开河期冰盖横向冰缝形成机理

春季随着流量或水位增加,冰盖底部受水流上举力作用发生弯曲,首先在岸壁附近形成纵向冰缝,破坏冰盖与岸壁的冻结,导致冰盖体中间部分与岸壁脱落分离。采用弹性基础梁的理论及计算方法,通过对冰盖体弯矩及弯曲应力分析,针对平面弯曲和垂直弯曲两种弯曲形式导致冰盖体横向冰缝形成机理进行了研究,并提出了横向冰缝间距的计算表达式。计算结果得到了实测资料的验证。研究结果表明,横向冰缝间距与开河初期冰盖宽度、厚度、冰的抗弯强度及地貌特征有关。     

Enhancing the mechanical properties of marine clay using cement solidification

Abstract

The use of soft clay and dredged marine clays as the construction material is challenging. This is because the high water content, high compressibility and low permeability of the clay causing the instability of ground and structure. This detrimental effect of soft clay can be improved by the cement solidification process, which is relatively cheap and efficient. This paper mainly focuses on the study of improvement on the mechanical behavior of cement mixed marine clay. The soil is reconstituted by using ordinary Portland cement of 5%, 10%, 15% and 20% by its mass. The study reveals that cementation of clay significantly improves the peak and residual strength of soil. Similarly, the primary yield stress of the soil is also improved from 16 to 275?kPa as cement content increases from 5% to 20%, respectively. By using statistical tools, the relationships between various parameters are established, which are very important to define the mechanical behavior of the clay. This study reveals that the yield surface of the solidified marine clay is not a smooth elliptical surface. Rather it is composed of two linear surfaces followed by a log-linear surface which can be modeled by using simple parameters obtained from triaxial tests.     

一种新的本构理论及其在基桩分析中的应用

首次将岩土体荷载与位移特征曲线划分为3种类型,并定义高地应力的判别标准。提出一种新的本构理论,可以描述在不同正压力（或不同围压）下应力（或荷载）与应变（或位移）的全过程特征,只有3个描述材料结构和状态的力学参数。该理论不仅可以描述单个材料,也可以描述多种材料组成的复合材料和两种不同材料界面等力学特性,变形可达任意值。对于长沙湾特大桥基桩,在不同静载荷作用下不同土体与桩之间的力学特性采用新本构理论进行数值模拟,结果表明该本构理论可以描述不同岩土体和岩土体与基桩之间的力学特性。     

高地应力条件下层状地层隧道围岩挤压变形与支护受力特征

西部地区普遍出露层片状岩体。由于强度低、自稳能力差、结构强度呈现各向异性等特点,在隧道开挖过程中常引起围岩大变形,导致初期支护结构强烈变形失稳而不得不频繁进行拆换。部分洞段二次衬砌混凝土甚至发生劈裂、掉块的破坏现象,严重影响隧道施工的进度与安全。以兰渝铁路两水隧道为工程背景,采用现场实时监测、数值模拟等手段,获取大断面隧道围岩与支护系统之间的接触压力,揭示开挖断面不同位置接触压力随时间发展规律和空间分布特征。研究结果显示,受围岩结构强度的各向异性控制,隧道开挖后支护受力极不均匀。空间上与围岩变形集中部位一致,时间上变化历时长,且由于开挖方式的影响不易稳定。初期支护钢拱架局部荷载过大而发生侧向扭曲失稳,且监测的失稳发生时间与收敛形变稳定时间相比而明显滞后。根据层状围岩的支护受力特征,提出针对此类岩体更为合理的隧道设计建议。     

干湿交替对砂岩力学特性影响的试验研究

由于地下水位的升降等原因,岩体经常处于干湿交替状态,这对岩体工程的长期稳定性不利。以红砂岩为研究对象,进行了干燥－饱水干湿交替作用后的常规单轴和三轴压缩试验研究,获得了砂岩应力-应变曲线,分析了其变形破坏特征。相对于没有经过干湿交替作用的干燥试件,经过不同次数的干燥－饱水交替作用后,砂岩的弹性模量、单轴和三轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角等都有不同程度的降低。各力学指标的总体变化趋势是在第1次饱水之后均有较大幅度的下降,此后,随着干湿交替作用次数增加其降低的幅度逐渐减小,干湿交替作用使岩石的延性增强。在围压作用下,砂岩的峰值强度均随着围压的增大而增大,干燥试件强度的围压效应要比多次干湿交替作用后的试件显著。     

压力型锚杆力学性能模型试验研究

为了研究在软质沉积岩条件下压力型锚杆的力学性能,进行了缩尺模型试验。设计的试验锚杆构造良好,模拟的承载体和无黏结形式简单可靠。通过设计不同的锚固段长度,试验获得了岩石条件下压力型锚杆的荷载-位移全曲线。与相同条件的普通拉力型锚索对比,压力型锚杆体现出优秀的抗拔极限承载力、良好的位移延性特征和残余强度;在归纳压力型锚杆破坏模式的基础上提出最佳锚固长度的基本范围,并按理论解进行了算例验证,计算结果与试验结果吻合良好。模型试验对压力型锚杆的力学性能进行了较深入探索,可供相关理论研究、科学试验和工程实践参考。     

岩盐物理力学性质及其工程稳定性应用现状及其展望

在分析国内外有关学者关于岩盐的物理力学性质及其工程稳定性应用研究现状基础上,分别从岩盐物理力学性质、岩盐孔隙度、渗透率、塑性变形能力和损伤恢复等物理特性方面,论述了近年来有关岩盐的短期强度特性、岩盐的蠕变性能、围压作用下的力学特性,以及温度效应对岩盐力学特性影响等有关岩盐工程应用中所表现出的物理力学特性;最后从岩盐在工程应用方面,提出了岩盐及其工程应用的发展方向。     

The biaxial compression mechanical properties of crushed rock

Crushed rock subgrade, as one of the roadbed-cooling methods, has been widely used in the Qinghai-Tibet Railway. Much attention has been paid on the cooling effect of crushed rock; however, the mechanical properties of crushed rock are somehow neglected. Based on the discrete element method, biaxial compression test condition for crushed rock is compiled in FISH language in PFC^2D, and the natural shape of crushed rock is simulated with super particle "cluster". The effect of particle size, crushed rock strength and confining pressure level on overall mechanical properties of the crushed rock aggregate are respectively analyzed. Results show that crushed rock of large particle size plays an essential framework role, which is mainly responsible for the deformation of crushed rock aggregate. The strength of gravel has a great influence on overall mechanical properties which means that strength attenuation caused by the freeze thaw cycles cannot be ignored. The stress-strain curves can be divided into two stages including shear contraction and shear expansion at different confining pressures.     

天津地热流体中的沉积物成分分析

地热流体在利用过程中,可在过滤装置、管道、井管、井口、回灌井的滤水管等多个环节形成多种成分的沉积物:包括岩屑的机械沉积和地热流体中过饱和矿物的化学沉淀。本文对天津地区地热利用过程中不同部位沉积物的矿物成分分别取样,利用SEM或XRD方法进行矿物鉴定,结果表明各部位的沉积物成分不尽相同。利用多年积累的数据,对地热流体的赋存条件、多种矿物的SI值模拟及沉积原因进行了分析,研究了不同部位沉积物的来源及其形成机制。结合地热利用系统及成井工艺的综合分析,阐述了沉积物的防治措施及目前尚难避免的沉积环节。     

基于Mindlin解的压力型锚杆锚固段的受力分析

假设锚杆为与周围介质相同的材料,视锚杆作用的岩土体为弹性半空间位移体;基于Mindlin位移解,求出集中力作用下周围岩土体沿锚固体的轴向位移;根据压力型锚杆锚固段的受力状态,计算锚固体在轴向荷载作用下压缩变形,利用锚固体与周围岩土体变形协调假定,推导出锚固段轴向应力和剪应力分布的理论解。经过与已有现场试验实测数据对比分析,验证了理论解的可行性,并在此基础上讨论了相关岩土参数对锚固段轴向应力和剪应力的影响。锚杆现场试验和理论分析结果表明:压力型锚杆的锚固段所受轴向应力和剪应力与锚固力成正比;压力型锚杆的锚固段所受剪应力的分布形式受周围岩土体弹模、泊松比以及锚固体与周围岩土体界面的内摩擦角等因素的影响。其中周围岩土体的弹模影响最大。