主动围压下花岗岩动态力学特性与本构模型研究

为了研究花岗岩在不同围压、不同应变率下的动力学特性与本构行为,利用改进的分离式霍普金森压杆（SHPB）,对其进行了试验测试,并将损伤统计理论引入鲍埃丁模型,对所得到的本构模型与试验数据进行拟合分析,进而探讨模型中各参数对应力-应变曲线的影响。结果表明:围压和应变率都能提升花岗岩的抗压强度,两者均与试样动态强度增长因子呈正相关,且围压的存在提高了岩石的塑性特性,应力-应变曲线上出现塑性屈服平台;主动围压下,试样的弹性模量有一定的提高,但总体上未见明显的率效应和围压效应;本文所构建的模型预测结果与不同围压下试样的应力-应变曲线均有较高的吻合度,可为相关工程设计与施工提供一定参考。     

不同应变率单轴加载条件下页岩的各向异性力学行为

基于静载条件下的常规力学试验可以证明,页岩层理面的存在是导致其力学行为各向异性的主要原因,而应变率的变化势必也影响着页岩各向异性特征的变化。为探究应变率对页岩各向异性力学行为的影响,分别在10-4 s-1、5×10-4 s-1、10-3 s-1和10-2 s-1 4种应变率条件下对不同层理角度的页岩进行单轴压缩力学试验。研究表明:（1）页岩弹性模量的各向异性程度随应变率升高而减弱,泊松比的各向异性程度受应变率的影响不明显;（2）页岩峰值强度随应变率升高而增加,其中45°~60°试样应变率敏感性最强,页岩的强度各向异性度随应变率升高而降低;（3）随着应变率升高,层理面对页岩破坏模式的控制作用得到削弱,破坏模式的各向异性程度减弱。总体而言,页岩的各向异性力学特征随应变率升高而减弱,研究结论有助于页岩力学行为的深入理解。     

地铁深基坑施工扰动下邻近管线安全评价及保护措施

为研究深基坑施工对邻近管线影响程度,判断其安全度,并提出保护措施,以厦门地铁1号线某车站深基坑为依托,考虑土体小应变、地层不均匀分布及土-管线刚度差异等特性,建立三维有限元模型,并以管线沉降的实测值与计算值进行对比,验证计算方法的合理性,在此基础上,分别研究不同材质、直径的管线在基坑开挖过程的变形及内力,对不安全的管线提出不同保护方案,通过数值模拟选择最优保护方案。研究表明:管线的变形和轴力变化受基坑施工三维时空效应的影响显著,最大变形部位与地形最大变形区域一致;以管线允许转角、最大拉力的安全控制标准值为依据,判断DN1000的混凝土给水管处于不安全状态,最后采用的保护方案为:全长管线四周进行2 m×2 m的注浆加固,同时在主要沉降段的管线两侧打入各两排预制管桩。     

地下综合管廊穿越地裂缝变形与受力特征研究

以西安市昆明路地下综合管廊穿越f3地裂缝为研究对象,基于有限元数值模拟分析了地裂缝错动作用下分段地下综合管廊的变形与受力特征。结果表明:地裂缝错动作用下地下管廊顶板竖向沉降变形整体上呈现反“S”形特征,其变形量随地裂缝错动量的增大而增大;管廊结构纵向变形大致可划分3个变形段即下盘翘曲变形段、不均匀沉降段和上盘整体沉降段;在管廊设计使用寿期100 a内地裂缝错动量为50 cm时,管廊接头部位顶板的水平位移在地裂缝带处达到峰值,为4.1 cm,而底板水平位移为3.2 cm,管廊接头部位易发生张开、错位破坏现象,应予以加固;在地裂缝带附近,上盘管廊底板的接触压力减低至0,存在底板脱空现象,应预留注浆孔便于必要时进行注浆加固处理,而下盘管廊底板的接触压力则有明显增大的趋势;当地裂缝错动量超过20 cm时管廊结构顶、底板的拉应变超过了混凝土的极限拉应变,管廊变形破坏模式主要为拉张破坏。研究结果可以为西安市及其他地裂缝发育区地下综合管廊穿越地裂缝带的结构设计提供科学依据。     

回采工作面围岩采动应变场-渗透系数场耦合

采动岩体变形与渗透特性是工作面突水防治研究的基本问题。采用理论分析和数值模拟计算方法,分析了岩石变形-渗透特征及其三维定量关系,研究了煤炭开采中回采工作面围岩应变场、渗透系数场分布及其控制因素。研究结果表明,采动岩体渗透性变化主要取决于应变状态及应变增量,且随着垂直于裂隙的张应变的增加而增加;工作面后方垮落带和煤壁边缘的剪碎带产生剧烈的采动拉伸变形,渗透系数较采前显著增大,而支承压力区和整体移动带岩层产生较大的采动压缩变形,渗透系数较采前明显减小;工作面围岩垂向渗透系数较水平渗透系数增加的幅度及增加区的范围小,但对水体下采煤工作面涌水起主导作用。加快工作面推进速度、减小工作面斜长和采高能降低采场围岩渗透系数增加幅度,并将渗透系数场变化范围局限在采区附近,能有效减小采动对原始煤岩层渗透性的影响。      

海水位上升条件下软土地基竖向位移数值模拟分析

涨潮过程中海水水位上升会对地基竖向位移产生显著影响。本文以某填海区为工程背景,就地基在加固后受渗流作用的情况建立数值模型,对地基竖向位移进行模拟并分析其影响规律。结果表明:(1)初始水位时,地基处于稳定状态,竖向位移在较小范围内波动,在水位上升过程中,竖向位移在水位上升初期增幅较大,之后增长速率趋近于零。(2)海水水位逐渐上升,通过数值模拟得出孔隙水压力沿渗流方向呈阶梯式递减,不同水位峰值均出现在地基临水面坡顶处,应力集中现象明显,土体应力初期变化显著,后期趋于平稳。(3)地基在沉降过程中经历"平衡一发展一极限"三个阶段。 更多还原     

淮南深部地球物理实验场重力噪声水平初步分析

利用淮南深部地球物理实验场地下848 m巷道内的Burris弹簧重力仪和地表LCR-ET20弹簧重力仪同期连续重力潮汐观测资料,对实验场地表和地下重力噪声水平进行了初步分析.分析结果表明在频率小于1.70 mHz(对应周期约为9.8 min)时,地下重力噪声水平都要比地表低;特别是在重力仪敏感的信号频段(周期大于3h的信号频段),地下848 m巷道内的重力噪声水平要比地表低约2个数量级,充分验证了实验场地下观测环境具有低重力噪声水平的超静特点.实验结果证明淮南深部地球物理实验场地下848 m巷道可为深地多物理场观测提供超静观测环境,为检测微弱地球物理场信号提供绝佳观测条件.     

2004年印尼8.7级强震前昌黎台的远场电性异常特征探讨

分析了在2004年12月26日印尼8.7级地震前河北昌黎台记录到的自然电位及电场异常, 结果显示昌黎台自电位、 电场正常时段观测到的半日、 半月潮汐波周期变化在震前1个多月发生畸变, 周期消失, 变化幅度相应减小, 震后快速恢复, 且潮汐波记录比震前正常时段更加清晰。 该台地电阻率的观测结果显示起始下降变化比较平缓, 震前一周左右, 变化加剧, 出现多次阶变。 究其原因, 在强震发生前断层的蠕滑作用导致孔隙压力变化, 产生一种可以在岩石中传播的应变波, 由于台站下方岩土层对小应变信号具有很好的放大作用, 所以记录到了这种小幅度的应变波, 也就是远场的静态应变效应。 随着地震临近, 应力作用加强, 远程应变波引起台站下方水位、 水化学性质以及岩石孔隙度、 渗透率等的改变, 导致电阻率、 电场大幅度的阶变, 这反映了远场应变波的动态效应。 当然就异常幅度而言, 应变波的效应还嫌弱一些, 因此昌黎台异常变化可能还叠加了震源区激发的电磁波。     

用GPS时间序列获取中国大陆微动态应变场

基于中国大陆GPS观测在国际地球参考框架（ITRF）获得的站点位置,由三角形法通过反演逐年推算中国大陆年微动态应变场. 结果显示,研究区年微动态应变场大致以南北地震带为界. 西部地区存在方向大体一致的年主压应变优势分布方向, 方向自西向东、 由近南北向转为北东向,与近代应变场的方向一致,表明西部地区变形主要是由印度板块向北推进和西伯利亚地块相对南推形成的,且整体上仍是新构造运动的继承;东部大部分地区不存在年主应变的优势分布方向.年最大剪应变在不同地区差别很大,变化范围从4.13times;10-8~7.0times;10-10, 总体上西部大于东部. 同一区域年最大剪应变的多年变化表明,西部变化大,东部变化平缓. 年面膨胀显示,研究区大部分为压缩区,且同一区域的多年变化平缓.      

GPS地壳形变监测网应变解算方法与程序设计

分析了在平面直角坐标系和大地坐标系内解算应变的方法及其特点,并以Matlab为开发平台,研制出一套在平面直角坐标系和大地坐标系中解算应变的程序GPSstrain。利用GPS监测网测站位移(速率),该程序能够解算剪切应变(γ1、γ2)、面应变、块体旋转、主应变及其方向、最大剪切应变及其方向,同时也可解算出这些应变分量的误差。另外该程序还具有高斯投影解算功能,根据各测站坐标能够自动形成所有的Delaunay三角形,并以图形方式显示。最后以实际算例给出了该解算程序的部分结果,并进行了初步的分析和讨论。