用数字图像相关技术进行红砂岩细观裂纹损伤特性研究

通过对红砂岩试样应变响应和表面裂纹图像的同步观测试验,以及试样表面细观裂纹萌生、扩展图像信息的采集和量化方法的研究。提出了用数字图像相关技术处理不同含水状态下红砂岩试样动态变形过程中的灰度分布图;并去除微裂纹,探讨了红砂岩动态损伤状态与其宏观力学之间的关联。为了获得试样微观预制裂纹扩展的定量描述,引入裂纹损伤度与损伤张量2个物理量,定量评价了含水状态下红砂岩预制细观裂纹动态渐进扩展损伤特性,进一步了解了单轴压缩状态下细观裂纹扩展的演化规律。     

岩石-混凝土两相介质胶结面粗糙系数的分形描述

针对润扬长江公路大桥南汊悬索桥锚碇胶结面抗剪强度（抗剪强度的大小与胶结面粗糙度紧密相关）取值问题，采用室内控制粗糙系数试验的方法，测试了不同粗糙度的花岗岩与混凝土胶结面的抗剪强度.从形态数学原理出发，建立了均方根坡角法(ARMSS)测算岩石与混凝土胶结面轮廓线的分维数，定量描述其粗糙程度.岩石与混凝土胶结面粗糙系数(J_RC)可由分形维数D与分形截距A来确定，通过分形分析可以定量估计岩石力学中的J_RC值.     

脆性岩石动态渗流特性试验研究

取三峡永久船闸高边坡花岗岩与山西万家寨水电站高边坡灰岩试样分别进行不同围压条件下全应力—应变过程渗流试验．试验结果表明，岩石变形过程渗透性与变形破坏形式密切相关，岩石在破坏前、后不同变形阶段渗流特性具有明显的不同．在破坏前的弹性变形乃至屈服阶段，渗透性较弱且随变形的变化不明显；岩样破坏至应变软化段，渗透系数急剧增强并达到渗透峰值．在试验的基础上进一步探讨了岩石全应力—应变过程渗流特点之机理。     

基于SEM图像处理的岩体细观微裂隙三维重建模拟分析

鉴于岩体细观微裂隙的三维重建是研究细观尺度下岩体力学特性和渗透性的有效方法,利用扫描电镜（SEM）观察到了岩体细观结构SEM图像,获取了岩体细观裂隙几何参数并进行了统计分析,归纳总结了微裂隙二维几何参数及其概率分布规律,并基于Monte-Carlo随机模拟方法,利用Matlab软件中的GUI程序来进行岩体细观微裂隙三维重建,获得了岩体细观微裂隙三维重建效果图,通过与实际SEM图像微裂隙间距参数对比,验证了该模型的合理性。     

一种改进的中空注浆锚杆连接段螺纹参数优化分析

软岩大变形隧道需要及时锚固支护,特别是在围岩强度较低的隧道中,常采用对围岩扰动较小的中空注浆树脂锚杆施加预应力支护,而开挖后围岩产生的大变形将对锚杆性能提出更高的要求,如何提升锚杆强度与变形能力成为控制围岩稳定性的关键。考虑改进的中空注浆锚杆树脂锚固段+砂浆锚固段的螺纹连接特性,利用数值模拟分析了锚杆连接段内螺纹螺距、连接长度、外壁厚度对连接段强度与变形的影响,得到了连接段螺纹最佳组合参数。研究结果表明：连接段破坏模式受螺纹抗剪强度、钢筋与中空外壁抗拉强度的影响,可分为中空外壁拉断破坏、螺纹滑脱破坏、钢筋拉断破坏3种。当连接段长度较短时,易发生螺纹滑脱破坏,随着连接长度的增加,连接段强度薄弱点由螺纹转移至中空外壁。不同螺纹螺距条件下存在临界连接长度使得连接段内各强度均能得到有效发挥,从而提高锚杆连接段的整体强度。随着螺纹螺距的增加,连接段整体受力性能得到显著改善,当螺纹螺距为1.5 mm时,螺纹抗剪强度最差,在设计时应尽量避免。在中空外壁直径不变时,钢筋直径过大易导致连接段外壁拉断破坏,过小易导致钢筋拉断破坏,在设计时应合理匹配钢筋直径与中空外壁直径。随着中空外壁直径的增加,连接段破坏...     

深埋隧洞中高水压对致密围岩变形的影响程度

在深埋高围压、高水压岩石工程中,合理分析高水压对围岩的影响程度,对控制工程成本具有重要意义。为了研究高水压力对围岩稳定的影响程度,通过分析适用于岩石中的Biot有效应力原理,本文在弹性条件下推导出用常见岩石参数表示的Biot系数公式,分析总结出Biot系数不仅和孔隙率有关,随孔隙率减小而非线性减小,而且还跟岩石泊松比或者说岩性有关,其值大于孔隙率。并且提出了在特定围压和水压下,孔隙率小于某个界限值时可以忽略水压力影响,并给出了界限值的求解方法。最后通过锦屏二期水电站引水隧洞实例分析,验证了论文观点的正确性。     

不同掺剂对水泥土动力特性的影响

为研究水泥土的动态特性,采用普通水泥、矿渣水泥、水玻璃3种掺剂,利用共振柱,考虑不同掺量,在不同的围压和剪切应变的条件下,水泥土的剪切模量和阻尼比的变化规律进行了试验研究。试验结果表明:水泥土的最大剪切模量随围压的增加而增加,最小阻尼比随围压的增加而降低;3种掺剂在相同围压下矿渣水泥土的动剪切模量最大,阻尼比最小;水玻璃-水泥土在刚度退化之前承受的剪应力最大;水泥土的剪应变与动剪切模量的关系符合修正的Ramberg-Osgood模型曲线。     

深埋隧洞围岩双向流变特性试验

针对四川锦屏二级水电站深埋隧洞围岩在开挖与运营过程中呈现出显著的流变劣化特征,采用CSS-283双向万能实验机,对板岩进行双轴压缩流变特性的实验研究,分析岩石黏弹性变形随应力水平不同和时间发展的变化规律;基于四变量Burgers流变模型,应用弹性-黏弹性对应原理,导出了双轴流变方程的黏弹性解析解,并且根据板岩双轴流变曲线,反演出了各级流变参数;通过与试验结果的比较,说明该解析解能较好地描述岩石的黏弹性双轴流变特性。     

裂隙岩体大稳态渗流场与损伤场耦合分析模型

从流体扩散能量叠加原理出发,建立了裂隙岩体介质的渗流张量解析表达式。综合应用断裂力学与损伤理论,探讨了复杂应力状态下裂隙岩体的本构关系以及压剪裂纹的起裂准则,建立了裂隙岩体在压剪,拉剪应力让损伤演化方程,提出了渗透张量随裂隙损伤发展的关系以及裂隙岩体非稳态渗流场与损伤场耦合模型。     

锦屏深埋长大引水隧洞围岩蠕变特性仿真分析

针对锦屏二级水电站深埋长大引水隧洞围岩蠕变特性研究,对锦屏二级水电站的板岩进行了长达两个月的长期剪切流变试验。应用FLAC3D软件中粘弹塑性本构模型(Cvisc模型),对模拟结果进行分析,隧洞开挖后,围岩变形和应力均迅速变化,持续50天左右,围岩变形趋于某一稳定值,隧洞断面收缩量达3.5%左右,说明隧洞板岩具有硬质和完整的结构,其变形量不大,围岩变形均随时间增长而逐渐趋于收敛状态。