摘要：为研究核废料缓冲回填材料的超声波特征，本文利用岩石三轴压缩伺服仪和超声波测试系统，开展侧限压缩和常规三轴压缩2种应力路径和2种超固结比状态OCR=0.83和2.9的压实黏土-砂混合物的三轴压缩试验和超声波测试。结果表明：侧限压缩试验的纵、横波波速（Vp、Vs）曲线表现出与轴压-轴向应变曲线相似的3阶段特征，但Vp曲线具有滞后效应；常规三轴压缩试验的Vp增加，Vs降低，Vp和Vs变化与围压有关。动剪切模量和动泊松比（Gd和μd）的曲线分别与Vs和Vp的曲线相似，围压主要影响动剪切模量的大小；Vp和Vs与有效平均压力（p）有关，Vp和Vs与p的关系可用二次函数较好描述；横波信号的主频逐渐增大，主振幅先减小后增大，主频变得不易分辨，围压越大，横波信号衰减越强；Ⅰ和Ⅱ区随偏压加载而逐渐融合，横波分裂效应减弱。研究结果可为核废料缓冲回填材料的配比设计提供参考。

摘要：甘肃北山预选区是我国高放废物地质处置库首选预选区。为掌握区域岩体地应力大小、方向及其分布规律,在预选区新场岩体内进行4个钻孔的水压致裂地应力测量。基于钻孔岩芯编录和钻孔电视成像结果,在0-700 m范围内共开展81段压裂试验,并在19个测试段内进行印模定向试验,成功获得地应力量值和最大水平应力方向数据。根据压力–时间关系曲线,采用3种不同方法判读瞬时关闭压力参数,保证水平主应力测量结果的精度与可靠性。测量结果表明,新场岩体地应力随着深度的增加而增大,在测量深度范围内,最大水平主应力小于25 MPa,且最大水平主应力普遍高于垂直应力,揭示新场岩体应力场以构造应力为主导的特点。最大水平主应力与垂直应力比率随深度的变化规律表明,构造应力的作用随着深度的增加逐渐减弱,垂直应力作用加强。此外,最大水平主应力的优势方向为NEE,与区域构造应力场方向基本一致,从而证实应力测量结果的准确性。研究成果可为高放废物处置工程的开挖设计及稳定性评价提供科学指导,并为我国西北地区应力场分布规律研究提供重要参考资料。

摘要：根据相关规范规定,设计出6种不同的场地类别,并考虑地下连续墙和输入地震动强度的影响,分析了三层三跨框架式地铁地下车站结构的地震损伤特性、破坏过程及抗震性能水平。结果表明:在结构层间位移角幅值接近时,二类场地条件下结构的地震损伤程度最轻,四类场地条件下地震损伤最为严重;在大震且场地条件较差时,主体结构在输入地震动峰值过后的一段时间内将处于严重破坏状态,随后才进入可能的完全破坏状态;基于计算结果,建立了该类型地铁地下车站结构层间位移角与结构–土体刚度比R的预测公式;通过对比地下结构不同损伤破坏程度与对应的结构层间位移角的关系,给出了地铁地下结构地震完全破坏的判别标准,并初步给出了不同场地类别下该类地下结构基于层间位移角的抗震性能水平划分及其地震破坏物理描述。

摘要：三维裂隙网络建模技术是分析地下硐室围岩中裂隙分布规律的技术手段之一,可为硐室稳定性评价提供基础模型。本文以北山坑探设施围岩为研究对象,利用地表裂隙调查结果,分析裂隙产状、直径和密度的概率密度特征,采用蒙特卡洛方法构建三维裂隙网络模型,并通过围岩楔形体分析检验模型。继而引入硐室裂隙编录数据,修正模型参数和建模方法,建立具有高可信度的三维裂隙网络模型。最后,利用修正模型实现巷道尺寸设计和危险部位预测。上述研究修正了三维裂隙网络建模技术,并提出了模型在硐室围岩稳定性评价和辅助设计领域的应用方案,为我国高放废物处置地下实验室及类似工程的研发提供了技术支撑。

摘要：利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统及声发射(AE)三维定位实时监测系统,对两种不同含水状态的深部细粒英云闪长岩进行了三点弯曲试验,得到烘干状态及饱水状态下花岗岩的载荷–LPD曲线、声发射振铃计数率、AE撞击数曲线。试验结果表明,在水的影响下花岗岩的断裂力学特性和声发射特征都有较大变化。饱水状态岩样的平均断裂韧度为干燥状态下的87.5%,且在试验过程中整体的变形变大,其刚度变小,脆性减弱,强度变低。在岩样三点弯曲的各个阶段,饱水岩样的声发射振铃计数率远小于干燥状态岩样;在试验过程中出现了明显的Kaiser效应。岩样以V型截面拉断破坏为主;饱和岩样声发射事件数远大于干燥岩样。研究结果对于受含水层影响的深部花岗岩岩土工程设计及施工具有重要的理论及实际指导意义。

摘要：高放废物地质处置库围岩的热传导特性是影响处置库布局和处置单元间距优化的关键因素之一。以北山花岗岩为研究对象,开展岩石在不同温度(200~800℃)处理后的热传导试验,探讨热处理对岩石导热系数的影响规律,分析其与常规物理参量的内在联系,揭示热处理岩石导热特性的饱水效应。研究结果表明:(1)岩样导热系数随热处理温度的升高而降低,导热系数的衰减速率在550~650℃阶段达到峰值;(2)随热处理温度的升高,岩样质量、干密度和纵波波速总体呈下降趋势,而岩样体积和孔隙率则逐渐增大,根据导热系数与纵波波速、孔隙率及干密度的关系,建立了热处理岩样导热系数的预测模型;(3)热处理前,饱水岩样的导热系数比干燥岩样增加了9.7%~12.1%,且两者呈近似线性增加的趋势;(4)热处理后,饱水岩样的导热系数随热处理温度的升高呈轻微下降趋势,且导热系数的饱水效应随孔隙率的增加呈近似线性增大。研究结果可为高放废物处置工程的设计和优化提供理论基础。

摘要：为了获得预选处置库区现今地应力的赋存特征,在该区花岗岩体内的4个深钻孔中采用水压致裂方法进行地应力测量。基于钻孔岩芯编录结果,在0~700 m深度范围内,成功取得地应力量值和最大水平主应力方向数据。依据获取的地应力实测资料,结合拜尔利定律和断层摩擦库伦准则,对预选区的地应力状态及断层活动性进行分析。结果表明:(1)3个主应力随深度呈现出较好的线性关系;(2)测试深度范围内,水平应力普遍高于垂向应力,预选区构造应力占主导地位,且随深度的增加逐渐减弱,岩体北部的水平力作用强于中部及南部,南部最弱;(3)最大水平应力优势方位为NEE,与区域构造应力场方向基本吻合,自青藏高原内部及边缘到东天山地区,现今最大主应力的作用方向表现为由NE^NEE的变化规律;(4)预选区地应力量值未达到断层摩擦滑动临界值,断层活动性较弱;(5)研究成果为处置库的开挖设计和稳定性评价提供科学的指导,实测资料填补了该区域地应力数据的空白,为我国西部地区地应力场分布规律研究提供重要参考资料。

摘要：目前,国内外商业地理信息系统(GIS)软件中很少提供空间变异定量分析功能,即使有提供的,也只是停留在二维环境下简单的变异函数计算与基本的拟合层面[1],不仅难以满足空间分析领域对空间变异定量分析的需求,同时从行业应用角度也难以达到分析精度要求。本文以某实验区钻井矿化度数据为例,分析了三维数据场[2]中点阵数据的空间变异分析需求,分析比较了变异函数不同套合方法之间的差异与适用性,重点研究了等效应椭圆套合法,并提出了三维环境下变异函数的套合方法,进行了变异函数套合算法系统的设计、实现与应用,并对其结果进行了验证。

摘要：掘进机(TBM)开挖过程中受到各种地质因素的影响,其中节理间距是影响TBM滚刀破岩的一个重要因素。设计节理间距为100mm和400mm两组试验方案。试样为甘肃北山花岗岩,应用北京工业大学自行研制的大型机械破岩实验平台,选用17英寸(432mm)的常截面盘形滚刀进行线性切割破岩试验。试验过程中记录滚刀三向力、滚刀下岩样裂纹扩展并收集了岩片。从三向力、裂纹的扩展模式和岩片等角度分析节理间距对滚刀破岩的影响。结果表明:节理间距100mm的岩体切入所需要的推力小于完整岩石的推力,节理间距400mm的岩体破岩过程中推力有一突变的过程。节理间距100mm岩体滚刀作用下存在两种破坏模式,节理间距400mm的岩体破岩过程则包括了正常破岩和节理面影响破岩两个过程,并且节理对竖向主裂纹向节理面扩展有加剧的作用。节理面下方岩石较完整,节理面阻碍裂纹朝节理面下方岩石传播。

摘要：掘进机(TBM)开挖隧道过程中,其刀盘上滚刀间距设计的合适与否关系着破岩效率的高低。由于岩石非均匀、非连续、各项异性的特性,使用数值模拟方法研究滚刀破岩过程存在局限性。现场掘进实验主要是针对特定的掘进机做出机械运行参数优化,无法研究不同刀间距对破岩的影响。全尺寸滚刀破岩实验可以人为调整刀间距,且实验中采用大体积岩石可以避免尺寸效应的影响,因此受到了广泛的关注。采用北京工业大学自制的机械破岩试验平台,安装17英寸(432 mm)盘形滚刀,选取尺寸为1000 mm×1000 mm×600 mm的北山完整花岗岩试样,进行了5组刀间距的线性切割试验。实验中采集滚刀三向力,分层收集岩片且对其进行称重。对不同刀间距作用下的平均法向力、平均滚动力和比能进行了分析研究。当贯入度较小时,刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响都不明显,随着贯入度的增加,刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响增加。对于所有的刀间距而言,增加贯入度会产生更多的岩片,但并不一定会提高破岩效率,对于北山花岗岩而言,当刀间距与贯入度的比值为30左右时,比能值最低,此时破岩效率最高。