城市固体垃圾应力-应变-时间关系试验研究

通过室内蠕变试验,研究了城市固体垃圾（MSW）的蠕变变形规律。采用分级加载方式对初始孔隙比为2~4和初始有机物含量在15%~75%的MSW试样进行压缩降解试验。研究发现,应力-应变-时间曲线斜率随着初始孔隙比和初始有机物含量的增加逐渐减小,即材料压缩模量逐渐减小。采用指数模型拟合城市固体垃圾的应力-应变等时曲线,并取得了很好的拟合效果,模型参数简单易求,可反映城市固体垃圾压缩性的大小及其压缩机制。通过对指数模型求导,得到城市固体垃圾的切线压缩模量,切线压缩模量随初始孔隙比和易降解有机物含量的增加呈指数型衰减,初始孔隙比在2~3之间时,初始压缩模量衰减较快,也就是说,在该范围内,初始孔隙比对城市固体垃圾变形影响较大。     

采煤对含水层破坏模数的计算--以太原西峪煤矿为例

通过 对 采 煤 排 水 量 与 降 水 量 历 时 曲 线 的 分 析 ,以 及 其 相 对 应 的 开 采 面 积 ,求 得 采 煤 对 井 田 含 水 层 的 破 坏 模数 ,并 以此 求 出井 田内 的 含水 层资 源 量,为 正 确评 价采 煤 对含 水层 的 破坏 程度 提 供依 据。     

浸泡-风干循环作用下砂岩动力特性劣化规律研究

在库水的长期浸泡-风干循环作用下,库岸边坡岩体的动力特性变化规律直接影响其长期稳定性能,其中,消落带是库岸边坡稳定的敏感地带。因此,特选取三峡库区库岸边坡消落带典型砂岩为研究对象,设计了考虑水压力反复升降变化和浸泡-风干循环耦合作用的试验方案,对不同浸泡-风干循环作用周期的岩样进行单轴循环加、卸载动力响应试验。研究结果表明：随着浸泡-风干循环作用次数的增加,相同次数加、卸载循环作用时对应岩样的轴向应变、动应力-应变曲线的滞回圈面积逐渐增大,计算得到砂岩的阻尼系数、阻尼比逐渐变大,动弹性模量逐渐减小,说明浸泡-风干循环作用对砂岩动力特性的损伤是一种累积性发展的过程。最后,基于岩样的微观结构变化,对浸泡-风干水岩循环作用下砂岩动力特性劣化机制进行探讨。研究成果对库区大量存在的库岸边坡在考虑地震作用下的长期稳定性评价具有较高的参考价值。     

考虑循环软化特性的饱和软土弹塑性本构关系研究

将软化指数关系与非等向硬化模量场理论相结合,研究了可描述循环荷载作用下饱和软土软化特性的增量弹塑性模型。该模型借助硬化模量的插值和映射中心的移动,在偏应力空间中构造硬化模量的演化规则;通过在弹塑性模量插值函数中引入初始弹塑性模量软化系数,模拟循环荷载作用下软土的刚度软化特性;通过引入硬化模量调整系数,增强循环加载时应力-应变曲线的滞回特性;再通过引入反映应变累积速率和大小的模型参数,描述循环加载时软土的应变累积特性。利用Idriss提出的指数关系式近似拟合软化系数随应力循环次数的变化关系,并通过引入循环应力参数建立了循环软化系数与静应力水平和循环应力水平的关系。阐述了确定模型参数的方法,并利用模型预测了相关试验结果,通过预测结果与试验结果的对比,验证了该模型描述循环荷载作用下软土软化特性的可行性。     

基于不同方向模量损失率的含瓦斯煤各向异性渗透模型

煤是自然界中一种常见的沉积岩,它具有显著的各向异性特征。然而目前针对煤体渗透特性研究,多数学者为了简化问题,多假设煤体为各向同性材料,提出了相应的各向同性渗透模型。这类模型并不能完全反映含瓦斯煤气-固耦合真实工程和室内试验的实际情况。假设煤体为横观各向同性,推导出以不同方向模量损失率为关键参数的煤体各向异性渗透模型,在此基础上,推导出含瓦斯煤的气-固耦合控制方程,并植入Comsol计算平台,系统研究煤体各向异性对气体扩散和渗透的影响。理论和数值研究结果表明：不同方向的模量损失率 反映出煤体结构各向异性变化程度,若 不同,其煤体各方向渗透特性也不相同;煤体渗透率的改变主要受解吸附效应和有效应力作用双重影响, 反映了这两种效应对于渗透率的影响程度;单轴应变或位移控制边界条件下,水平方向的模量损失率 对于垂直方向的煤体渗透率改变量 的影响程度大于对水平方向的煤体渗透率改变量 的影响程度,垂直方向模量损失率 对 的影响则弱于对于 的影响。     

煤层气勘探开发从“以工程为主导”到“预测指导下的工程”之转变

通过多年的实践,从煤层气赋存特征、煤层气地质学理论出发,分析煤层气与天然气的根本区别。通过对天然气AVO理论的取舍,重建了煤层气AVO技术的岩石物理理论,保留了天然气AVO技术的地震波理论外壳,建立了煤层气AVO技术的地震波理论基础。将煤层气AVO技术的岩石物理基础和地震波理论基础应用于煤层气勘探开发实践中,在煤层气局部富集区预测实践中取得了较好的应用效果,实现煤层气勘探开发从“以工程为主导”到“预测指导下的工程”之转变。     

断层带岩体变形模量对坝基稳定性影响

变形模量是表征断层带岩体力学性能的一个重要参数,而断层带岩体变形模量与其所处的环境有密切关系。以理论分析和现场试验为基础,以三维数值分析技术为主要研究手段,结合大型水电工程实例,对断层带岩体变形模量对坝基整体稳定性影响进行了分析研究。研究结果表明：大坝建成水库蓄水以后,在未受到库水渗透影响的前提条件下,位于坝基部位的断层带岩体变形模量会有一定程度的增大。断层带变形模量从0.6 GPa一直增加到4.0 GPa,使得断层带岩体所在坝段关键点水平位移降低0.544~0.846 mm、垂直位移降低1.190~2.232 mm、最大拉应力降低0.06 MPa,有利于提高大坝的整体稳定性。     

负乘幂本构模型的切线模量

邓肯-张模型假设土体应力-应变关系符合双曲线关系,而且假定相关参数与围压的关系也是某种固定关系,这样的做法不仅违反了土体性质多样的现实,也容易造成模型与试验结果不符,引起误差。为此,提出了通过常用软件试算获取参数及直接寻求参数与围压最佳关系函数的思想,改变了参数与围压只有一种固定关系的思路。在邓肯-张模型基础上提出了负乘幂本构模型,它能够通过调整一个参数实现曲线形式的变化,从而体现出土体应力-应变关系的多样性;负乘幂模型采用前面提及的思想来获取参数,经过推导得到了该模型的切线模量公式。通过比较,证明负乘幂模型能够更好地与试验曲线吻合。     

细粒含量对饱和砂土动弹性模量与阻尼比的影响研究

利用GDS循环三轴试验系统,进行一系列不同细粒含量砂土的不排水动三轴试验,研究细粒含量对饱和砂土动弹性模量与阻尼比的影响。试验结果表明,砂土的动弹性模量随细粒含量的增加而减小,但当超过细粒含量的临界值30%后,变化趋势则相反;阻尼比随着细粒含量的增加呈现先增大后减小的趋势,其细粒含量的临界值也为30%。当细粒含量小于30%时,砂土的动力特性主要由粗粒决定,粗粒间形成的骨架孔隙比随细粒含量的增加而增大,相同应变水平下抵抗变形的能力随之减弱,从而使动弹性模量减小。同时,土颗粒间接触点的减少使应力波在土中传播速度变慢,使得土体对动荷载反应的滞后性增强,阻尼比随之增加;当细粒含量大于30%后,砂土的动力特性主要由细粒决定,细粒间孔隙比随着细粒含量的增加而减小,从而使砂土的动弹性模量与阻尼比呈现出相反的变化趋势     

地基沉降大变形计算方法的关键问题研究

针对大、小变形法地基沉降量结果的差异问题,从大变形应力和应变度量、本构关系以及本构参数等概念的角度进行探讨。在连续介质力学有关原理基础上,先后研究了基于Green应变、Almansi应变和自然应变的地基大变形沉降量计算式。基于欧拉应力--Almansi应变对、欧拉应力--自然应变对的大变形法压缩本构关系整理方法,以及大、小变形法切线体积压缩系数之间的转换方法等。理论分析和算例分析结果表明,遵循该转换关系的条件下,同一问题所得的大、小变形法最终沉降量结果是相同的,忽略该转换关系将导致大变形法沉降量计算结果偏大或偏小于小变形法的结果,这也为合理确定大变形法本构参数提供新的参考。