细观非均质岩石蠕变特征的物理元胞自动机模拟

岩石是经历多次地质运动形成的极为复杂的材料,而蠕变是其典型的力学特征之一,因此,探索模拟岩石蠕变新方法是岩石力学所面临的重要课题。基于八邻居Moore元胞,根据岩石蠕变特征,采用广义能量构造元胞蠕变及破坏演化算法,建立相应岩石蠕变的物理元胞自动机模型,编制相应软件,实现了对细观非均质岩石从稳定蠕变、临界蠕变到加速蠕变特征进行了有效模拟,为进一步研究岩石的蠕变行为提供了一个新的有效途径。     

锦屏二级水电站岩石夹层非定常参数剪切蠕变模型及参数识别研究

通过对锦屏二级水电站岩石夹层的剪切蠕变试验结果分析,提出了非定常参数的Burgers蠕变模型。由于对部分参数考虑了其值随时间改变的特性,该模型不仅能够反映岩石夹层的加速蠕变过程,而且能比定常参数Burgers模型更好地描述初始蠕变和稳态蠕变过程。由于非定常参数Burgers模型的参数较多,参数辨识不宜采用迭代法或者最小二乘法等线性优化方法,而采用基于随机搜索的粒子群算法,并取得了较好的效果。     

上海淤泥质粉质粘土的Singh-Mitchell蠕变模型

通过引入Singh-Mitchell应力－应变－时间关系方程,并结合上海淤泥质粉质粘土的有关室内试验,分析得出了上海淤泥质粉质粘土的蠕变形式。模型具有参数少、适用性较强的特点。     

大型倾斜楔体滑坡研究

基于工程地质水文地质条件 ,软弱夹层的微观结构与工程性质 ,变形机理的数值与相似材料模拟及变形监测与预测预报分析等几个方面 ,对一大型倾斜楔体滑坡进行了长期全面深入的研究 ,对保证矿山安全运营及防灾减灾起到了积极的作用     

滑坡时间预报的实验研究

在滑坡形成中 ,岩土体的蠕动变形历程与坡体的破坏时间有直接关系 ;对于具有明显蠕变特性的坡体 ,蠕变往往起到决定性的影响。以巴谢河流域几个典型滑坡为例 ,从室内蠕变实验出发 ,讨论了岩土体的动力学性质及有关的参数特征 ,重点研究了剪切变形速率与时间的关系 ,进而来探讨进行滑坡时间预报的可行性     

2011年日本9.0级地震的同震位错以及震后应力松弛过程对中国大陆的影响

本文基于日本GEONET的GPS观测资料, 对日本2011年9.0级地震的同震和震后形变过程进行了研究。 结果表明, 日本9.0级地震使中国大陆出现了显著的同震位移, 几乎对整个中国大陆都有影响。 位移量在中国东北地区最大, 接近甚至超过该地区的年运动速率。 震后1年观测到的形变基本上可由沿着断层面的蠕滑进行模拟, 粘弹松弛的贡献不大。 根据所得到的震后蠕滑模型, 震后1年形变所释放的能量等同于发生一个8.7级地震, 其影响主要在东部地区, 最大位移约为年运动速率的30%。 预测在未来2年, 该地震的影响范围将逐渐减小。 地震造成的粘弹松弛在未来50~100年的尺度上, 对东北地区有拉张效应。 日本9.0级地震整体上起到了卸载中国大陆在板块间挤压过程中所累积应变能的作用, 因此该地震发生后的几个月, 中国大陆东部的地震活动水平较震前明显降低。     

断裂岩石蠕剪中的细观接触损伤试验研究

为深刻理解构成断裂岩体长期抗剪强度的细观机制,对岩石断裂面的细观接触和损伤演化进行了试验研究。采用压剪方式和巴西劈裂方式制作出两类断裂岩石,在恒定法向力作用下对破坏岩石试件进行分级施加剪切力的蠕变试验。在加载前、中、后对断裂岩石分别进行CT和激光扫描,观察到不同蠕变阶段断裂岩石的细观接触和损伤状态,获得不同性质的断裂岩石抗剪强度特征。试验研究表明：构成断裂岩石长期抗剪强度的机制主要有两个：一是细观凹凸啮合体的抗剪断能力;二是表观凹凸接触体的抗摩擦能力。拉破裂岩石表面局部粗糙度相对较大,抗剪强度以第1种破坏机制为主,剪切破坏岩石表面宏观起伏度较大,抗剪强度是以第2种破坏机制为主。在蠕变剪切过程中,两种机制交织在一起,并随时间或剪位移的增加而相互转换。     

岩石的非线性西原流变模型及其应用

经典西原流变模型能够较好地描述岩石材料蠕变过程的前两个阶段,但不能描述加速蠕变阶段.前人对流变模型的改进和组合多以屈服强度阀值来界定加速蠕变阶段,而以时间阀值来界定加速蠕变阶段的研究相对较少.本文引入能反映加速蠕变加载时间的时间元件和能够描述加速蠕变曲线的非线性黏壶,两者并联组成TN体再与传统西原模型进行组合,形成一种能同时描述衰减蠕变、定常蠕变、加速蠕变的非线性黏弹塑性流变模型.并将新模型与实际试验数据进行拟合,相似性系数达0.99以上,所得模型更适合描述岩石材料的流变现象.     

倾斜仪基礅影响及零漂分析

通过对常熟地震台形变山洞内3套倾斜仪生命周期内的观测资料的对比分析,表明基礅的持荷作用会使混凝土产生徐变,混凝土厚薄不均其徐变能引起基礅倾斜,这种过程是非线性的,其发展呈指数分布,并贯穿仪器的整个生命周期。     

Deformation behavior of in situ permafrost on the Qinghai-Tibetan Plateau

Creep is an important mechanical behavior of frozen soils, one which can cause many problems for the infrastructures in permafrost regions on the Qinghai-Tibetan Plateau. To access the natural creep properties of in situ permafrost for explaining the engineering instability and predicting long-term deformation, conducting field tests is necessary. The paper reports on a group of plate loading tests we carried out over many years on the Qinghai-Tibetan Plateau. The results show that the ground temperature at the loading plates ranged from-0.29 °C to-3.03 °C, and the mean annual ground temperature increased year by year in a linear fashion. Affected by the ground-temperature variations, two forms of deformation curves, a step-form and a wave-form occurred, depending on the relative extent of settlement in warm seasons and frost heave in cold seasons. Overall, the deformations of permafrost were characterized by settlement. The deformation magnitudes and curve styles of permafrost are different at different locations attributing to the influence of ground temperature and moisture content. Due to the existence of much unfrozen water in warm frozen soils, consolidation resulting from migration of unfrozen water along seepage channels may play a significant role in the settlement of permafrost. The research can provide a credible reference for engineering in the permafrost regions and the numerical computation of settlement.