摘要：为了探究锚固角度对含水平层理加锚灰岩单轴压缩力学特性的影响,利用WAW-3000 kN伺服万能液压试验机和PCI-2声发射采集系统,对不同锚固角度的加锚灰岩进行单轴压缩及声发射特性试验,得到了弹性模量、泊松比、抗压强度等力学指标随锚杆倾角的变化规律,并对声发射变化规律进行了分析。结果表明,加锚灰岩力学参数表现出明显的各向异性特征,且在不同的变形阶段声发射能量的变化规律也不相同。同时,综合分析了加锚灰岩空隙与骨架两部分变形之间的关系,基于声发射规律建立了考虑压密效应和弹塑性损伤演化的加锚灰岩全过程变形破坏分析方法和解析模型,其计算结果与试验曲线吻合度较高,表明所建立的模型能够很好地反映荷载作用下加锚灰岩加载初期空隙压密非线性变形和中后期累计损伤破坏的全过程。

摘要：【目的】隧道损伤区范围及其损伤特征的精确表征对隧道工程岩体质量评价和围岩支护优化十分重要。【方法】以贵州桐梓隧道为研究对象,通过围岩钻孔岩芯精细编录、钻孔波速测试和钻孔电视摄影,获得围岩内开挖诱发裂隙分布及岩体波速劣化特征;并对不同钻进深度的岩芯开展核磁共振测试,认识损伤区岩芯细微观结构改变特征。【结果】结果显示,岩芯获得率在1.25倍洞径范围内降低,新生裂隙在1.25倍洞径范围内出现,岩体波速在0.4~0.6倍等效洞径范围内降低明显;孔隙率在0~3 m内急剧下降,该范围内大孔孔隙增大明显。【结论】对比多种理论强度计算的开挖损伤区范围结果发现,Hoek-Brown准则、统一强度理论和数值模拟计算获得的损伤区范围与实测结果一致,适用于灰岩体损伤强度理论计算。损伤范围判定的经验公式,获得了判定损伤区的指标,对定量判定灰岩隧道开挖损伤范围具有重要意义。

摘要：为解决贵州红黏土路基工程中由水稳性差、强度不足、变形较大以及胀缩性明显等引起的一系列公路病害问题,本文以贵州某公路路基原状红黏土作为试验原料,通过在天然红黏土中掺入不同含量的固化剂开展室内试验,研究了改性红黏土的水理性质与力学强度特性,并结合现场试验路段的施工和检测,对红黏土复合材料进行了评价。结果表明:随着固化剂的增加,改性红黏土的液塑限含水量分别向坐标不同方向移动,土体遇水抵抗破坏的能力增强,胀缩特性得到有效控制,土体无侧限抗压强度、承载能力和回弹模量显著提高,弥补了红黏土存在的工程缺陷,可提高公路工程的质量,延长服役年限。通过对养护后的试验路段进行现场检测发现,红黏土复合材料固化土的各项强度指标均满足工程设计标准。

摘要：碳酸盐岩在我国西南地区广泛分布,其溶蚀特性为工程建设带来不少阻力。为研究层状碳酸盐岩在酸性溶蚀条件下的溶蚀损伤规律,采用自制流动溶蚀系统对4种不同条件下的层理灰岩进行室内溶蚀试验,获得层理灰岩溶蚀后的质量损失、纵波波速变化量、溶液中Ca^(2+)和Mg^(2+)质量浓度、表面溶蚀带形态特征等状态指标。采用层理灰岩溶蚀前后质量损失率定义损伤变量,通过多元统计回归分析方法,建立起4个不同自变量(层理倾角、pH值、溶液流速、溶蚀时间)和溶蚀损伤变量之间的关系,结果表明:层理灰岩的溶蚀损伤与层理倾角、溶液pH值、溶液流速、溶蚀时间之间存在良好的数学关系;溶蚀时间对层理灰岩溶蚀损伤有显著影响,溶液流速和pH值次之;不同层理倾角的灰岩,相同酸性环境下溶蚀效应呈现出90°>0°>45°>30°>75°>15°>60°的规律;层理倾角对灰岩溶蚀影响较其他因素小,但是对岩样表面溶蚀形态起到了决定性作用。研究结果可以为灰岩地区工程实践和地质灾害防治提供一定参考。

摘要：岩土工程中广泛应用极限分析法判断岩土体的局部破坏和整体破坏,其中极限应变值的确定是关键。基于室内试验、FLAC 3D有限差分和PFC 2D离散元方法,对7种不同倾角厚层灰岩岩样进行巴西劈裂试验及对应的数值模拟,研究其抗拉力学参数各向异性特征和破坏过程,并对3种确定极限拉应变的方法进行对比分析。研究结果表明:不同倾角的层状灰岩其抗拉强度和峰值应变具有各向异性特征;0~90°倾角岩样破坏模式从基质拉裂破坏逐渐向拉-剪复合破坏、层理拉裂破坏转变;应力-应变曲线弹性阶段的终点纵坐标为极限拉应变,其大小约为破坏拉应变的70%,当应变超过极限拉应变后裂纹开始萌生、扩展从而进入塑性阶段;3种方法得出的极限拉应变值随岩层倾角变化规律相似,量值差异较小。将室内试验和数值模拟相结合能从宏细观层面多角度展示含层理灰岩岩样裂纹萌生、扩展及贯通的全过程,对于岩土工程设计中的参数取值具有重要的指导意义。

摘要：加筋土由于筋土界面相互咬合、摩擦、粘结,不仅有效提高土体的承载力和稳定性,而且点面(或线面)型接触在界面上形成了一条优先导水通道。为了认识土工格栅加筋土的变形、强度和排水特性,在常规三轴压缩试验基础上,设计含水率、加筋间距、垫层料粒径3因素、4水平的L_(16)(4^(3))正交试验,得到固结排水量-时间曲线、应力-应变曲线、孔隙水压力-时间曲线。通过极差分析,找出不同因素和水平变量对格栅加筋地基填料抗剪强度和渗透系数影响大小的关系,从而找出相对于不同含水率的最优加筋间距和垫层料粒径。经过研究结果发现:随着加筋层数的增加,加筋土的黏聚力也会有所提升,而内摩擦角则会有所下降,渗透系数也会有所上升;此外,砂垫层的加入也会提高加筋土的黏聚力,但粒径的变化对黏聚力影响不明显,而内摩擦角则会随着粒径的增加而有所上升;渗透系数在砂垫层粒径较小时有增加,随粒径增大而减弱;加筋土固结不排水三轴试验表明了加筋对土体强度和渗透能力均有促进作用。研究成果为充分发挥土工格栅力学和排水特性提供了依据。

摘要：【目的】岩体的裂隙特征直接影响其渗流特性,随着隧道工程中与岩体裂隙渗流有关的突涌水问题日益突显,为提高隧道建设与维护的安全性及稳定性,建立一套隧道掌子面岩体裂隙渗流量的预测计算程序。【方法】基于MATLAB平台,利用Monte-Carlo随机模拟方法编制岩体裂隙二维网络模型生成程序及稳定渗流数值计算程序,研究了裂隙岩体表征单元体积(REV)的尺寸效应及渗透张量的确定方法。将该程序应用于某地铁隧道,在现场调查及裂隙参数统计的基础上,对隧道掌子面裂隙岩体稳定渗流量和渗透系数进行预测。【结果】结果显示:(1)掌子面岩体裂隙方向角服从正态分布,迹长及间距服从负指数分布;(2)裂隙岩体表征单元体(REV)的最佳尺寸为裂隙迹长均值的14倍;(3)计算了裂隙岩体的渗透系数椭圆、渗透张量及渗透主轴,分析结果表明该隧道掌子面裂隙岩体具有强烈的渗透各向异性特征。【结论】结果表明:岩体裂隙的网络模型对于隧道工程岩体的水力学问题研究有不可替代的作用。所编程序可以预测隧道开挖过程中掌子面的渗流量和渗透主方向,为采取经济、合理的地下水控制措施提供依据。

摘要：在大型地下工程爆破、开挖及支护施工过程中,采用数值分析方法预估围岩开裂深度及爆破损伤程度对工程设计和施工可以起到事先指导的作用。采用考虑累积应变和荷载作用时间的Yang-Liu率相关动力损伤模型,定义与裂纹扩展密度相关的损伤系数,将损伤特性反映在荷载增量迭代计算中,形成弹塑性损伤本构模型。论述了爆破荷载和开挖荷载的计算、施加及迭代方法,可以合理反映爆破对围岩稳定的影响以及初始地应力释放、锚固支护施加的时机和效果。通过工程实例的计算,得出了某水电站地下洞室在爆破荷载、开挖荷载和锚固支护作用下应力场、变形、破坏区及损伤系数的分布规律,分析结果可以为工程设计提供依据。

摘要：采用数值模拟技术预估岩体开裂深度及爆破损伤影响范围对工程设计可以起到事先指导作用,对施工安全具有重大意义,其中科学的、合理的损伤模型及迭代计算方法是关键。基于FLAC3D程序的用户自定义本构模块,将考虑累积应变和荷载作用时间的Yang-Liu率相关动力损伤模型与Mohr-Coulomb弹塑性本构进行耦合,将围岩破坏过程中的损伤特性反映在荷载增量迭代计算中,形成了弹塑性动力损伤本构模型,详细推导了损伤应力修正迭代计算方法。对一圆形隧道爆破开挖进行模拟,探讨了爆破诱发的质点振动衰减特征及围岩损伤分布规律。分析结果表明,爆破产生的质点振动速度峰值与其所造成的损伤具有很好的相关性。该爆破损伤模型及模拟方法可以为类似工程提供一定参考。

摘要：【目的】土工格栅加筋地基在水利、建筑、交通等工程应用广泛,其竖直方向和水平方向的力学特性是值得关注的焦点。为研究不同加筋间距、层数对土工格栅加筋地基竖向和水平向承载特性的影响,【方法】通过物理模拟浅层平板载荷试验,将土工格栅加筋地基视为横观各向同性介质,结合复合材料力学理论推导出了弹性参数的求解方法,同时考虑地基横观各向同性特征计算了竖向附加应力及沉降量。【结果】结果显示:400 kPa可作为地基极限荷载值,加筋5层、7层、16层在相同沉降位置的地基承载力分别提高了26%、39.2%、63.5%;在相同挡墙高度107 cm处,加筋5层、7层、16层工况相比无加筋工况水平位移减少了59%、66%、85%。【结论】结果表明:土工格栅加固地基后对土体的变形模量、剪切模量增强作用显著,而竖向泊松比变化较不明显;加筋地基的水平、竖向变形模量分别与加筋率之间存在较好的线性关系,采用横观各向同性模型推导计算的附加应力值接近试验值,计算的沉降量与试验值误差较小。研究成果可为类似实际工程设计提供一定的理论依据。