溶槽水位波动对隧道衬砌的力学影响模拟分析

岩溶隧道通常面临季节性溶槽水位波动带来的水害风险,文章结合工程案例,通过数值模拟,量化分析不同水位和不同位置溶槽蓄水对隧道衬砌受力影响,以揭示隧道水害风险的发生机制和演化特征,主要结论：（1）溶槽在季节性强降雨时发生水位波动,隧道外水压力变化频繁,导致隧道衬砌内力变化显著;水位升高时,结构受力恶化,安全性大幅削减,其中拱顶、边墙仍以小偏心受压模式承载,而隧底部位承载模式由小偏心受压逐步发展为大偏心受压;高水位时衬砌结构存在开裂、破损的风险;（2）边墙部位溶槽蓄水对隧道造成偏压水荷载,边墙安全系数最高下降1.1;地下水位上升,偏压水荷载逐渐演化为均布水荷载,结构受力影响差异性逐渐减小;（3）季节性强降雨来袭,加强泄水降压是解决水头上升、水压过大致使衬砌破坏的关键,并重点关注边墙、隧底衬砌结构安全。     

《世界地震工程》征稿简则

《世界地震工程》是由中国地震局主管、中国地震局工程力学研究所与中国力学学会共同主办的,地震工程科学领域的建筑工程和其他土木工程结构抗震、防震和减灾的专业科技期刊。1985年正式创刊,季刊,每季末月20日出版。科学出版社出版,国内外公开发行。本刊系中国自然科学核心期刊、中国核心期刊(遴选)数据库源刊、中国科技论文统计源刊。该刊既是地球科学类核心期刊(中国科技期刊引证报告(核心版)),同时也是建筑科学类核心期刊(中文核心期刊要目总览)。     

基于单轴压缩试验的钻孔应变仪岩芯力学性质的研究

采用室内岩石力学试验方法—单轴压缩试验,对江苏省钻孔应变仪岩芯试样进行单轴压缩试验,通过应力-应变曲线特征和变形特性获取了钻孔岩芯的力学参数,定量化地了解和掌握钻孔岩芯性质;在观测资料的基础上计算面应变耦合系数,对比研究试样的单轴抗压强度和弹性模量与面应变耦合系数的关系。结果表明,弹性模量E对面应变耦合系数A有显著的影响,随着岩石弹性模量的增大,面应变耦合系数呈线性增长,二者具有很好的相关性。      

颗粒物质力学及其在工程地质领域中的应用初探

由碎散物质组成的地质体失稳流滑大变形所致的地质灾害严重影响国民经济发展和人民生命财产安全,绝大多数造成此类地质灾害的对象属于颗粒物质,而地质灾害与颗粒物质力学的交叉融合一直以来都是软物质物理学和工程地质科研工作者的努力方向之一.颗粒物质是由大量离散颗粒组成的复杂无序体系,其力学特性极为复杂,根据颗粒的运动状态可以表现出...     

三维弹塑性接触有限元滑坡稳定性分析

为了准确评价碎石土滑坡的稳定性,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探和室内外的物理力学试验,采用三维弹塑性接触有限元算法计算碎石土滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡的稳定性。研究结果表明,采用三维弹塑性接触有限元强度折减法计算碎石土滑坡的稳定性系数,可以考虑滑坡体的空间效应,使计算结果更加精确;在碎石土滑坡变形解体破坏过程中,在空间上滑体塑性应变和滑面上岩土体抗剪强度的发挥程度是不一致的;根据三维弹塑性接触有限元算法计算的滑面接触摩擦应力计算二维剖面碎石土滑坡稳定性系数的方法比较适宜于该类型滑坡稳定性的分析评价,能够比较客观、准确地反映滑坡所处的实际状态。      

考虑非饱和粘性土含水量变化的地铁隧道围岩土体稳定性分析

含水量是非饱和土力学性质的重要控制因素,非饱和粘性土是北京地铁苏州街车站隧道的主要围岩土体类型,应用钻孔取样的方法取得隧道周边区域内的土体系统样本,通过三轴试验和含水量测试建立了非饱和粘性土围岩的变形和强度参数与含水量的相关性,进而明确了该工程场地非饱和粘性土的主要参数与含水量的关系,以此为基础确定了工程场地不同区域的土体力学参数,通过有限元数值分析方法研究了施工过程中的围岩土体稳定性与地表沉降量,明确了考虑土体含水量变化条件下的隧道开挖施工过程中的围岩土体稳定性状况。     

卢氏膨胀岩湿胀软化特性研究

为研究卢氏膨胀岩湿胀软化特性,开展了膨胀性试验和常规三轴试验。并将泡水前后的膨胀岩进行扫描电子显微镜（SEM）试验和氮气吸附（NA）试验。为充分考虑膨胀岩内部颗粒之间的胶结作用和原始结构,试验样品采用原状膨胀岩。试验研究结果表明：膨胀岩吸水膨胀具有明显的各向异性,轴向膨胀率大于径向膨胀率且在1.5倍左右;随着相对含水率的增加,峰值强度呈先快速降低再缓慢降低的变化趋势,弹性模量和黏聚力呈增加趋势;在围压保持不变的情况下,随着含水率的增加,膨胀岩破坏形式由张拉破坏、张剪破坏向剪切破坏转变,并且膨胀岩破坏时表面裂缝增多。微观试验结果显示,泡水后膨胀岩微观结构裂隙比泡水前增多,孔隙发育明显,这是膨胀岩软化的根本原因。     

沉管隧道卵石与碎石垫层力学变形特性对比研究

国内外沉管隧道先铺基础多采用碎石作为垫层材料,目前尚无采用卵石的先例。卵石和碎石在表面光滑度、排列接触方式、颗粒间天然空隙率等物理特性的差异性将影响其力学性能表现。通过物理模型试验和数值模拟计算,对卵石和碎石垫层的力学变形特性进行对比分析。研究表明：（1）两种材料垫层压缩曲线均呈两阶段反弯曲线变化趋势,相同荷载条件下卵石垫层压缩量较碎石高,总体割线模量较碎石低约30%。（2）垫层厚度由0.8 m变为1 m时,卵石垫层割线模量增加了13.0%,碎石垫层割线模量增加了2.2%;卵石垫层力学变形性能对垫层厚度的变化较碎石垫层更敏感。（3）预压荷载由52.5 kPa增加到84 kPa时,卵石垫层割线模量增加了23.5%,碎石垫层割线模量增加了7.6%;预压荷载越大,卵石垫层能更早达到拐点从而表现出更稳定的力学性能;增加预压荷载对卵石垫层整体力学变形性能的改善较碎石垫层更明显。（4）随沟宽增大,垫层模量在前期再压缩阶段出现模量提高,而在全加载期内总体表现为模量降低;在全荷载范围内卵石垫层对垄沟尺寸变化的敏感度低于碎石垫层。（5）碎石垫层的整体力学性能优于卵石垫层,但两种垫层材料对结构沉降和受力状态的影响相对有限;在对施工偏差敏感度充分分析的基础上,卵石可替代碎石作为沉管隧道垫层材料。（6）开展卵石级配试验研究,获取最佳卵石级配,是未来研究方向。     

地球化学基准与环境监测实验室分析指标对比与建议

全球高质量一致性地球化学基准数据和建立全球地球化学一张图平台,是持续监测全球环境变化的定量参照标尺。本文通过对中国、欧洲、美国和澳大利亚汞、镉、钨地球化学数据对比和中国同一实验室间隔15年两次分析数据对比发现:镉元素在不同实验室和同一实验室间隔15年分析的数据是一致的(相关系数0.96),汞元素一致性较差(相关系数0.74),钨元素不具有可比性(相关系数0.56)。镉元素分析结果的高度一致是因为分析方法相同的和检出限相近;汞元素一致性较差,特别是低含量汞存在显著差异,是因为分析方法不同和检出限不同;钨元素在不同实验室不具有可比性是因为实验室分析方法存在显著差异。环境变化量必须大于野外采样误差(REsmpl)和实验室重复样误差(RDlab)之和(RCenv>REsmpl+RDlab),才能确认观测点发生了环境显著变化。因此,必须将采样误差和实验室分析误差降到最低。本文提出实验室分析的6点基本要求:①原始样品过10目筛,使用无污染加工到粒度小于200目;②使用成熟的多方法分析71种元素+其他指标,其中主量组分以玻璃熔片X射线荧光光谱法(XRF)分析为主,微量元素以四酸分解样品,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)为主要分析技术,配合其他特殊分析方法;③分析检出限必须低于地壳克拉克值,报出率不低于90%;④使用的标准物质必须具有涵盖所有分析元素的认定值;⑤实验室重复样分析相对误差含量小于3倍检出限RD≤40%,大于3倍检出限RD≤20%,主量元素、铁族元素和重金属元素重复样分析相对误差RD≤20%;⑥主量组分SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2、P2O5、H2O^+(结晶水)、有机碳、CO2、SO2等15项,或SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2、P2O5、LOI(烧失量)等12项加和为99.3%~100.7%。     

土石混合体工程地质力学特性及其结构效应研究

土石混合体是一种土-石混杂、分布广泛、性质特殊的地质体,也是众多山区滑坡的重要载体.复杂的土-石结构组成是此类介质物理力学特性复杂、难以把控的关键.本文通过多尺度宏-微观室内和现场物理力学试验与模拟,对土石混合体的强度特性、变形特性和渗透特性及其结构控制机理展开了深入研究,系统阐明了含石量、块石形状、基质组分、土-石级配等关键结构因子的制约规律,进一步揭示了土石混合体强度和变形特征随机性的土石结构控制规律,提出了不同结构状态下强度参数的正确获取方法;研究了不同含石量土石混合体的非线性渗透特性,获得了非线性渗流计算模型及其抗渗变形优化设计方法,为全面建立基于真实土石结构和非线性本构关系的新一代土石混合体滑坡预测预警体系提供一定的理论支撑.