基于充分浮力理论的有效应力原理公式推导

有效应力原理奠定了土力学的基础,具有十分重要的地位,而学术界对有效应力原理的推导过程争论较多。为揭示有效应力原理所蕴含的物理力学本质,阐明基本概念、澄清认识上的误区,以饱和土体为研究对象,通过“充分浮力作用”的概念,从一个新的角度推导了土体在自重和外载作用下有效应力原理公式的得出过程,分析了“忽略颗粒接触面积从而推得有效应力原理公式”这一公认方法的不妥之处;根据有效应力原理的本质,提出了一个关于饱和岩石、混凝土有效应力原理的简明修正方法,通过该修正方法得出的有效应力公式与前人的研究成果有较好的吻合。     

基于DDA的裂隙岩体非饱和渗流应力耦合模型研究

岩体饱和–非饱和渗流、应力耦合作用对工程岩体的强度和稳定性有十分重要的影响。目前对于裂隙岩体饱和渗流应力耦合的研究取得了一些进展,但在很多工程领域不能简单地采用饱和渗流分析。根据DDA力学计算和非饱和渗流计算原理,提出了新的基于DDA方法的非饱和渗流应力耦合模型。并给出了在库水位骤降工况下的边坡水力耦合算例,其计算结果显示在库水位骤降情况下：考虑水力耦合且库水位下降较快时的安全系数要小于库水位下降慢时的安全系数;考虑水力耦合的边坡稳定安全系数要小于不考虑耦合时的安全系数。仿真实验和工程应用表明其计算成果是符合实践规律的。     

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。     

岩土体物理力学参数对岩质滑坡稳定性的影响

采用有限元-极限平衡法研究了含软弱滑动带的岩质滑坡滑动体、滑动带和滑床的密度、弹性模量和泊松比及滑动带的抗剪强度对滑坡稳定性的影响。结果表明:滑床密度、滑体及滑动带的弹性模量、滑动带及滑床的泊松比和滑动的抗剪强度指标与滑坡稳定性系数呈正相关关系,而滑体及滑动带土体密度、滑床的弹性模量和滑体的泊松比与滑坡稳定性系数呈负相关关系;软弱滑动带的抗剪强度对滑坡稳定性的影响最显著,其次为软弱滑动带的泊松比和滑床的弹性模量,其他参数的影响相对较小。     

我国红黏土物理力学性能研究现状及展望

采用文献综述研究方法,梳理了红黏土研究成果并进行了评述,对红黏土的物理力学性质进行了归纳和总结,对红黏土的性能改良研究成果进行了汇总,指出红黏土的物理力学性能的差异性根源在于微观结构的个性差异存在,红黏土性能改良的困难在于红黏土的水敏性和热敏性,红黏土性能改良的关键在于控制其含水率。最后指出了研究不足在于普适性理论和知识体系没有构建,改良方法和技术探究应该加强,展望了红黏土性能改良的物理—化学—生物耦合作用的机理及复合技术开发和应用的研究。     

橡胶砂弹性动力学参数的弯曲-伸缩元试验研究

橡胶砂作为一种廉价环保的土工材料,应用前景十分广阔,关于其力学特性的研究具有重要意义。采用弯曲–伸缩元法对橡胶砂进行了剪切波和压缩波联合测试,分别采用离散频率扫描法和初达波法确定了剪切波和压缩波的传播时间,进而得到其弹性动力学参数:初始剪切模量、侧限模量和泊松比,分析了橡胶含量和围压对橡胶砂弹性动力学参数的影响。结果表明:在同样围压下,随着橡胶含量的增加,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐减小,初始泊松比逐渐增大;在同样橡胶含量下,随着围压的增大,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐增大,初始泊松比逐渐减小。最后,在此基础上进行了两种因素耦合效应的分析以及相关力学机制的探讨。     

黏土岩温度-渗流-应力耦合特性试验与本构模型研究进展

高放废物处置库、垃圾填埋场等工程中常常涉及到温度场（T）、渗流场（H）和应力场（M）的耦合作用的问题。从试验和理论模型两个角度综述国内外黏土岩温度-渗流-应力耦合特性的研究进展,主要包括其传热特性、温度影响下的渗流特性、变形、强度、蠕变特性。在此基础上,重点分析了黏土岩水-热迁移模型以及热-力耦合本构模型的适应性。基于上述认识,通过试验研究了比利时Boom clay在温度作用下的强度、渗透性、蠕变性等特征。结果表明：随着温度升高,Boom clay的强度有所降低,渗透性显著增强,蠕变速率明显加快。提出了适用于Boom clay的THM耦合弹塑性损伤模型,计算结果验证了模型能合理反映温度的影响。最后,探讨了黏土岩THM耦合机理研究的不足和今后的研究方向。     

On Continent-Continent Point-Collision and Ultrahigh-Pressure Metamorphism

Up to now it is known that almost all ultrahigh-pressure (UHP) metamorphism of non-impact origin occurred in continent-continent collisional orogenic belt, as has been evidenced by many outcrops in the eastern hemisphere. UHP metamorphic rocks are represented by coesite- and diamond-bearing eclogites and eclogite facies metamorphic rocks formed at 650-800℃ and 2.6-3.5 GPa, and most of the protoliths of UHP rocks are volcanic-sedimentary sequences of continental crust. From these it may be deduced that deep subduction of continental crust may have occurred. However, UHP rocks are exposed on the surface or occur near the surface now, which implies that they have been exhumed from great depths. The mechanism of deep subduction of continental crust and subsequent exhumation has been a hot topic of the research on continental dynamics, but there are divergent views. The focus of the dispute is how deep continental crust is subducted so that UHP rocks can be formed and what mechanism causes it to be subducte     

鄂东黄石地区三叠纪岩层中发育的重力滑动构造——重力不稳定性在控制构造变形和地质灾害过程中的作用

位于湖北省东部黄石地区制图尺度的近东西向黄荆山向斜和桐梓堡背斜是在印支期造山作用时形成的,主要由古生代及三叠纪沉积岩层序列组成。其中的下、中三叠统包括页岩、泥灰岩、石灰岩、白云质灰岩和白云岩等层状岩系。从构造地质学的观点出发,由下而上可划分为3个力学分层单位或组合,相互间存在有不同的黏度比或相对强度。在大型褶皱翼部,发育一系列中小型褶皱(其振幅从几米至上百米),如屋顶和墙壁状构造、膝状褶皱、平卧褶皱、翻转及叠褶构造等,覆于层理面及低缓角度正断层面之上。详细的三维空间构造解析指出,这些复杂的中小型构造产状和组合样式,与通常的寄生牵引褶皱和大的褶皱关系是相反的,即上层的相对运动或流动指向向斜的槽部,显示重力导致的滑动构造特征。这种滑动构造只是一类继发性的独立构造现象,可以解释为是在重力不稳定性影响下,部分沉积岩层沿着先存的倾斜层理面或拆离剪切带向下坡有限滑动的结果。所发育的特征性构造取决于涉及的岩层及力学分层单位的能干性或相对强度。在大型褶皱翼部岩层向下滑动的尺度、速度及可行性,与层理面的倾斜度及拆离带的厚度、黏度等因素相关。类似的重力滑动构造在中上扬子地区的沉积岩层中常可观察到,同时,地表的滑坡、岩崩及山体垮塌...     

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。