摘要：研发了一种掺入了较多HCSA型膨胀剂的自膨胀锚杆,可提升锚杆的极限抗拔力。但对于刚度较低、易变形的介质,自膨胀锚杆的锚固力提升主要因素还不确定。为探明自膨胀锚杆在各向异性初始地应力软岩中的抗拔力提升效果,采用3种壁厚的钢管模拟不同径向刚度的围岩,向钢管内部加入不同膨胀剂掺量的自膨胀锚固材料,通过测试锚固结构的径向膨胀应力和变形的演化规律,推导了在各向异性初始地应力中自膨胀锚杆膨胀应力和位移的分布解析式,建立了应力、变形与钢管壁厚、膨胀剂掺量的关系。基于ABAQUS数值模拟方法验证了公式与试验相吻合,并通过拉拔模拟得到了自膨胀锚杆在低刚度岩土体中的膨胀规律和极限抗拔力的提升效果。研究结果表明:①降低钢管壁厚时,不同膨胀剂含量自膨胀锚杆对应的应力-变形的变化趋势高度一致,在膨胀剂含量较大时,降低钢管壁厚,径向膨胀应力仅减小8.6%,但径向变形量却增大117%,说明扩大头效应更明显。②膨胀剂含量为25%的自膨胀锚杆极限抗拔力在不同刚度的围岩中提升幅度相近,但自膨胀锚杆在相对较高的围岩中抗拔力峰前能量增幅明显更大,达到819%。说明摩擦力对自膨胀锚杆锚固性能的影响比扩体效应更优。最后,建立了以软弱围岩强度参数和初始应力等为判据的膨胀剂掺量设计公式,并在某岩质边坡进行了现场试验,试验结果验证了该公式的可行性。

摘要：自主研发的可视化裂隙渗流试验装置,应用颜色示踪的图像数字化处理技术,在不同渗透压和法向应力分级加卸载耦合作用下,进行空间垂直角度的砂岩裂隙可视化渗流试验。通过毫秒级分帧技术捕捉裂隙渗流状态并对渗流面积色域分区,基于数字化图像技术进行二值化处理,通过图层二次叠加渲染,自识别渗流面积参数,建立渗透压与法向应力作用下的渗流面积扩散规律。研究裂隙渗流优势路径各断面的过流宽度变化特征,提出可视化渗流速度求取公式,指出渗流速度沿流径变化为骤增、骤降、均匀损耗3个阶段,建立最小断面宽度对应的峰值流速与渗透压和法向应力耦合作用下的函数模型。基于实测数据建立主渗流路径中法向应力、渗透压与雷诺数的幂函数关系,标定渗流状态的惯性作用区与黏性作用区的转变临界点,构建可视化裂隙渗流雷诺数预测模型,对裂隙渗流中真实渗流路径识别、流速矢量实时变化、流体状态判定等关键科学问题提出了新的研究理论及方法。

摘要：基于RMT-150C岩石力学试验系统,研究循环载荷下砂岩的力学响应,基于提出的E(t)=af(t)+b关系式,根据加载段表观弹性模量的变化规律,将非瞬时加载的滞回环形态分为持续增大、持续减小和先增后减三种形态.指出表观弹性模量的变化是由试样内部微裂隙、微孔洞的压密系数a 1和滑移展开数a 2两种因素共同作用的结果,并结合公式中a=a 1+a 2值的正负变化分析三种形态滞回环产生机理.根据公式中a值和b值随峰值、加载频率和围压变化存在的规律,可由两个及以上已知滞回环完成对其它任意滞回环的预测,并给出了详细的计算公式及流程,同时对每种不同滞回环的实例进行机理分析.试验证明,本预测方法适用于不同峰值(64~112 kN)、不同加载速率(0.2~20 kN/s)与围压(0~20 MPa)条件下三种不同形态滞回环.