基于3D打印的裂隙岩体力学特性尺寸效应及各向异性初探

裂隙岩体力学参数的尺寸效应和各向异性是岩石力学与工程领域亟待解决的难点问题。充分利用3D砂型打印技术快速成型、可批量制备复杂内部结构岩体模型的优势,以石英砂和呋喃树脂为打印基材,制备不同尺寸和旋转角的裂隙网络类岩石试件。通过单轴压缩试验研究裂隙网络岩体力学特性的尺寸效应,揭示裂隙密度与强度之间的相关性,分析表征单元体尺度岩体力学特性的各向异性。结果表明：3D砂型打印试件的力学性能与真实岩体相似,应力-应变曲线可划分为初始压密、弹性变形、裂纹萌生与扩展和峰后破坏4个阶段。试件抗压强度与试件边长之间呈指数衰减关系,存在显著尺寸效应性质。裂隙密度与抗压强度之间呈显著的负指数关系,基于裂隙密度与抗压强度确定的岩体表征单元体尺度具有良好的一致性。裂隙岩体的破坏模式和抗压强度具有显著的各向异性特征。研究方法从3D打印角度为复杂裂隙岩体尺寸效应及各向异性的室内试验研究提供了可靠途径。     

海洋平台隔水套管群桩性状的研究

海洋平台的隔水套管群桩与土共同作用研究是一个很复杂的课题,目前国内外研究资料甚少,因此在平台导管架设计中,一般不考虑隔水套管群桩承受水平力作用,这与实际不相符合。本文结合工程课题,在调查研究和模型试验的基础上,对隔水套管群桩在水平力作用下的工作性状与破坏机理、群桩的水平力及其主要影响因素、单桩与群桩情况下应力应变关系等方面进行较深入的研究;并提出砂土地基隔水套管群桩效应经验公式,弥补了现行计算方法的缺陷和不足。研究成果可供工程设计参考使用。     

MT数据处理中静校正方法对比

在大地电磁测深数据处理中,静态效应会影响解释结果.这里主要采用有限单元法进行正演计算,采用阻抗相位校正法、空间滤波法以及视电阻率导数解释法,对存在静态效应的理论模型进行数据处理.对比结果表明,前二种方法对静态效应起到了一定的压制和改善作用,且阻抗相位校正法效果相对较好,而通过视电阻率导数解释法,可以准确地反映地下真实异常形态.     

贵州省近期土地利用变化及其生态效应

在全球环境变化研究中,土地利用和土地覆被动态研究是一个关键而迫切的课题。本文依据覆盖贵州省20世纪90年代末5 a时间间隔的陆地卫星数据资料,研究了土地利用变化的特征和空间分布规律,并通过土地利用转移矩阵揭示了各区域土地利用变化动态的转化过程;同时以生态系统服务功能衡量相应土地利用类型的相对生态价值,评价区域土地利用/土地覆被变化的生态效应。结果表明,在研究时段内,省内各区域退耕还林与毁林开荒并存,区域间有明显的差异,整体景观尚处于波动状态。在1995~2000年的土地利用变化中,由于旱地、有林地、灌木林地、中低覆盖度荒草地等土地利用类型相互间的频繁转换,各区域土地利用生态价值并未有明显的提高。     

岩体结构力学效应的统计岩体力学研究

谷德振先生开创的岩体工程地质力学是我国工程地质代表性科学理论之一,岩体结构力学效应是它的核心内容。本文简要概括了谷德振岩体工程地质力学的基本思想,介绍了近20多年来统计岩体力学对岩体工程地质力学理论的发展,包括岩体结构参数模型、应力-应变模型、强度与破坏概率模型、岩体水力学模型,讨论了岩体结构对岩体变形、破坏与水力学性质的各类力学效应与定量控制规律,并探讨了充分调动边坡岩体自稳潜力的主动加固理念、固脚和护腰的加固模式与锚固设计方法。本文认为,谷德振岩体工程地质力学深刻把握了岩体工程行为的基本控制因素和作用规律,具有强大的生命力,推进岩体工程地质力学的定量理论研究是后来者的历史任务。     

水文重力效应改正中一维地下水模拟算法的对比

基于一维地下水渗透方程详细推导其有限差分解算过程,引入不同于显式差分的隐式差分和中心差分格式,对比分析不同差分格式对地下水模拟结果及其相应地下水重力效应的影响,并对其中的层间参数取值和非线性方程的线性化问题进行探讨。结果表明,在日本Isawa扇形地区超导台站,不同层间参数加权公式能够引起最大约0.15 μGal的重力效应差异,影响在1.9%以内;不同差分格式和线性化方法组合形式能够引起最大约0.12 μGal的重力效应差异,影响在1.5%以内。     

贵州北盘江大桥高边坡特征及其工程效应研究

高山峡谷地区的北盘江大桥两岸高边坡,表部风化卸荷严重。因此,对其稳定性及危害程度进行准确评价显得尤为重要。首先,对两岸边坡的结构类型、结构面与坡面的组合、岩体风化及物理力学性质等特征进行了研究;然后,对两岸边坡的岩体进行了质量分级;在岩体质量分级的基础上,利用FLAC3D数值模拟软件,对两岸边坡在自重、大桥荷载和地震作用下引起的工程效应进行了综合评价。     

利用不对称的地下水位潮汐波动确定滨海含水层参数

在滨海地区,地下水水位受潮汐波动影响较大,使得传统的抽水试验、水位回复试验等方法确定含水层参数存在困难且花费较大。通过对广西北海市滨海含水层地下水位动态资料进行分析,发现其上升段和下降段是不对称的。基于海岸带承压含水层正弦潮汐波的传播理论,提出了确定含水层参数的分段法,并与振幅衰减法和滞后时间法进行对比,各种方法求出的储水系数与导水系数之比(S/T)很接近,说明分段法是有效的。对于北海市滨海含水层,上升段求出的S/T值比下降段要大,其成因机理还有待进一步分析。     

同震和震后应力变化引起的正断层作用

了解地震事件沿着发震构造重复发生的过程是地球物理研究工作的一个重要内容。近年来，通过对地应力变化的静态以及动态分析，研究了由地震破裂引起的断层相互作用和触发作用，启发这项研究工作的一个基本的假定是：地震扰动断裂带附近的应力状态能激发或延滞其后的地震破裂。     

场地类别分类方案研究

基于性能的抗震设计,要求工程师设计出具有预期抗震性能的结构,一个关键因素是地震作用的确定,这在很大程度上取决于局部场地条件。通过收集和分析北京、苏州和唐山城区956个钻孔资料,建立地表20 m和30 m深土层走时平均剪切波速VS20和VS30的关系式;现场钻探获取北京城区深105 m的典型钻孔原状土样,试验给出各类土体动剪切模量和阻尼比曲线;建立北京城区170个钻孔的场地反应计算模型,采用Nakamura提出的HVSR法和陈国兴等提出的弱震法估算场地基本周期TS值,结合国内外现行抗震规范的场地分类及一些学者对场地分类的研究成果,提出两种新的场地分类建议方案：基于等效剪切波速VSE和覆盖土层厚度H（地表至剪切波速VS ≥ 500 m/s的基岩深度）的双指标场地分类方案及基于VSE、H和TS的三指标场地分类方案。提出的场地分类方案对我国现行抗震规范场地分类方法的改进有参考价值。