Effect of suction on the mechanical behaviour of iron ore rock

The effect of suction on the behaviour of iron ore has been studied from both physical and mechanical points of view. The porosity and the suction phenomena have been analysed using different experimental techniques. Uniaxial compressive tests on partially saturated samples have shown that the suction is responsible for strength and cohesion improvement. Considering the theory of partially saturated porous soils of Coussy and Dangla (Mécanique des sols non saturés (2002 edn). Hermès Science: 2002; 390), we have proposed a constitutive law for partially saturated iron ore. The real increase in the apparent cohesion due to the capillary attraction forces is overestimated if the yield function is written in terms of effective stresses. The effect of the capillary cohesion has been modelled with a function in the expression of the apparent cohesion of the yield function. The effect of suction on the mechanical behaviour has been represented in the effective stresses space and in the total stresses space like the Alonso model (Géotechnique 1990; 40 :405–430). Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型研究(Ⅱ):数值仿真和参数反演

进一步分析了第Ⅰ部分[1]提出的泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型。在连续损伤力学理论和比奥(Biot)理论的基础上,导出了考虑渗流-应力-损伤耦合的蠕变损伤有限元格式,建立了弹性预测、塑性修正、损伤修正-渗透系数修正的数值分析框架,编制了非线性有限元分析程序。根据监测的衬砌长期变形数据,采用优化反分析法获得了蠕变损伤模型中的待定参数,并应用于比利时核废料库施工过程中泥岩巷道围岩渗流-应力耦合过程、损伤演化以及长期稳定性分析,研究结果表明,泥岩开挖后渗透性明显增大,约为原岩的120倍,蠕变效应导致泥岩裂隙和渗透性自愈合,约3.5年后渗透性基本恢复到原岩的数量级,围岩中部的蠕变明显大于顶部和底部。研究成果对软岩隧洞长期稳定性的预测与预报具有一定的参考意义。     

煤层气井底流压生产动态研究

井底流压对煤层气的开采至关重要。在考虑煤层产水量与井底流压的耦合作用下,基于质量和能量守恒定律建立了计算井底流压的数学模型。采用压力增量迭代法,利用matlab7.11编写了求解程序,分析了排采参数相互间的关系。研究结果表明：产水量与井底流压两者的关系呈非线性关系;储层渗透率越好、煤层厚度越厚,产水量与井底流压的耦合关系会更显著些;气液两相流阶段中,高产气量不仅能降低环空中气体流动的压降损失,还利于煤层气在地面管汇的运输。     

新型抗滑结构围桩-土的耦合效应分析

在引入围桩-土耦合式抗滑结构的基础上建立数值分析模型;通过分析该抗滑结构中围桩-土的应力、应变分布规律,详细探讨围桩-土整个结构的耦合效应特征。进一步开展模型试验,测试并分析围桩前、后土压力和桩身弯矩分布特征,论证了围桩-土耦合式抗滑结构的作用机制。最后,分析了桩后距离、不同深度及不同土体强度参数对土拱效应的影响。得到：（1）围桩与桩内土体耦合呈现出4种应力拱形态：紧邻围桩后为扩肩型拱、围桩间双曲线型拱、围桩间凸向桩外的抛物线型拱、围桩间凸向桩内的抛物线型拱;（2）相邻围桩采用约4倍桩径间距、正六边形布置并顶部用圈梁固结、锚固一定深度可形成一种耦合式抗滑结构。该结论对于该新型抗滑结构的推广应用具有一定的指导意义。     

岛状多年冻土管道周围热-水-应力耦合数值模拟

考虑大气温度以及管内流动介质温度的影响,建立由多个土层构成的岛状冻土物理模型,研究塔河地区埋地输油管道周围热-水-应力（T-H-M）耦合作用,分析水-热-应力耦合作用下管道的受力情况并进行管道强度验算。采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics进行数值模拟,计算在T-H-M三场耦合及非耦合两种工况下岛状多年冻土管道周围应力和沉降曲线等。分析比较表明,岛状多年冻土区的温度,冰水相变以及水分迁移对应力场存在较大的影响;水分场、温度场以及应力场三者之间耦合作用明显;岛状冻土随季节呈周期性冻融,管道周围出现较大应力集中和沉降现象,会对管道安全产生一定影响。     

考虑饱和-非饱和渗流、温度和应力耦合的三维有限元程序研制

在探索多场耦合理论基础上,研制出了一个考虑饱和-非饱和渗流场和温度场对应力场作用的三维弹塑性有限元程序,该程序采用了以下简化假设：不考虑力学过程和渗流过程对温度场产生的影响,而只考虑变温对力学过程产生的影响;不考虑力学过程和温度场对渗流场产生的影响,而只考虑渗流场对力学过程产生的影响。经与弹性力学解析解对比,验证了该程序计算结果是合理的。     

扬子地台北缘锰矿成矿地质特征及找矿方向研究

扬子地台北缘与秦岭褶皱系的南缘,自东向西分布着3个三级构造单元.扬子地台北缘多个拉张盆地及陆内同生盆地,对锰矿的空间分布具有重要的控制作用,形成了巴山锰矿带、南秦岭锰矿带和摩天岭锰矿带.各锰矿带在锰矿成矿地质条件等方面既具有相同之处,又具有各自的特点.文章通过对各成矿带锰矿成矿地质特征和典型矿床调查与分析研究,对锰矿成矿规律提出了一些新的认识,并对该区今后锰矿找矿方向提出了初步认识.     

极不充分采动条件下地表下沉规律及计算方法研究

随着煤矿开采的不断加深,地表呆动程度(开采宽度D与开采深度H之比DIH)不断降低,并逐渐趋向于极不充分采动,同样长度的工作面对地表的影响程度极不同于浅部开采。因此,需要重新认识深部开采时的地表下沉规律。极不充分采动条件下地表下沉规律具有特殊性。经过对国内外大量观测资料的综合分析,发现当开采宽度小于地表下沉起动距时(极不充分采动),地表的下沉或地表下沉率(q′／q)为零。当开采宽度达到地表移动起动距时,地表下沉缓慢增长;达到临界采动距时,地表下沉急剧增大。地表下沉率(q′／q)与开采宽、深比D／H之间为负指数函数关系。在极不充分采动条件下进行地表下沉预计时必须对概率积分法的下沉系数进行修正。算例证明了本文给出计算方法的可行性。但这种修正方法如何与概率积分法相统一仍需进一步研究。     

Centrifuge modelling of landslides and landslide hazard mitigation: A review

Landslides are serious geohazards that occur under a variety of climatic conditions and can cause many casualties and significant economic losses. Centrifuge modelling, as a representative type of physical modelling, provides a realistic simulation of the stress level in a small-scale model and has been applied over the last 50 years to develop a better understanding of landslides. With recent developments in this technology, the application of centrifuge modelling in landslide science has significantly increased. Here, we present an overview of physical models that can capture landslide processes during centrifuge modelling. This review focuses on (i) the experimental principles and considerations, (ii) landslide models subjected to various triggering factors, including centrifugal acceleration, rainfall, earthquakes, water level changes, thawing permafrost, excavation, external loading and miscellaneous conditions, and (iii) different methods for mitigating landslides modelled in centrifuge, such as the application of nails, piles, geotextiles, vegetation, etc. The behaviors of all the centrifuge models are discussed, with emphasis on the deformation and failure mechanisms and experimental techniques. Based on this review, we provide a best-practice methodology for preparing a centrifuge landslide test and propose further efforts in terms of the seven aspects of model materials, testing design and equipment, measurement methods, scaling laws, full-scale test applications, landslide early warning, and 3D modelling to better understand the complex behaviour of landslides.     

2010年“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害形成的气候特征及地质地理环境分析

利用舟曲气象和地质资料,分析了2010年8月8日发生的"8.8"舟曲特大山洪泥石流灾害形成的气候特征和地质地理环境.这次泥石流是在舟曲特殊的地质地貌和地理环境下,由于前期干旱,突遇强降水而发生的一次特大地质灾害.崩塌、滑坡、地震和人为因素,特别是"5.12"汶川地震,较大程度上破坏了舟曲地质,为泥石流提供了丰富的物质来源;前期干旱在一定程度上加剧了这次灾害;超历史极值的强降水是触发泥石流的直接因素.通过对舟曲气候研究表明,7、8月降雨频繁,而且过程雨量大,尤其8月上旬大雨发生频率最高,应密切关注可能引发的地质灾害.加强对地质地貌的保护,研究历史气候及月季气候特征对泥石流发生的影响,确定在不同地形和地质地貌背景下的泥石流降水量阈值,对泥石流灾害发生的预报有着十分重要的意义.