Slope stability FEM analysis and retaining wall design: a case study of clinker in Benxi of Liaoning

Stability is always the most important problem after high slope was excavated. The study analyzed the stress and strain inside the slope by Finite Element Method (FEM) and carried through stress distribution and failure zone, then analyzed the stability of the slope using three different methods and came to the conclusion that it is in unstable condition, so the designed retaining wall was put forward which makes the slope stable.     

断层周围的弹塑性区及其地质意义

采用弹塑性有限单元方法 ,通过模拟符合实际状况的逐步加载过程所引起应力场和塑性形变区的研究 ,得出如下结果 :①在塑性或韧性剪切形变情况下 ,断裂或形变带的共轭剪切角往往大于 4 5° ;②在双向挤压应力条件下 ,先存断裂的前缘部位没有拉伸应力存在 ,但可能有伸展形变发生 ;③与最大主压应力夹角为 3 0°～ 90°的断层前缘是偏应力的优势方位 ,容易发生塑性剪切形变 ,特别是夹角为 60°左右的断层是最易发生新的构造活动的断层 ;④多数断层两侧一定范围内以及断层内部是相对的低应力区。这些应力的低值区 ,非常有利于矿液和油气的运移、聚集和成藏。     

埋深对恐龙化石的影响效果研究

已发现的恐龙化石大多数埋藏在不同深度的地层中,不同埋深化石所受风化破坏程度不尽相同。为深入研究恐龙化石的风化机理,探究恐龙化石的保护措施和方法,重点分析埋深产生的侧向压力对恐龙化石强度和破坏特性的影响。通过有限差分软件FLAC3D进行数值模拟,揭示埋深因素对恐龙化石保存的影响程度。试验结果表明:围岩对恐龙化石施加的侧向压力是影响恐龙化石变形和强度特性的一个重要因素。在弹性变形阶段,恐龙化石的初始强度、峰值强度随侧向压力的增大而不断增大。当应力超过了恐龙化石极限强度后进入塑性变形,其初始强度、峰值强度逐渐减小,最终达到残余强度。     

Development of the ultrasonic measurement technique and its application in the observation of rock mass stability

Summary A method of measuring ultrasonic wave properties in rocks during the complete stress-strain process is described. The relevant experimental laboratory study, to reveal the change of the amplitude spectrum parameters with strain (or stress) has been carried out. A preliminary study was conducted on the application of the ultrasonic measurement technique at a belt conveyor roadway of the north wing in Baodian coal mine, Shandong province. A borehole ultrasonic device with dry coupling was developed to provide better coupling and more accurate measurement data in comparison with those of a water coupled situation. Based on the interrelations between the complete stress-strain properties of specimens and their wave properties, the structural properties of surrounding rocks, the range of yield zones, and the change of stresses within the rocks surrounding a roadway which was subjected to mining influence of upper longwall face were analysed. Amplitude spectrum parameters were used to give a better prediction of the physico-mechanical state of the surrounding rocks.     

密肋复合墙体非线性数值分析及抗剪承载力研究

结合课题组前期的研究成果,通过对墙体中不同材料的本构模型、墙体中裂缝、多种材料的联结以及墙体边界条件的研究与探讨,运用通用有限元程序ANSYS对密肋复合墙体进行非线性有限元分析;并在试验结果与有限元模拟的基础上,依据极限平衡理论,建立起来复合墙体的斜截面抗剪极限承载力公式。理论分析与试验研究表明:复合墙体非线性有限元模型能够较好地模拟墙体内力和变形发展的全过程,描述裂缝的形成和扩展,对于实际工程和科学研究具有足够的精度;墙体斜截面抗剪承载力公式与实测值吻合较好,具有一定的精度,满足工程设计需要。     

粗粒土大三轴试验研究综述

自然界中广泛分布粗粒土,其具有压实密度大、良好透水性、抗剪强度高、沉降变形小、不易产生地震液化等优良的工程特性,已被广泛运用于土石坝工程建设中。本文在阅读大量参考文献的基础上概括和总结了粗粒土大三轴试验研究进展情况,包括抗剪强度、变形特性、应力-应变关系特性、试验中的若干问题,并结合已有认识,提出了笔者一些自己的思考,指出了今后关于粗粒土的研究方向。     

考虑应变局部化的粗粒料剪切损伤力学机制

针对粗粒料的应变软化、剪胀等力学特性,通过考虑以剪切带为标志的应变局部化现象,建立了具有广泛适用性的剪切损伤力学模型。损伤模型采用了包体理论中的剪切带数学简化,基于应变等价原理、Weibull分布,推导了粗粒料的应力-应变关系方程。从剪胀作用的机制出发,提出可以描述剪胀弱化的轴向塑性应变和体积塑性应变的非线性函数关系。结合粗粒料三轴压缩试验中的伺服过程,提出了基于遗传算法的损伤模型参数确定方法。通过开展不同围压下的粗粒料三轴压缩试验,对剪切损伤力学模型进行验证,进一步分析了参数演化对粗粒料强度和变形特征的影响。研究结果表明,考虑应变局部化特征的剪切损伤力学模型可以高精度的模拟粗粒料的应变软化和剪胀等特征,有效揭示剪切带内部变形对试样整体宏观变形的影响机制,模型中剪切带参数和围压的关系与粗粒料细观机制一致,计算得到强度组成与颗粒破碎、重组特征较为吻合。     

考虑应力变化速率的岩石脆性评价指标

脆性作为岩石的重要的力学指标,对深部岩体性态评价以及灾害预防具有重要意义。岩石应力−应变曲线能够很好地表征岩石的脆性。考虑到现有基于应力−应变曲线的脆性指标大多都只对曲线的一部分进行分析,且少有指标能够准确地应用于岩石II类曲线中,对整体判断的缺乏可能会导致工程应用上适应性及可靠性不足的情况。针对现有脆性指标普遍存在的物理意义模糊、评估结果与岩石脆性的关系非连续等问题,综合考量岩石应力−应变曲线中峰前应力上升速率、峰后应力跌落速率以及峰值点应变值对岩石脆性的影响,提出了一种物理意义明确、计算结果与岩石脆性之间的关系是单调且连续的岩石脆性指数计算方法。选取国内外常用脆性指标对锦屏II级水电站大理岩和某铁路隧道花岗岩、变质砂岩以及片麻岩的单轴压缩试验数据进行脆性评价后进行比较,验证了指标的适用性。进一步将提出的指标应用于常规三轴试验条件下大理岩脆性分析,结果表明,该指标不仅能够量化和分类不同岩石的脆性特征,还能表征围压对岩石脆性的抑制作用。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。     

煤系沉积岩应力–应变与应变–渗透率特征

通过对济宁三号煤矿岩样进行现场采取和室内试验分析,探究对开采有威胁的3煤层顶板砂岩和红层的渗透率特征。试验结果表明,中粗砂岩的渗透率最大,泥岩样的渗透率相对较小;应力对岩石的渗透率有很大的影响,主要体现在节理的法向闭合和剪胀效应,其中应力剪胀能显著地改变岩石节理的渗透性;岩石应变渗透率曲线,表现出渗透率峰值"滞后"的特点;在岩石处于弹塑性阶段时候,渗透率的变化剧烈且具有不可预测性,然而岩石渗透率与体积应变有很好的一致性。通过对实验结果的归纳总结,本文将岩石在全应力应变过程中渗透率变化划分成5个阶段:微裂隙压密闭合阶段、微裂隙随机扩展阶段、裂隙扩展贯通阶段、裂隙错动充分发育阶段和裂隙二次闭合阶段。