复杂应力条件下掺砾黏土真三轴试验

采用新型真三轴仪器,对掺砾黏土进行了复杂应力条件下加载试验,近似模拟了土石坝填筑期心墙土体单元的加荷过程。试验结果表明,由于土体单元处于复杂应力状态,即使是单向加载这样的简单加荷应力路径,在不同应力方向上的应力和变形也都呈现显著的应力各向异性。土石坝应力变形分析中坝体单元处于三向应力条件下,由于加载引起的应力各向异性对心墙乃至整个坝体的应力变形规律都有较大影响,合理的本构模型应该能够反映并描述这种复杂应力状态下的应力各向异性。     

粉状煤系土的物理力学特性

采用不同天气下的原位及室内试验方法,对广东云浮地区粉状煤系土的工程地质性质进行了测试,系统研究了煤系土的物理力学特性,重点论述了粉状煤系土不同干密度、不同含水率下抗剪强度和现场静力触探比贯入阻力的变化规律,提出了粉状煤系土的多项强度指标,建立了具有实用参考价值的经验性公式。研究结果为合理评价粉状煤系土的特性、路基处理和边坡处治提供理论依据,具有一定的实际意义。     

冷冻管直径对冻土冻结影响规律的试验研究

近年来冻结施工方法越来越多地使用在城市土木工程施工中,但由于受冻土冻结理论基础的缺失和研究方法的局限,长时间以来人们对冻结法的设计始终没有找到较为理想的方案,参数变量选取遇到很大困难,同时在施工阶段没有较为标准统一的技术规范参照,使得该工法的实际应用往往出现工程量浪费、施工混乱和工程质量无保障等情况,而其中冷冻管直径是主要影响参数。通过同轴管土体冻结试验的研究,采用不同直径的冷冻管进行冻结试验,利用Fluent模型分析冻结过程的温度场分布规律,确定了最优冷冻管管径的选择方法,为冻结法的设计及施工提供依据。     

北京王四营地区土体旁压模量与压缩模量关系初探

城市化进程的加快,产生了人口密集、交通堵塞、资源短缺等诸多问题,城市空间需求增长与地面空间有限的矛盾日益突现,地下空间的开发利用越来越受到重视.北京交通网的建设已通过建设地铁线网、地下停车场和地下交通换乘枢纽形成地下交通系统,缓解了地面空间、环境资源对交通网的限制.以地下输送的高效率支持地下、地上各功能设施运转的高效率,局部地下空间利用已经超过50 m.为了使地下空间开发利用安全稳定,提供所需的岩土体物理力学参数(特别是50～100 m深度)具有重要的意义.北京王四营地区土体旁压试验,获取了0～100 m深度内黏性土及粉土力学性质,并在相同深度采取原状土样进行室内土工试验,分析了旁压模量和压缩模量随深度变化的相互关系,并用数理统计方法总结出二者的定量关系,为王四营地区100 m深度地下空间的利用提供可靠的力学参数.     

某水电站坝基挠曲破碎带工程力学特性试验研究

膝状挠曲破碎带是某水电站坝基的主要工程地质问题。破碎带岩性为完整性较差的碎裂、碎屑软弱砂岩,并呈现孔隙式胶结接触,其工程力学特性对坝基变形和稳定存在巨大影响。基于破碎带砂岩组织结构疏松、含水率较高、物理力学性能较差等特点,首先开展了基本物理特性试验分析,认为岩石微细观结构复杂、渗透特性较好,属小孔隙率砂岩。其次,开展了室内常规和现场力学特性试验研究;最后,在宏观力学参数确定的基础上,探讨了破碎带对工程作用的响应及影响。结果表明,破碎带岩石内部结构破坏严重,矿物成分主要为石英、长石、绢云母等,化学成分以SiO2为主,但化学侵蚀并不显著。常规剪切曲线呈现出明显的4阶段特征,三轴压缩试验破坏机制为塑性剪切破坏,表现出强度低、延性扩容明显、出现屈服平台等特征,且碎裂岩强度略高于碎屑岩;现场试验表明岩体变形均匀,变形模量较低,处于60～630 MPa;地基承载力处于0.8～2.3 MPa。研究成果对该水电站坝基工程有重要的参考价值。     

陕南泥岩三轴压缩蠕变试验及其数值模拟研究

在对泥岩进行室内三轴流变压缩蠕变试验的基础上,确定了泥岩Burgers流变模型本构方程中的各参数数值,描述了陕南勉宁地区泥岩的流变特征。结果表明:随着荷载的增加,泥岩出现明显的三个阶段的蠕变曲线,试块的总体蠕变量较大。利用FLAC3D软件对三轴压缩蠕变试验(围压1MPa)进行了模拟计算,确定泥岩计算机模拟时的流变计算参数。在此基础上,分别对泥岩不同围压和不同试件形态状态下的三轴压缩蠕变试验进行了数值模拟计算,结果表明:圆柱体试件的应变量数值整体小于立方体试验试件的应变量数值。     

庐枞丘陵区某铁矿包气带污染预测评价

以铁矿为代表的金属矿山在选矿与生产过程中会形成含有多种重金属的污废水,一经泄漏,首先对包气带形成污染;而庐枞丘陵地区第四系松散层较薄,包气带防污能力较弱;因此,以包气带污染预测为基础,开展包气带防污能力的研究,对后期地下水污染的防治与保护都有重要意义。本文以安徽省丘陵地区某铁矿为例,通过渗水试验评价包气带防污性能,并采用数值法分别进行饱水与非饱水渗透条件下的污染预测评价,为其它类似地区提供了可借鉴的方法和理论。     

中国高放废物地质处置缓冲材料大型试验台架和热-水-力-化学耦合性能研究

缓冲材料作为高放废物深地质处置库中一道重要的人工屏障,与高放废物容器和处置库围岩直接接触,在高放废物衰变热、辐射作用和地下水等影响下产生复杂的热-水-力-化学耦合作用,为了验证缓冲材料是否能长期有效地发挥其屏障材料的作用,核工业北京地质研究院利用高庙子钠基膨润土组装并运行了模拟中国高放废物地质处置室 尺寸的大型缓冲材料膨润土试验台架（China-Mock-Up）。建立了缓冲材料试验台架的安装和试验方法,依据实测数据和理论分析,揭示了热-水-力-化学耦合作用条件下膨润土中的相对湿度是在加热器的热效应和外部供水的湿效应共同作用下发生变化的,压实膨润土中应力的变化主要是由于膨润土遇水膨胀和加热器的热效应引起的,试验验证了模拟高放废物地质处置室内加热器（废物罐）运行初期的位移过程,为缓冲材料和高放废物地质处置库的设计提供了重要的工程参数和理论依据。     

端头扩大型土锚的新发展 ——船锚式注浆张开型土锚

作为提高锚固性能的一种有效手段，端头扩大型土锚被广泛应用于实际工程。介绍了端头扩大型锚杆的各种扩孔方法，重点阐述一种新型的船锚式注浆张开型土锚。带有锚抓的新型土锚，不需要专门的扩孔机械，在注浆作用下能连续完成端头扩张与灌浆，具有施工方便、锚固面大、效果好等优点。通过对土锚进行张开试验，证明了在上海等软土地区通过灌浆压力使锚抓张开并形成扩大头是能够实现的。     

“00.7”北京特大暴雨模拟中气象资料同化作用的评估

针对2000年7月4～5日北京地区的一次特大暴雨过程(24 h降水量达240 mm),文中利用MM5/WRF三维变分系统和MM5非静力模式,对此次特大暴雨过程中的各种气象监测资料(地基GPS大气柱水汽含量、常规探空、高空测风、地面常规观测和地面自动气象站)的同化作用通过观测系统数值试验进行了评估.结果表明与传统的客观分析方案相比较,MM5/WRF三维变分同化系统可直接引入非常规地基GPS大气柱水汽含量监测资料,提供更好的大气初始分析场.在三维变分同化方案下,各种大气监测资料均对改进此次特大暴雨模拟有不同程度的贡献,其中,常规探空和高空测风监测资料对改进预报结果的影响最大,地面常规观测和地面自动气象站观测资料作用次之,地基GPS大气柱水汽含量资料在与其他大气监测资料相互优势互补后,可很好地改善模式大气的分析质量,通过三维变分同化技术在区域数值天气预报模式初始场中引入地基GPS大气水汽监测网资料,使此次强降水个例的6 h和24 h测站降水预报的TS评分值在1,5,10和20 mm预报检验阈值下分别提高了1%～8%.研究结果对利用三维变分数值系统,评估气象监测网资料在改进高影响天气事件预报中的作用有借鉴意义.