摘要：为满足浅层地温能资源勘查与能源地下结构等领域的精确设计和高质量发展要求,提出了能够精确、高效获取土层力学和热物性参数的新型温度静力触探测试(T-CPT)技术,并介绍了一种CUMT加热型温度静力触探装置和测试流程。考虑到现场原位试验结果的影响因素复杂,为探究单一因素对温度静力触探试验的影响规律并分析其贯入-传热机理,设计了一系列T-CPT室内模型试验方案。通过T-CPT室内模型试验,研究了探头加热时间和贯入深度对T-CPT加热效率和热物性参数解译的影响以及土样密实度和含水率对探头贯入锥尖阻力的影响规律。试验结果表明,试验中加热时间在120 s左右时,探头的加热效率最佳;当探头贯入较大深度时,土体更密实,反演的导热系数也更大;此外,密实度越高的土体贯入阻力增大,而含水率升高会适当降低贯入阻力。

摘要：改良土在涉及能源岩土领域的地基处理、管道保护、能量吸收和减振等方面具有广泛的应用潜力,与能源岩土密切相关的土体热学与力学特性相关性研究对指导地下能源结构设计、施工与养护具有重要参考价值。为揭示再生聚酯纤维与无机固化剂改良粉土热学与力学特性随养护龄期的演化规律,通过宏观(击实、无侧限抗压强度、回弹模量)测试、微观测试(压汞与扫描电镜)与热导率测试,分析了改良粉土热学特性(热导率)、力学特性(强度、回弹模量)与再生聚酯纤维掺量、含水率、龄期的变化规律,同时探讨了改良粉土孔隙大小与微观结构的规律变化,阐述了改良粉土热学与力学特性间的内在联系。结果表明:纤维的掺入使得素改良粉土最优含水率增加;改良粉土的热导率随纤维掺量和龄期的增加而降低,28 d龄期后,含水率变化对改良粉土热导率的影响微弱;28 d龄期改良粉土的路用性能符合公路路基设计规定;改良粉土中衍生出的胶结物质能够包裹颗粒与填充孔隙,同时也抑制了粉土的内部热传导性能;改良粉土热导率随抗压强度、回弹模量的增加而减小,表现出负相关的发展关系。

摘要：为研究地震作用下非膨胀型防火涂料的破损机理,进行一缩尺钢框架模型的地震振动台试验,观测地震作用下,钢梁和钢柱的防火涂料破坏特征和脱落位置,获得钢框架结构在地震作用下的层间位移角、梁端和柱端应变数据,分析层间位移角、应变与防火涂料脱落的关系;基于ABAQUS通用有限元软件,采用弹塑性损伤本构模型,分析在地震作用下,防火涂料的损伤和脱落行为;对钢柱构件和整体钢结构中梁、柱和节点等位置防火涂料脱落行为和机理进行数值分析,并与试验结果进行对比。结果表明:1)梁柱腹板位置总体未发生脱落,防火涂料脱落集中在梁柱节点区域,特别是临近节点区域及梁上翼缘位置;2)由地震作用下结构梁柱应变可知,钢材屈服应变部位几乎与涂料脱落部位一致;钢材应变超过屈服应变或层间位移角超过1/150,涂料开始脱落;3)采用弹塑性损伤本构模型的数值模拟分析方法,能合理地分析防火涂料脱落行为,涂料等效塑性应变分布、脱落位置与钢材等效塑性应变及Mises应力分布基本一致,即钢材等效塑性应变和Mises应力较大的位置,防火涂料易发生脱落;涂料等效塑性应变对涂料脱落有较大影响,非膨胀型防火涂料脱落时,等效塑性破坏应变可取值0.002。研究成果可直接应用于大跨钢框架结构的防火涂料设计。

摘要：岩石强度是工程岩体稳定性评价和结构优化设计的前提和基础,通过岩石真三轴试验分析了岩石强度演变特征：（1）随着最小主应力的增加,岩石强度逐渐增大,但增幅逐渐减小并趋于零;（2）岩石广义压拉强度比随静水压力的增大呈先增大再减小的规律,并最终趋于1,即在π平面上呈三角形向圆形转变的过程;（3）岩石强度随中间主应力增大表现为先增大再减小的过程。三参数型指数函数完全符合岩石强度在子午面上的基本特点,而L_（WW）,L_（MN）和L_（YMH） 3个罗德函数准确反映了中间主应力对岩石强度的影响,且无条件满足拉压子午面区间光滑、连续、外凸性要求。利用π平面广义拉压强度比和罗德函数将指数型拉压子午面结合,构建了指数型真三轴强度准则,分析了强度参数对岩石强度的影响及其空间包络特征。最后采用14种岩石的真三轴试验数据对指数型真三轴强度准则进行了最优拟合误差分析,结果表明指数型真三轴强度准则均具有良好的拟合精度,可正确描述软–硬不同性质岩石的强度特征。

摘要：为研究地下结构与富水多孔岩体的相互作用问题,根据模型试验相似理论,研制出了一种多孔介质固-液耦合相似材料,该材料由中粗砂、水泥、透水混凝土增强剂合水按一定配比均匀拌和压制而成。运用正交试验设计原理进行配比试验,制作模型小试件,进行了单轴抗压强度、渗透系数、重度、弹性模量、泊松比等参数测试,找出了相似材料各成分对配比试件的影响特征,可根据需要在物理模拟试验中选取不同配比。该配方力学指标稳定,满足一次性浇筑大尺寸模型试件的要求,适用于进行结构与围岩体耦合失效破坏模式的大型物理模拟试验,为富水条件下地下结构风险评估提供了相似试验材料。

摘要：为研究破碎岩体变形历程对其水沙渗流特性的影响,设计了一套水沙渗透系统,在MTS816系列电液伺服岩石力学试验机上进行了配径碎岩在2种不同变形历程下的渗透试验。研究表明:破碎岩石变形历程对其水渗流特性无明显影响;破碎岩石的孔隙率在一定范围时,水沙渗流过程中,其孔隙率会由于滤沙作用而降低,导致渗透率降低;有蠕变经历的破碎岩石在水沙渗流过程中更易于过滤沙粒,滤沙量较大,而溃沙量较小;破碎岩体初始孔隙率相同时,水压梯度的增加会导致滤沙量减少,溃沙量增加。给出了一个描述破碎岩体初始孔隙率与水压梯度对滤沙量综合影响的表达式,为破碎岩体突水溃沙的风险预测评估提供指导。

摘要：现场监控量测是确保大型地下工程建造和运营安全的重要手段。地下水封石油洞库在中国刚刚起步,不但缺少监测方案设计原则、实施方法等方面的规范标准,还缺少对相关监测数据分析方面的研究。以国内首个正在实施的大型地下水封石油洞库建设项目为依托,首先介绍了适用于大型地下水封石油洞库的监测原则与实施方法,该原则和方法充分考虑工程特征、地质情况和经济适用性;其次介绍了洞库监测结果：洞室大部分监测断面的洞周围岩收敛变形、拱顶沉降、内部位移和围岩松动圈分别处于4~8 mm、3~6 mm、4~8 mm和0.9~1.8 m区间范围内,锚杆应力和接触应力值大部分控制在50 MPa和0.5 MPa以内;而后分析了监测数据：1黄岛地下水封石油洞库围岩变形和支护受力较小、岩体稳定性良好、设计支护方案合理;2综合全面的监控量测结果可准确地反映地下水封石油洞库稳定性特征;3监测数据显示地下水封石油洞库稳定性表现出显著的时空演化特征。该研究可为中国地下水封石油洞库监测技术和稳定性评价研究提供重要依据。

摘要：盾构地中对接冻结加固过程中形成不规则形状的冻结体,产生的冻胀效应会引起上部地层产生不均匀冻胀变形。为了获得冻结过程中冻胀效应对上部地层变形的影响规律,以上海地区软土地层中盾构地中对接冻结工程为原型,按照相似理论,设计进行了盾构对接位置地层冻结加固的模型试验,获得了如下结论:冻结过程中,冻胀引起上部地层的变形量随着冻结壁厚度的增长而线性增大,当冻结壁发展超过测点位置后,相应位置的地层变形不再变化。冻结产生的冻胀力对上部地层有压缩作用,随着地层内测点埋深的增加,地层变形量和地层平均应变都逐渐增大。当冻胀力超过土层的黏聚力后,上部土层的滑动使地层平均应变不再增加,地层不再被压缩,下部地层的变形会直接传递到上部地层。研究结果表明,影响冻结加固体上部地层变形量的主要因素是冻结壁的厚度,次要因素是地层的埋深。

摘要：为解决传统吸能锚索不能解决超大断面隧道软弱围岩隧道大变形的问题,首次提出将负泊松比(negative Poisson's ratio,NPR)锚网索支护体系应用于超大断面隧道支护措施中。依托侨城东路隧道东线标准段为工程背景,通过实地勘察,室内试验和理论分析的方法,从围岩岩性、物理力学特性以及水文地质条件方面,揭示了侨城东路隧道围岩大变形机理;通过室内试验得到NPR锚索物理力学特性并构建本构模型;再利用Rhino软件建立隧道以及初期支护模型、FLAC_(3D)软件进行模拟计算,对比分析无锚索、泊松比(Poisson's ratio,PR)锚索、不同排距NPR锚索4种方案围岩应力、位移、变形破坏规律。基于以上研究成果,进行室内相似比物理模型试验进行对比验证。结果表明,NPR锚网索支护体系相比普通锚网索支护能够有效地控制超大断面隧道软弱围岩大变形,不仅为侨城东路北延通道工程的施工及初期支护提供了数据支撑,也为类似条件隧道的围岩变形控制奠定了理论基础。

摘要：断层破碎带具有低强度、易变形、透水性大和抗水性差的特征,巷道开挖常会引起断层活化,极易诱发巷道冒顶或突水事故。基于TSP、震波、瞬变电磁等综合物探超前地质预报技术与工程地质钻探,揭示了巷道掘进前方地层中的断层与含水特性,确立了巷道过断层的合理位置,为过断层巷道掘进施工、超前预加固与围岩支护设计提供了依据。采用地面与工作面预注浆等综合注浆技术,对断层破碎带区域岩体进行注浆堵水加固,形成了双层注浆堵水帷幕,有效地封堵了地下水,提高了巷道过断层区域围岩的完整性与强度,保证了巷道掘进过程中围岩的基本稳定与施工安全,并为后期巷道围岩锚固支护提供了可靠基础。针对断层破碎带岩性复杂、地质灾害突发等特征,基于综合物探预报结果与理论分析,提出了巷道合理掘进与支护技术方案;并针对后期承载和高抗渗性的要求,根据支护结构所承受的水压,采用合理的二次支护结构型式与防渗加固措施,保证巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。