摘要：基于现有结构面剪切力学特性研究中对简单几何形态结构面研究多,天然形态结构面研究少,力学性质演化研究多,几何形态演化研究少的研究现状,通过巴西劈裂试验制备近天然形态岩石结构面,并采用模拟材料批量复制劈裂结构面试样的方法,开展循环荷载作用下岩石劈裂结构面的剪切力学特性演化规律与影响因素研究,分析法向应力、循环剪切次数、岩壁强度以及结构面粗糙度对循环剪切作用下岩体结构面力学特性和形貌特征的影响。最终通过在黏着摩擦理论-Barton经验公式中引入与循环剪切次数Nd有关的负指数假定劣化参数,提出了岩体结构面循环剪切强度公式。研究结果表明:法向应力、岩壁强度、结构面粗糙度越大,结构面的最大剪应力越大;法向应力、循环剪切次数、结构面粗糙度越大,岩壁强度越小,则归一化粗糙度参数越小。提出的循环剪切强度公式较好地验证了试验结果,可为工程安全设计提供理论参考。

摘要：我国盐穴地下储库建设起源于江苏金坛盐矿并获得成功,初步构建了我国盐穴储库建设首个技术标准体系。但是,我国各地盐矿的品位、埋深、矿层厚度和夹层特性等地质条件与金坛盐矿相差甚远,盐穴储库建设面临诸多挑战,不能照搬“金坛模式”。着眼于盐穴储库地质设计、造腔工程、注气排卤方案等方面,首先总结盐穴储库建库的“欧美模式”,以及基本上借鉴“欧美模式”发展形成的我国“金坛模式”的基本特征,然后结合我国已开展和正在开展的其他多座盐矿的盐穴储库建设的研究和工程实践,提出几种基于“一地一议、因矿制宜”原则的典型盐穴储库建库的“XX模式”。“XX模式”意味着是不同于金坛模式并有极大突破和变革的新型建库模式,是应对我国各地盐矿地质复杂性所带来挑战的技术方案和新思路。最后,对于下一步应对盐矿复杂地质条件带来的挑战需要突破和创新的关键理论和技术进行了展望。

摘要：截齿贯入角度是双轮铣槽机布齿系统设计中的关键因素之一。基于连续-非连续单元法(CDEM),建立截齿不同角度冲击贯入破岩的数值模型,通过断裂能本构模型实现岩体弹性-损伤-断裂的破裂过程,开展截齿有效角度50°~90°区间内的9组冲击贯入破岩模拟,研究贯入角度对截齿破岩性能的影响规律,讨论贯入角度对截齿几何排布的影响,总结布齿系统的截齿几何排布规律。结果表明,当贯入角度从90°降低到50°时,岩体由张拉-拉剪破裂向剪切-拉剪破裂转变,截齿平均贯入力与破碎程度提高,截齿的跃进式侵入特性的显著性减低;贯入角度为75°~90°的第Ⅰ类截齿与小于55°的第Ⅲ类截齿在破岩中起辅助作用,贯入角度为55°~75°的第Ⅱ类截齿可在岩体内部产生范围较大的水平非贯通裂隙,在布齿系统破碎岩体过程中发挥主要作用;2个第Ⅱ类截齿先后贯入岩体可较好地破碎截线间的岩体,可构成一类基本破岩单元,多个基本破岩单元按照正弦线形式排布,由此形成了一种布齿系统设计方法。研究成果为完善双轮铣槽机布齿系统设计方法,打破国外在双轮铣槽机布齿系统设计方法上的技术壁垒提供了理论基础。

摘要：针对考虑温度变化下由土工膜(geomembrane,简称GM)+土工复合膨润土衬垫(geosynthetic clay liner,简称GCL)+压实黏土衬垫(compacted clay liner,简称CCL)组成的3层复合衬垫中重金属污染物一维运移问题,基于相关假定发展得到了热传导与重金属污染物运移的控制方程,并建立了相应理论模型。通过有限差分,对所建理论模型进行了数值求解。随后,开展了与试验结果、解析解计算结果以及其他数值解计算结果的对比分析,验证了该模型的合理性。最后,以Cd^(2+)为例,分析和讨论了不同因素对运移规律的影响。结果表明,上部温度升高会使复合衬垫中Cd^(2+)的运移通量和底部浓度增大,但会使其上部浓度降低。热扩散效应对运移行为的影响会随Soret系数ST的增大而变显著,当ST为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1 K^(-1)时,所定义的击穿时间tb依次为37.9、37.2、36.4、31.2、26.5 a。GCL和CCL最大吸附量的增大均会使t_(b)近似线性增加,且在一定渗沥液水头h_(b)下,t_(b)随GCL和CCL厚度的增大呈线性增大趋势。此外,当h_(b)从0.5m增大到1.0m时,t_(b)平均降低了8.33 a。在工程实践中,可结合GCL和CCL的吸附性能和厚度来设计复合衬垫,同时应考虑温度变化对阻隔效果的影响。

摘要：以滇中引水工程香炉山隧洞穿越断层为工程背景,运用有限元方法计算断层错动作用下衬砌的轴向力学特性,发现断层错动对衬砌的影响集中在错动面两侧30 m。基于衬砌弯矩沿轴向的分布,初步确定"铰接设计"中节段长度及节段间柔性连接的宽度。通过正交试验研究衬砌节段长度、柔性连接宽度、柔性连接材料强度3种因素及水平对衬砌内力的影响,并采用极差分析得到"铰接设计"的最优水平组合。结果表明,"铰接设计"是一种有效的抗错断措施,通过自身变形有效吸收断层错动产生的位移,且能够大幅度减小衬砌沿轴向的内力值,弯矩、剪力、轴力的降幅均超过80%。综合比较了纤维塑性混凝土与高性能泡沫混凝土在强度及渗透性方面的优、缺点,认为纤维塑性混凝土具有一定弹性模量、抗渗性好、抗拉强度和韧性高,可作为柔性连接材料用于铰接设计,研究结果可为过断层隧洞设计提供一定参考价值。

摘要：隧道锚是承担悬索桥主缆荷载的关键受力部件,隧道锚–围岩联合承载力学机制较为复杂。通过研究隧道锚简化的力学模型,得到基于"楔形效应"的隧道锚抗拔承载力计算方法。为进一步验证该方法的合理性与正确性,考虑埋深、锚碇长度、围岩类别等影响因素,设计了14组室内模型试验方案,通过模型试验获得了抗拔承载力,研究了各影响因素与抗拔承载力关系。基于室内模型试验的相关参数,采用"楔形效应"计算方法得到隧道锚抗拔承载力,与模型试验结果较为吻合。模型试验获得的影响因素规律和破坏特征也和理论计算方法一致。研究结果表明,考虑"楔形效应"的隧道锚承载力计算方法是科学和合理的,具有力学意义明确、公式形式简明的特点,可为工程实践提供参考。

摘要：双轮铣槽机(简称“双轮铣”)是地下连续墙的专业施工装备,布齿系统是其核心部件,其参数设计与破岩性能密切相关。基于连续-非连续单元法(CDEM),建立了铣轮铣削岩土体过程的三维仿真模拟方法。在此基础上,考虑自由面与铣削关联性等因素,对布齿系统截齿入岩顺序影响破岩性能机制进行了研究,建立了关联铣削条件下以预置相邻自由面数目为主要影响因素的入岩顺序数值概化模型。结果表明:(1)获得的铣轮铣削岩土体的铣削力与铣削深度曲线,验证了此数值模拟方法的正确性;(2)相比于完整岩体,具有单相邻预设自由面与双相邻预设自由面岩样的峰值荷载分别下降了32.5%与68.2%,破岩能耗分别下降了19.8%与56.6%;(3)布齿系统中双相邻预设自由面的截齿占总体截齿数目比值越大,布齿系统整体能耗越低,异构式布齿系统能耗低于顺序式。研究成果为完善双轮铣槽机破岩过程与布齿系统优化提供了基础。

摘要：围岩破坏模式分析是地下工程围岩稳定性分析、控制和支护设计的基础。经典破坏模式分类体系缺乏对深部高应力破坏问题的考虑,而已有考虑高应力破坏问题的分类方法较多地反映了岩石力学问题,弱化了对工程地质条件的分析。为此,基于围岩工程地质条件评价和地应力水平评价,综合考虑岩体结构类型、完整程度、岩质类型、围岩级别和地应力等因素,建立围岩潜在破坏模式分类体系。该分类方法适用于浅部到深部、低应力到高应力等各种情况,将更加适用于深部高应力地下工程,且以工程地质评价为基础的特点使其更便于现场工程师的理解和应用。

摘要：【目的】边坡失稳破坏具有较强的时空特征,现有被动设计方法造成大量挖方边坡工程失稳。分析边坡开挖时空演化规律,探讨边坡主动加固设计方法,对边坡信息化施工和安全控制尤为重要。【方法】采用现场调研和数值模拟手段,分析高边坡开挖破坏原因和滑带主应力演化规律,揭示边坡开挖渐进破坏机制,进一步构建以加固时机、加固深度、加固力为核心三要素的边坡主动加固设计方法体系,并通过典型挖方边坡工程检验方法的可行性。【结果和结论】结果表明:(1)挖方边坡开挖失稳破坏过程可划分为:破坏应力孕育期、稳定发展期和急速发展期。(2)建立挖方边坡变形阶段和安全系数(Fs)与开挖步的表征关系,可控弹塑性变形阶段1.05≤Fs≤Fst(设计安全系数)为最佳加固时机;临界坡高计算方法可以更加方便地确定加固时机,0.4 Hcr~0.7Hcr(临界坡高)为最佳加固时机。(3)提出主动加固深度上下界的界定方法,主动加固时锚固段的深度需在锚固上界之下,且达到锚固下界。(4)考虑开挖损失应力补偿,提出每级坡主动加固力的确定方法,保证开挖过程中边坡稳定性。(5)通过工程案例进行主动和被动加固设计比较,得出采用提出的主动加固设计方法只需要相对较小的加固力即可较好地约束边坡变形和塑性区扩展。研究成果可为挖方边坡工程信息化施工和加固设计提供指导。

摘要：能源桩是一种在传递上部结构荷载的同时获取浅层地热能源的新技术,给桩基结构的设计及安全服役提出了新的挑战。从能源桩实际应用的角度,围绕能源桩传热性能和承载性能两个关键科学问题,从4个方面综述目前的研究现状:(1)能源桩的热传递研究;(2)能源桩的结构响应特征;(3)能源桩的承载变形特性;(4)能源桩的荷载传递机制。在此基础上,对当前能源桩传热模型的适用性、热交换作用下能源单桩及群桩的承载特性以及长期运行条件下的承载性能及结构安全性进行了讨论,最后对能源桩工程下一步研究进行了展望。分析成果对于保证结构安全,合理开发浅层地能具有重要意义。