了能考虑岩石材料实际抗拉强度和应力角效应的循环加、卸载模型。首先考虑岩石在三轴压缩和在三轴拉伸状态下不同的强度特性,在传统的D-P屈服准则中引入角隅模型,并借鉴殷有泉提出的D-P-Y准则,形成了修正的D-P屈服准则;进一步结合修正屈服准则和次加载面理论,提出了适用于岩石循环加、卸载的次加载面模型,并通过自编程序,实现了循环加、卸载模型的数值表达与岩石循环加、卸载试验数值仿真。计算结果表明,基于修正D-P屈服准则的次加载面模型能较好地描述岩石的曼辛效应和棘轮效应;通过改变抗拉强度的大小,可以发现随着抗拉强度的减小,岩石的变形量相应增加,且增加的幅度逐渐提高,说明修正模型可准确反映抗拉强度对岩石的循环加、卸载变形的影响。     

两种黏粒含量淤泥质粉质黏土动残余应变试验

通过两种不同黏粒含量的淤泥质粉质黏土动三轴试验,研究了黏粒含量对试样无侧限抗压强度及灵敏度、动残余应变和动残余孔压的影响。结果表明,黏粒含量高试样的无侧限抗压峰值强度小于黏粒含量低试样的相应强度;黏粒含量高试样的灵敏度大于黏粒含量低试样的相应值;随着动荷载的增加,试样的动残余应变与动残余孔压不断增大,重塑与原状试样动残余应变差值与比值也在增大,并且比值都大于各自的灵敏度;相同动荷载作用下,重塑试样的动残余应变均高于原状试样,黏粒含量高试样的动残余应变比黏粒含量低试样的大。分析认为,土体中黏粒的粘结与润滑双重作用导致两种黏粒含量的试样出现了不同的试验结果。最后采用幂函数模型对渐稳型动残余应变曲线进行拟合,建立了包含循环应力比与振动次数的动残余应变经验公式。     

膨胀土工程地质特性研究进展

根据近年来国内外学者围绕膨胀土工程地质特性取得的研究成果,着重从胀缩性、裂隙性、超固结性、强度、渗透性、微观结构及工程处治技术等几个方面总结了该课题的研究现状及进展,得到如下认识:（1）胀缩性主要取决于强亲水性黏土矿物含量、水/力边界条件及初始状态,在干湿循环条件下具有不可逆性,关于胀缩机理学界存在不同的观点;（2）裂隙性是膨胀土区别于一般土体的显著特征之一,裂隙的存在会极大破坏土体的整体性,弱化力学性质,是许多工程地质问题的直接或间接原因,裂隙形成过程与膨胀土矿物成分、微观结构和干燥过程中的内应力发育状态有关;（3）超固结性使膨胀土具有较大结构强度和水平应力,易在开挖过程中引起较强的卸荷效应,是促进边坡失稳的重要因素;（4）膨胀土的强度随干湿循环次数增加而逐渐降低,并最终趋于稳定,其中裂隙发育和土结构调整在此过程中起关键作用;（5）渗透性在很大程度上受裂隙的控制,但目前关于两者之间的定量关系还缺少系统研究;（6）微观结构反应了膨胀土的形成条件和应力历史,是决定其宏观物理力学性质的主要因素,开展微观结构研究是掌握膨胀土宏观性质本质规律的重要途径。在工程处治技术上,本文重点介绍了近些年发展起来的膨胀土路堤物理处治技术和路堑边坡柔性支护技术。最后,针对该课题的研究现状,笔者提出了今后的研究重点和方向,主要包括胀缩性和力学性质的各向异性、裂隙形成的力学机理、裂隙形态特征与工程地质特性之间的定量关系、宏-微观力学模型耦合问题及多场耦合作用下膨胀土工程性质响应特征等。     

用天青石矿制高纯碳酸锶

首先将天青石与碳酸铵反应得到的粗碳酸锶，通过酸溶、精制、碱析得到氢氧化锶，后加水制浆，同碱金属碳酸盐反应生成碳酸锶沉淀和含苛性碱的母液，经分离、水洗、干燥，得高纯碳酸锶，含苛性碱的母液可循环用于碱析工序。该方法生产的碳酸锶含量大于99%，且生产成本低，应用范围广泛。     

锂的圈层循环与资源富集过程: 从高原盐湖到造山带伟晶岩

盐湖卤水型锂矿与富锂伟晶岩是目前最为主要的可利用锂资源, 前者是经地表风化/高温水岩淋滤形成的水体通过蒸发作用浓缩而成的卤水, 而后者被认为是陆表风化沉积物熔融产物经高演化形成的富锂硬岩。大陆地壳是此类表生物质循环最根本的物源, 因而探究富锂地壳的形成及其表生风化剥蚀对于理解盐湖与伟晶岩锂成矿至关重要。本文将从元素循环视角切入, 结合内生高温-外生低温过程中锂的元素地球化学行为, 梳理锂在俯冲带各圈层的循环过程, 探讨富锂地壳的形成机制及其对高原盐湖与造山带伟晶岩锂资源发育的影响。研究发现: (1)俯冲板片对弧岩浆锂的物质贡献有限; (2)厚地壳环境下的弧岩浆具有更高的锂含量; (3)造山带富锂弧岩石的循环应是盐湖与伟晶岩锂成矿的重要控制因素。

     

基于热流固耦合的增强型地热有机朗肯循环发电系统性能分析

本文建立了耦合井筒、热储、有机朗肯循环发电系统的详细数学模型, 包括三维非稳态热流固耦合模型和有机朗肯循环发电系统热动力学模型, 参考青海省共和县恰卜恰干热岩体地热地质特征, 包括压裂储层、围岩、裂隙、井筒等特征参数, 研究了注入流量、注入温度和井间距对系统净输出功、年均净输出功和热效率的影响规律。结果表明: 在一定的注入流量、注入温度和净间距下, 随着时间的推移, 岩石孔隙压力和热应力作用使得裂隙渗透率增大, 注入泵功耗是降低的, 净输出功和热效率也是降低的。注入流量的增大提高了膨胀机轴功、注入泵功耗和生产温度衰减速率, 进而导致热效率降低, 存在最优的注入流量50 kg/s, 使得年均净输出功达到最大值1 470.1 kW。注入温度的增大可以提高系统热效率, 降低净输出功的年均衰减速率, 当注入温度为60 ℃时, 年均净输出功最大。井间距的增大减缓了生产温度的衰减速率, 有利于热效率的提高, 但是也同时也增大了膨胀机轴功和注入泵功耗。当分支井间距为450 m时, 年均净输出功达到最大值1 497.3 kW。此研究可为增强地热发电系统的开发利用提供指导。     

循环荷载作用下斜长花岗岩弹性模量演化规律

通过MTS815岩石力学试验机开展斜长花岗岩循环荷载试验,揭示循环次数、围压、含水率对斜长花岗岩弹性模量变化规律的影响,分析饱和与天然试样应力功、弹性应变能、耗散能随循环次数的演化规律。根据能量演化规律将岩石压缩变形破坏过程划分为4个阶段,研究各阶段切线模量与耗散能之间的关系。试验结果表明:（1）同一个应力水平切线模量随循环次数呈先增大后降低的趋势,其降低幅度随循环次数与应力水平增加而增大。（2）围压抑制了裂纹扩展,随围压增加切线模量弱化幅度减小。（3）饱和试样比天然试样切线模量弱化幅度大,说明水的存在加剧饱和试样内部结构损伤。（4）耗散能增加是引起切线模量弱化的内在因素,两者的变化规律呈现出很好的相关性。     

泵吸反循环钻进工艺在桩基施工中的应用

介绍了泵吸反循环钻进的施工特点、适用范围，施工中的技术要求与常见故障的原因及处理方法。