含多组平行节理岩体的单轴压缩试验及数值模拟

为了研究节理条数和倾角对节理岩体的力学特性的影响,对人工制作的含多组节理裂隙岩体进行了单轴压缩试验和数值模拟,研究了节理面的倾角β、节理面的条数N对单轴抗压强度的影响。研究结果表明:(1)当节理面条数相同时,随着β由0°增加到90°时,试件的单轴抗压强度呈先减小后增加的趋势;当节理面的倾角β相同时,随着节理面条数N的增加,试件的单轴抗压强度呈逐渐减小的趋势。(2)当节理面条数相同时,数值模拟值随β的变化规律与试验值的变化规律总体相同。     

非贯通非共面凝灰岩节理岩体各向异性及其能量特征分析

通过预制平行非贯穿节理试件进行单轴压缩试验,系统研究在节理倾角和节理间距组合形式下,对岩石试件的应力-应变曲线、峰值强度、变形参数、能量特征等的影响。试验研究发现:(1)平行节理岩体强度和变形曲线随节理倾角都呈现U型,当节理倾角为60°时,岩石单轴抗压强度取得最小值,表现出强烈的各向异性,随着节理间距的增大,岩石的单轴抗压强度逐渐增大;(2)试件破坏模式主要与节理倾角有关,在倾角为30°、45°时为张拉破坏或者张剪破坏特征,在倾角为60°时表现出剪切破坏特征,倾角为75°时为张剪破坏;(3)岩石在变形各阶段中吸收能量与耗散能成非线性增长,弹性应变能呈现先增加后减小,能量曲线随节理间距成指数增加关系。 更多还原     

节理岩体法向蠕变特性的数值模拟

对含节理面的岩体模型进行数值模拟,研究节理面倾角、间距和条数等对节理岩体的轴向瞬时应变、轴向蠕变应变的影响。结果表明：(1)含单组平行贯通节理时,且节理面等间距均匀分布时,当节理面的倾角β为90°时,轴向瞬时应变和蠕变应变随节理面条数的增加几乎没有变化。当节理面条数保持不变,随着节理面的倾角β由0°增加至90°时,轴向瞬时应变和轴向蠕变应变呈先增加后减小的变化规律。(2)当节理岩体模型中含有2条交叉的贯通节理面时,竖直荷载方向与第1条节理面间的夹角,以及两条节理面间的夹角对节理岩体的轴向瞬时应变和蠕变应变均有所影响。     

预制节理岩体试件强度及破坏模式的试验研究

采用相似材料模型试验对不同节理倾角、节理贯通度、节理组数、载荷应变率、试件长径比、节理充填物厚度及类型等7种工况下的预制节理岩体在单轴压缩下的峰值强度及破坏模式进行了研究。结果表明：节理岩体的破坏模式及峰值强度与节理构造形态密切相关。贯通节理岩体将产生沿节理面的剪切破坏或穿切节理面破坏,且与第1种破坏模式对应的岩体峰值强度更低。非贯通节理岩体的强度介于完整岩体和贯通节理岩体之间。随着平行节理组数的增加,岩体峰值强度逐渐下降。随着载荷应变率的增加,岩体峰值强度逐渐增大,相应地试件的破坏模式也变得更加复杂。试件长径比基本没有改变其破坏模式,完整试件仍主要是以张拉破坏为主,而节理试件仍以剪切破坏为主。随着长径比增加,试件峰值强度逐渐增大。随着节理充填物厚度增加,试件峰值强度降低。不同节理填充物对试件峰值强度也有一定影响。     

循环冻融条件下节理岩体损伤破坏试验研究

通过循环冻融和相似材料试验,研究了节理岩体在冻融条件下的损伤破坏机制及其相应的力学特性。通过对经历冻融循环后的试件损伤破坏模式的观察和单轴压缩试验,重点研究了节理倾角、节理贯通度、节理条数、节理充填物厚度、节理充填物类型、试件饱和度、冻融循环次数等对试件冻融损伤破坏模式、单轴抗压强度和弹性模量的影响。研究发现：节理存在及其物理力学性质对岩体的冻融损伤破坏模式及强度均有很大影响。节理倾角通过影响冻融裂纹的起裂位置进而影响其破坏模式和强度;随着贯通度的增加,试件表面裂纹由稀变密;随着节理条数增加,试件受冻融影响明显加剧;随着节理充填物厚度增加,试件冻融损伤程度先增加后减小;节理充填物类型对试件冻融损伤程度也有一定影响;随着试件饱和度的增加,试件冻融损伤程度先减小后增加;随着冻融循环次数的增加,节理试件表面因冻胀引起的裂纹逐渐增多、变宽,且其抗冻融特性较完整试件差。上述研究成果对寒区岩体工程建设及安全运营具有重要的参考价值。     

单一预制节理试件各向异性力学特性试验研究

节理岩体具有特殊的不连续结构,从而展现出复杂的各向异性力学特性。为了掌握这一复杂力学特性,从理论上分析了单一节理面的力学效应,并通过常规三轴压缩试验研究了单一预制贯通节理试件的各向异性力学特性。结果表明,节理试件的力学特性分为受节理面控制和岩块控制;与完整试件相比,节理试件的力学参数均有不同程度降低,其中弹性模量、抗压强度、黏聚力随节理倾角呈U型分布,最小值均出现在60°倾角节理试件,而内摩擦角与节理倾角呈线性增大关系;随着围压等级升高,不同倾角节理试件弹性模量和抗压强度的最大值与最小值的比值降低,力学性能差异减小。     

单轴压缩荷载下非贯通闭合节理岩体损伤本构模型

目前损伤力学已被认为是研究节理岩体力学行为的有效工具,但是在目前的节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理几何特征而未考虑节理内摩擦角等力学参数,这显然不能很好地反映节理岩体的力学特征。为此,拟推导出一个能够综合考虑节理几何及力学参数的损伤变量（张量）,并由此建立单轴压缩荷载下岩体损伤本构模型。首先,基于断裂力学的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了含非贯通节理岩体的损伤变量计算公式;其次,根据断裂力学理论对单轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究,得出了应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的计算公式;同时考虑多节理间的相互作用给出了单组单排及多排非贯通节理应力强度因子计算公式。最后,利用该模型对含单条非贯通节理的岩体在单轴压缩荷载作用下的峰值强度及损伤变量进行了分析计算。结果表明,当节理倾角小于其内摩擦角时,岩体强度与完整岩石相同,岩体损伤为零,而后随着节理倾角增加,岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线,当节理倾角约为60°时,岩体损伤最大,强度最低。随着节理长度增加,岩体损伤增加,而随着节理内摩擦角的增加,岩体损伤则减小。      

双轴应力下非贯通节理岩体压缩损伤本构模型

针对目前节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理长度、倾角等几何性质,而未考虑节理抗剪强度等力学性质的不足,基于断裂力学中的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学中的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了在双轴应力下含单条非贯通闭合节理岩体的损伤变量计算公式,并根据断裂力学理论对双轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究,得出了应力强度因子KⅠ、KⅡ的计算公式;同时考虑多节理间的相互作用,给出了单组单排及单组多排非贯通节理尖端应力强度因子计算公式,由此建立了相应的节理岩体双轴压缩损伤本构模型,并利用该模型进行了相应的算例分析。结果表明：对含单条非贯通闭合节理的岩体而言,当节理倾角小于其内摩擦角时,岩体强度与完整岩石相同,岩体损伤为0,而后随着节理倾角增加,岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线,当节理倾角约为60°时,岩体损伤最大,强度最低。随着节理长度增加,岩体损伤增加,而随着节理内摩擦角的增加,岩体损伤则减小;对含单组单排非贯通闭合节理的岩体而言,当节理总长度一定时,随着单条节理长度的减小及节理条数的增加,岩体损伤则逐渐减小,但其减小幅度与节理条数并不呈线性关系。     

基于RJM断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究

裂隙结构的存在对于工程岩体的强度和稳定性具有重要影响,岩石宏观裂隙的产生源自于微破裂的积累。针对岩体裂隙的粗糙特性,通过Matlab建立考虑粗糙度的节理模型（Roughness Joint Model）,采用简化的正弦曲线来表示粗糙节理,并将其导入到颗粒流试验模型中进行单轴压缩试验。对比完整岩体、直线型裂隙岩体、RJM岩体三者破坏的应力-应变曲线,改变裂隙倾角（与水平方向夹角）α,岩桥倾角β,裂隙密度γ,建立不同裂隙分布的断续节理岩体数值试样,开展一系列数值模拟试验。研究结果发现:（1）裂隙的存在明显降低了岩体的抗压强度,RJM模型峰值强度和峰值应变均高于直线型裂隙岩体;（2）岩体抗压强度总体上随裂隙倾角增大而增加,随裂隙密度增加而减小,但随岩桥倾角的改变呈非线性变化,岩桥倾角45°时峰值强度最低,峰值应变最小;（3）裂隙分布会影响岩体的破裂模式,微裂隙的扩展反映了岩体力学性质的各向异性;（4）不同倾角下增加裂隙密度,岩体强度下降程度不同,倾角75°时密度对强度影响最小,30°和60°时影响最大。     

冻融循环条件下含软弱夹层隧道围岩力学性质及破坏特征

川藏铁路沿线隧道围岩中常存在大量软弱夹层,且岩体受严寒气候影响较大。为研究夹层倾角和冻融循环对隧道围岩力学性质的影响,室内制备了不同软弱夹层倾角、不同冻融循环次数条件下的互层岩体,并对含软弱夹层岩体展开了单轴压缩试验。研究发现:（1）含软弱夹层岩体的硬岩部分变形较小,而软岩夹层部分的破坏更加剧烈。夹层倾角较小时（β=0°、30°）岩体破坏后裂纹与夹层倾角接近平行,当夹层倾角较大时岩体破裂面与夹层呈X型交叉状;冻融循环次数越多,岩体的破坏程度越强烈。（2）随着夹层倾角的增大,岩体的单轴抗压强度和弹性模量先减小后增大;当夹层倾角β=45°时,抗压强度和弹性模量最小,抗压强度较含水平软弱夹层岩体降低35.27%,弹性模量降低34.84%。（3）冻融循环劣化了夹层岩体的力学性质,岩体承载能力随着冻融循环次数的增加而减弱,但塑性变形能力有所增强。在冻融循环作用的影响下,岩体抗压强度、弹性模量呈负指数型递减,峰值点应变则呈线性增大。     

某二级公路岩溶发育特征及工程地质评价

拟建的某二级公路所在地区岩溶工程地质发育。通过分析该区岩溶发育的主要条件,调查各种岩溶形态的分布及发育特点,岩溶地下水的补径排特征来研究其岩溶发育特征,并对拟建公路的岩溶工程地质条件进行了评价和建议。研究表明,该区各种岩溶形态发育,针对某些岩溶病害,工程建设中应采取适当措施以减小其危害。     

贵州某公路滑坡变形破坏机制及稳定性评价

贵州某公路边坡在雨季产生滑动,坡体后缘的裂缝呈放射状,这一现象较为特殊。通过现场调查、岩土体实验,对该公路滑坡变形破坏机制、放射状裂缝形成机制及滑坡稳定性进行评价。研究结果表明:研究区的地形及物质组成是滑坡发生的地质基础,连续的强降雨是滑坡发生的诱发因素;坡体后缘先破坏滑动,推动挤压前缘土体鼓胀变形,滑移类型为推移式;滑坡处于山区公路弯道外凸弧形斜坡地形,这是后缘放射状张拉裂缝形成的主要因素;滑坡在天然状态下稳定,在强降雨状态下欠稳定,需要采取防治措施进行治理。     

高速公路缓倾红层软岩滑坡形成机制及防治措施研究

以缓倾红层软岩地区某新建高速公路路堑开挖滑坡为例,通过对该滑坡形成过程、致灾因素及变形机制进行分析,结果表明:前缘开挖临空条件、大气降雨是滑坡产生的主要因素,高边坡开挖形成临空面,降雨使岩体处于饱水状态,在裂缝扩张力及静水压力作用下,形成垂直裂隙并向岩体深部发展,剪断岩层局部层面结构面,最后贯通形成滑面滑动致灾。滑坡前缘反压堆载、后缘裂缝遮盖防雨,坡面截排水、位移监控等应急措施止滑效果较好,推荐采用支挡工程+清方方案处治滑坡。建议缓倾红层软岩边坡加固设计贯彻分级支挡思路,以提高边坡稳定性及施工安全性。     

康定二道桥-榆林宫地区地下热水出露特征

通过野外地质调查和资料收集,研究康定二道桥至榆林宫地下热水出露特征。结果表明:(1)研究区热水均沿断裂和水系分布,从二道桥至榆林宫出露约有42个泉点及泉群和12个地热井。(2)研究区天然温泉的温度范围为21℃～89℃,地热井为42℃～125℃;天然出露温泉的矿化度范围为445.9～2 297 mg/l,地热井为899～3 583 mg/l。(3)研究区天然温泉Y30温度最高(89℃),Y10的矿化度最高(2 297 mg/l),两者分别出露于大雪山-农戈山断裂西部的第四系砂砾岩和燕山期花岗岩中。地热井ZK12温度(125℃)和矿化度(3 583 mg/l)皆为最高,出露于二台子断裂南部的燕山期花岗岩中。     

澜沧江某水电站热水系统循环演化机制研究

研究区位于西藏自治区昌都市芒康县境内曲孜卡乡和盐井乡交界的澜沧江河段,由于复杂的地质背景,形成了一系列物理、化学特征各异的温泉及盐泉。研究区域热水系统主要以盐泉泉群和中低矿化温泉的形式分散出露,根据地质地热结构以及热水水文地球化学特征,将区内热水系统划分为盐井系统、右岸曲孜卡系统、左岸玄武岩系统以及外围温泉。通过工程区区域地质背景及周边热水同位素特征,结合工程区及周边热水系统的热储温度、热储深度计算,研究各热水系统的循环演化机制对工程区的影响具有十分重大的意义。     

盐亭县崩塌稳定性分析与防治

对盐亭县危岩带进行现场地质调查,在此基础上对四处典型危岩体特征进行分析,采用赤平投影法、稳定性计算、坠落轨迹及冲击能计算对危岩体的稳定性进行评估。结果表明:(1)四处危岩体在天然和暴雨工况下均处于不稳定或欠稳定状态;(2)W1、W2、W3三处危岩体的水平崩落距离和末动能较大,对附近居民和公共设施安全造成威胁,有必要采取防治措施;(3)根据现场调查和计算分析,对4处危岩体采取针对性整治措施。     

长宁页岩气田区某丛式井场滑坡变形特征及形成机制浅析

本研究结合长宁页岩气田区某丛式井场滑坡的地质环境条件、物质结构和变形特征,根据古滑坡体存在的地质现象,对工程滑坡形成的力学机制和发展演化过程展开分析讨论。初步认为该滑坡是在古滑坡的滑覆堆积体上发展而来,滑坡启动时具有牵引式滑裂变形破坏特征,并逐渐向推移式塑性挤压变形模式转变,形成了滑坡由牵引式向推移式转化的力学机制演变过程。人类工程活动是该滑坡的最直接的主要诱发因素。充分认识滑坡的变形特征和形成机制,有利于正确指导滑坡治理措施选择和工程布局,对区域内建设场地选址和同类型工程滑坡治理具有借鉴意义。     

云南某水库大坝工程地质安全评价

水库大坝安全评价就是利用系统工程原理和方法,对拟建或已有水库大坝工程及系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测,提出相应的安全对策措施,以达到工程及系统安全的过程。本文在对云南某水库大坝现场调查的基础之上,结合室内试验土工试验结果,综合分析该评估区的地质环境和工程地质条件,对大坝坝基、坝肩、坝体现状进行安全性评价,并提出了相应的工程建议。     

也论成都粘土的成因

为了解成都粘土的成因机制，在总结前人资料的基础上，从分析成都粘土的分布、结构、矿物组成等特征入手，客观地展示了成都粘 本质，进而将其与我国北方的马兰黄土和长江中下游的下蜀粘土之间的特性进行比较以及对龙门山和成都平原第四纪晚更新世的古环境的分析，最终得出典型的成都粘土的成因是属于风成“黄土”的结论。     

成都经济区天然放射性环境评价

根据区域化探数据预测地空界面天然放射性水平的基本原理和成都经济区1∶25万土壤化探数据中铀、钍、钾的含量数据,首次对成都经济区的天然放射性地质环境进行了研究和评价。结果表明成都经济区的地质构造和地表出露岩层与研究区的放射性环境有较大关系。在研究区的大部分范围内,40K比活度高于全国和世界的平均值,238U的比活度远低于全国和世界的平均值,232Th的比活度与全国平均值相当,但明显高于世界平均值。除龙门山褶皱带和峨眉山—瓦山断褶带的小部分地区外,成都经济区的各项辐射评价参数均在国家建筑材料放射性核素限量标准控制式的范围之内。该文可为合理、有效的利用成都经济区的国土资源提供支持,也可对加速成都经济区经济一体化和城市的可持续发展提供必要的参考。