基于Weibull分布的冻结砂岩损伤本构模型研究

冻结岩石的变形破坏特性是冻结法施工过程中的基础力学问题,在荷载作用下不同冻结温度岩石的力学特性和变形特征差异性较大,严重影响冻结壁的安全与稳定。因此,研究冻结岩石的损伤本构关系,对指导冻结法设计与施工具有重要意义。为分析荷载作用下冻结岩石变形破坏的全过程,采用Weibull分布描述岩石材料的非均质性,基于Drucker-Prager破坏准则,建立三轴应力状态下岩石损伤本构模型,结合冻结砂岩三轴压缩试验,重点分析本构关系中均质度系数m、平均强度F₀与冻结温度和围压的变化关系,对损伤本构方程进行修正,并基于此模型研究冻结砂岩的损伤演化规律。结果表明:在相同围压下,随着冻结温度的降低,砂岩峰值强度显著增大,峰值应变减小,压密阶段逐渐减弱,弹性变形阶段斜率增加,岩石脆性破坏特征明显。在相同冻结温度下,均质度系数m和平均强度F₀随围压升高无显著变化,而随着冻结温度的降低,m和F₀分别呈现指数增长和线性增长,说明随着冻结温度的降低,砂岩冻结越充分,内部自由水冻结成冰占比及冰体强度增长幅度越大,尤其在0~–10℃内提升效果显著,冻结作用提高了砂岩的均质性和平均强度。基于不同冻结温度砂岩的力学特性和变形规律,对不同冻结温度砂岩的损伤本构方程进行了修正。依据修正本构模型研究发现,损伤演化曲线能够很好地反映冻结砂岩压缩试验的压密、线弹性、屈服变形及应变软化各阶段的变形特征,验证了模型的合理性。研究结果为低温环境下岩石力学特性研究及地下冻结工程设计施工提供有益的参考。      

基于Burgers模型考虑损伤的非定常岩石蠕变模型

Burgers模型只能描述岩石蠕变的前两个阶段,为了描述蠕变全过程,考虑蠕变参数的时间效应及损伤带来的影响,采用非定常黏性元件取代Burgers模型中串联的定常黏性元件,使其能描述加速蠕变阶段。根据损伤变量的变化特征,假定了一个函数,经过Lemaitre应变等效原理,代入Kelvin模型可得到能描述蠕变衰减阶段的模型。试验数据拟合结果显示,改进的Burgers模型能很好地描述加速蠕变阶段,模型拟合曲线与试验曲线基本吻合,相关系数高,参数取值也在合理范围内;非定常Burgers模型更适合描述不同应力下的岩石蠕变特征曲线。     

水库中几种主要微量营养元素的分布与变动

实验研究了一个中型水库（黄同水库）中几种主要微量营养元素（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ）的存在形态、分布及其季节变动。主要结果为：（１）水库中Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ和Ｃｕ的平均总浓度分别为３６４．３、１１２．１、９６．０１和３．２４μｇ／Ｌ;Ｍｏ的溶解态平均浓度为３．２６μｇ／Ｌ。Ｆｅ和Ｍｎ以颗粒态为其主要存在形式,而Ｚｎ和Ｃｕ则以溶解态为主。（２）该水库５种微量元素的水平分布呈均匀化特征,但其浓度具有较明显的季节性变化。其垂直分布互有差异,Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ随水层深度增加而递减,而Ｃｕ和Ｍｏ的垂直变化甚小。（３）微量元素存在形态与水化学因子存在一定相关性,ＰＦｅ、ＰＺｎ、ＰＣｕ与ＤＯ间具有良好负相关,而ＤＺｎ、ＤＣｕ、ＤＭｏ和ＰＺｎ、ＰＦｅ与叶绿素间均呈紧密正相关。     

西郊水库水土保持示范园工程项目区水土流失状况与治理思路探讨

以位于陕西咸阳的西郊水库水土示范园工程项目区为例,对研究区水土流失状况、危害及存在问题进行分析,在此基础上提出远期水土保持示范园工程建设及治理思路。结果表明：(1)研究区自然水土流失类型主要为水力侵蚀和重力侵蚀,由于水库的调蓄特点,夏灌和冬灌期水位变幅大,库岸易发生坍塌引起水土流失,经计算确定研究区侵蚀强度为中度,侵蚀模数3 252 t/km²·a,年平均土壤侵蚀总量1 006.49 t。人为水土流失主要为库区不合理耕作、垃圾胡乱堆放与汛期降雨集中引起的水土流失及村镇毁林毁草造成的植被退化;(2)水土流失引起的危害主要有：加速水库淤积,影响水库蓄水能力和洪水调蓄功能发挥、侵占库区周边农田及村庄、对耕地和村镇安全造成危害、破坏生态系统的相对平衡,对区域小气候环境造成影响;(3)针对存在的有限面积治理,未达到最佳治理效果问题,后期水土保持示范园建设治理思路应为加大水土保持工作宣传力度,建立良好的群众基础,结合水土保持示范园区建设对典型水土流失区域高标准集中治理和加强后期管护。研究结论为周边区域水土流失治理提供经验借鉴和理论依据。     

滇西南澜沧江结合带北段云县花岗岩的地质特征及形成环境

滇西南澜沧江结合带云县花岗岩体的岩石类型主要为黑云二长花岗岩,SiO2含量平均为68.57%,K2O/Na2O值平均为1.67,相对富钾,岩石属高钾钙碱性系列,岩石酸、碱度低于同类岩石平均值,而镁铁组分高于平均 值,显示岩石偏中性,与同碰撞构造环境形成的花岗岩特征类似.Al2O3含量较高,平均为13.66%,A/CNK平均为1.1,呈铝过饱和,CIPw计算结果均出现标准矿物刚玉分子(105).岩石总体上相对富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.稀土元素总量较高,平均为240.75×10-6,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,(La/Yb)N为8.88～9.41,分异不是很大,Eu为中等负异常,銭u为0.52～0.57.经多种相关图解判别,岩石属S型花岗岩,其构造环境相当于大陆碰撞花岗岩类(CCG).锆石颗粒U-Pb测年结果显示,源岩的形成年龄最晚是晋宁期(778 Ma),岩体主体形成于华力西晚期一印支期.其中岩浆成因锆石样品的206Pb.238U和207Pb/235U年龄分别为49 Ma和61 Ma,反映在云县岩体中可能存在喜马拉雅期岩浆活动.     

地震台站管理效益研究

从台站规划、建设和改造情况,管理体制、工作方式和运行模式,监测设施、观测设备和观测环境,观测质量与技术支撑,工作生活环境,人员结构共六个方面分析了天津市地震台站的工作现状,指出了其中存在的问题,并给出了对策与建议,为提高地震台站的管理效益进行了有益的探索。     

波浪作用下海床的有效应力分析

波浪作用下海床的稳定性分析是海洋工程地质评价的重要内容。海床的稳定性可通过计算分析其随时间变化的有效应力场来评估。本文建议了一个周期荷载作用下土体的本构模型 ,并用于计算波浪作用下海床的应力与变形。采用Biot固结理论和有限单元法 ,分析了海床的动态应力场与孔隙水压力场。波浪作用下两种渗透系数时有效应力的动态变化过程结果对比 ,反映了渗透消散作用对海床有效应力变化的影响     

考虑时间效应的泄流坡滑坡变形特征

泄流坡位于甘肃南部舟曲县境内,分布在坪定—化马断裂带上,属于典型的断裂带滑坡,断层不仅控制着滑坡边界,也影响着滑坡土体变形。通过现场调查取样并开展室内实验,获取滑坡土体物理力学参数。综合运用有限单元法基本原理,采用时间硬化Drucker-Prager土体流变本构方程,分析在构造应力场和重力场作用下,滑坡土体受力与变形,并与现场监测数据比较,研究泄流坡滑坡的变形特征。指出断层上、下断盘控制着滑坡体边界和走向,也影响边界接触区域土体变形。泄流坡滑坡土体流变变形在坡体中部最大,并在滑坡体上交替形成堆积区与拉裂区。计算结果表明泄流坡滑坡坡体最大流变变形滑移量目前稳定在0.3m·a-1,仍处于稳定蠕滑状态,流变变形占全年滑动变形的8.36%。指出泄流坡坡脚堆载反压对于泄流坡坡体整体变形影响较小,但可以显著缓解S313公路路基变形。     

多块体形状堆石体碾压颗粒破碎数值模拟

通过6种典型堆石块体的形状近似,分别采用两种接触本构模型建立了多块体形状堆石体离散元数值模型,研究堆石体在碾压荷载作用下的颗粒破碎过程,建立颗粒破碎的量化计算方法,分析碾压前、后堆石级配曲线的变化,讨论接触本构模型和颗粒形状对块体破碎的影响。模拟结果显示,碾压荷载下堆石颗粒以张拉破碎为主,随着碾压遍数的增加,局部开始出现剪切破碎;提出的颗粒破碎量化计算方法,在大粒径范围对粒径变化幅度预测偏大,但级配曲线整体趋势与实测结果比较吻合;相比较于接触连接模型,平行连接模型与现场碾压试验结果更接近。6种块体形状的数值结果显示,随着形状系数的增加,在其他条件不变的情况下颗粒破碎率逐渐降低,其中类长方形块体在碾压荷载作用下颗粒破碎最明显。相比较于纯圆颗粒或者单一非圆颗粒,采用的6种颗粒形状建立的堆石体振动碾压离散元模型,更接近现场实际情况。     

考虑体积变化影响的岩石应变软硬化损伤本构模型及参数确定方法

针对现有岩石损伤模型的局限性与不足,将应力作用下的岩石抽象为空隙、损伤与未损伤材料三部分,以空隙率反映岩石体积或空隙的变化,以损伤变量或损伤因子反映岩石力学性态的改变程度,通过对各部分材料的微观受力及其与宏观应力和应变的关系进行分析,建立了可反映岩石变形过程中体积或空隙变化特性的新型岩石损伤模型;从岩石微元强度合理度量方法研究入手,引进统计损伤理论,建立了可考虑损伤阀值影响的岩石统计损伤演化模型,进而建立了能模拟应变软硬化全过程的岩石统计损伤本构模型,并提出了参数确定方法。该模型不仅能反映岩石应变软硬化特性,而且能反映岩石变形的初期压密和后期扩容的特性。通过实例分析与讨论,表明模型合理与可行。