基于晶粒织构模型的花岗岩矿物晶粒形状及朝向对其力学特性影响研究

花岗岩及其他粒状结晶质岩石由于其组成的矿物形状、矿物朝向和矿物成分等细观结构的影响,表现出不连续、非均匀及各向异性等非均质特性。但现有的数值方法还不能够定量研究矿物晶粒形状及朝向的影响,为了探究矿物晶粒的形状及朝向等非均质性对岩石力学性质的影响,基于颗粒离散元法提出晶粒织构模型(GTM),其通过生成代表真实矿物晶粒的随机不规则椭圆形柔性晶粒簇(Cluster),能够定量分析矿物晶粒形状及朝向的影响并再现岩石矿物晶粒内部和晶界损伤演变的动态过程。通过与室内试验结果进行对比,经过细观参数标定后的GTM模型能够很好地模拟出LdB花岗岩在不同力学条件下的宏观力学特性及破坏特征。通过构建不同晶粒纵横比及旋转角度的GTM模型研究矿物晶粒形状及朝向的影响,发现晶粒的形状及朝向的改变会导致晶内及晶界接触比例及接触整体朝向的变化,进而影响到岩石的宏观力学特性及破坏特征。GTM模型能够更加全面真实地从岩石的细观结构角度探究岩石的力学特性与破坏机制,对于揭示岩石细观非均质性对宏观力学特性及晶内、晶界裂纹扩展的影响提供了有效的方法和手段。     

川滇地区强震诱发断层错动量值的概率危险性分析

在中国川滇强震区兴建的大型工程中,隧道常不可避免地横跨多条区域性活动断裂。受活断裂错动的影响,隧洞结构面临着严重的错断威胁。在跨活断层隧洞抗断设计中,断层错动量是重要的输入参数。然而,传统的确定性方法提供的断层错动量很难反映地震发生并引发断层错动的随机性影响,因此常高估了错动量大小。为此,提出了强震诱发断层错动的超越概率理论错动量分析方法,引入了目标区域地震活动性参数及地震引发断层错动的概率,以工程服役期限内,可能发生的位错量达到给定值的概率来评价活动断层发生错动的危险性,从而为穿越活断裂隧洞的抗错断设计提供一定参考。为了说明该概率分析方法,以滇中引水工程香炉山隧洞为例,对隧洞跨越的龙蟠-乔后断裂展开错动量的估算,并进行了参数分析。     

弯曲倾倒边坡开挖变形响应机理与反馈预测

针对苗尾水电站右岸坝基上游边坡工程实例,开展定性分析,采用允许层面之间发生拉张破坏和剪切滑移、层间岩体可以发生屈服破坏的离散元分析方法模拟边坡变形破坏现象,剖析变形破坏机理,开展动态反馈分析,并指导边坡的抢险治理措施设计和后续设计优化。研究表明:边坡坡脚开挖和雨季强降雨两种不利条件共同作用下,坡脚垮塌导致变形范围扩大,是边坡较高高程部位覆盖层开裂的主要诱因。基于离散元动态反馈的边坡变形机理与稳定性状态,确定了"强锚固固脚锁腰+排水"的处理策略,在边坡变形剧烈阶段,首先采用压渣进行处理,同时边坡上部采用预应力锚固锁腰,然后对边坡下部采用锚索、锚拉板、灌浆固结等手段进行锁脚处理。工程实践表明,经过治理之后边坡整体稳定性增强,治理措施有效。     

刚体离散元动力方法在基于位移的岩坡地震响应分析中的应用

当前岩坡地震动力响应分析中,多采用极限平衡方法分析拟静力安全系数,采用Newmark滑块分析动力永久位移,假设较多,工程实用性受限。将刚体离散元方法引入岩坡地震动力稳定性评价工作中。通过与强度折减法、Newmark法中的永久位移评价相结合,提出一种复杂岩坡静动力稳定性分析方法。初步认识表明:(1)采用极大节理刚度可以减少节理刚度带来的弹性接触位移,使得刚体离散元用于求解岩坡楔形块体的静/动力稳定性问题。(2)刚体离散元强度折减法可以无需假设块体运动方向或假定滑动形式,直接求解获取安全系数、下滑力等结果,可以考虑复杂形状块体,相比传统方法更具优势和实用性。(3)与4个经典静力算例与3个动力算例的对比验证,表明提出的刚体离散元方法及程序实现的正确性。(4)采用提出的方法,研究幅值、节理面交线倾角等参数对岩坡地震响应永久位移的影响规律研究,表明刚体离散元方法可以根据参数变化得到正确的得到相应的结果变化规律。且对比发现在某些特定条件下拟静力安全系数不能正确反映岩坡地震响应的陡增程度。(5)在工程实例中,采用刚体离散元方法进行K1块体基于位移的地震稳定性评价,给出基于超越概率的支护设计方案。相比拟静力安全系数设计方案,在满足使用条件的前提下优化程度更高。研究可为岩坡静动力稳定性分析提供一种新的思路。     

节理网络有限元法在地下洞群稳定性分析中的应用

运用节理网络有限元法(JFEM),针对大岗山水电站地下洞室群主厂房集水井的典型剖面,研究了裂隙岩体的变形破坏特征和锚杆对岩体的锚固作用。研究结果表明,节理网络有限元分析计算模型与实际岩体结构高度一致,对于一些常见的不稳定地质体的支护计算结果也较为合理,为裂隙岩体的稳定性评价和支护结构设计提供了一种有效、合理的分析途径。     

过活动断裂隧洞抗错断适应性结构响应分析

输水隧洞作为长距离跨流域调水工程的关键控制性工程为缓解经济布局与水资源分布之间的区域矛盾发挥着巨大作用。而我国西南高烈度地区地质构造复杂,活动断裂分布密集,导致输水隧洞工程不可避免地需要穿越多条活动断裂带建设。针对滇中引水工程香炉山隧洞过活动断裂带,开展隧道适应性结构在断层错动条件下的影响校核。以龙蟠—乔后断层F10-1为代表,基于隧洞关键部位的位移、相对变形、最大主应力和纵向等效内力等指标,评估活动断层对香炉山隧洞抗错断适应性结构的影响,并基于数值计算验证其在减小衬砌内力与变形方面的作用。结果表明受走滑为主的断层运动影响,隧洞的一侧边墙表现为受拉状态,拉应力较小,约为5 MPa;铰接缝的最大法向变形与切向变形均位于断层带中央节段之间;铰接设计这一适应性结构的存在有效改善了衬砌在错动条件下的受力状态。研究成果可以直接应用于穿越活断层输水隧洞的工程设计与施工,为相关工程隧洞建设提供有利支撑。     

地下洞群支护优化设计的综合评价方法

在大渡河流域某水电站地下洞群支护优化研究中,引入基于强度折减法的地下洞室群整体安全系数作为围岩支护效果的主要评判指标,结合洞周最大变形及洞周关键部位收敛率等局部性指标,通过多种支护方案的对比综合研究,提出了一种多指标综合优化分析方法。研究表明,该方法适合于求解具有离散设计变量和非确定性因素的工程设计问题,对洞群稳定性有较大改善。     

脆性岩体破裂扩展时间效应对引水隧洞长期稳定性影响研究

 对于锦屏二级引水隧洞,脆性岩体破裂损伤发展的时间效应已从现场围岩破坏情况及多种监测仪器长期监测数据中得到反映,成为影响引水隧洞长期稳定性的控制因素。为系统研究这一问题,针对锦屏二级引水隧洞沿线所占比例最大的岩层之一--白山组大理岩,在论述岩体破裂扩展时间效应的现场体现的基础上,进行破裂时效室内试验,得到破裂时效拟合式和临界驱动应力比;继而采用CPM模型建立可以考虑脆–延–塑转换特征的白山组大理岩数值试样,标定其微观参数,并进行室内破裂扩展试验的PFC模拟;最后,首次对工程尺度的引水隧洞进行破裂扩展时效的PFC模拟,研究不同岩性、不同埋深下,在100 a运行期内引水隧洞围岩的破裂情况。结果表明,室内试验中破坏时间的增加和荷载的降低呈现出较明显的指数非线性关系,且亚临界裂纹开始扩展,具有一个门槛值(定义为临界驱动应力比),对于白山组大理岩此应力比为0.492。采用CPM模型标定的PFC短期细观参数可较好反映锦屏白山组大理岩试样的三轴压缩应力–应变曲线及屈服破坏特征表现出的明显围压相关性,低围压下裂纹数目随围压增加明显,高围压下增加速度减缓,且拉裂纹在高围压下数目不再随围压增高而增加。数值试验中发现轴向应变和裂纹数目发展均表现出明显的蠕变三阶段特征。随着驱动应力比减少,由蠕变产生的应变量值是增加的。侵蚀裂纹的发展也符合蠕变三阶段特征,驱动应力比越小,侵蚀裂纹数目基本线性增加,但侵蚀裂纹发展速率呈指数减少。在开挖完成100 a后,II类大理岩岩体中引水隧洞的破裂区最大范围为2.1～3.1 m,III类大理岩为3.3～4.5 m,引水隧洞的长期稳定性可以得到较好保障。     

2019年长沙市城区外卖米饭中黄曲霉素B1污染状况调查

摘要：目的 了解长沙市城区外卖米饭中黄曲霉素B1污染状况。方法 从长沙市6个区中以消费者的身份使用外卖软件随机抽取外卖米饭样本共103份,采用酶联免疫吸附法测定样本米饭中黄曲霉素B1的含量。采用独立样本t检验或单因素方差分析的方法探究含有不同特征的商家提供的米饭中黄曲霉素B1的含量差异。结果 103个受试样本中黄曲霉素B1含量的中位数为4.36 μg/kg,超标率为1.94%。高消费水平组黄曲霉素B1平均含量（3.02 μg/kg）低于低消费水平组（5.11 μg/kg）,且差异有统计学意义（P<0.5）。提供堂食的外卖商家所提供的米饭中AFB1平均含量（4.62 μg/kg）低于不提供堂食的外卖商家（6.01 μg/kg）,且差异有统计学意义（P<0.5）。结论 长沙市城区外卖米饭可能普遍存在黄曲霉素B1污染,但含量较低。消费者尽量选择消费水平较高且可提供堂食的外卖商家,食品安全相关部门应加强及落实对外卖食品安全的管理。     

基于三维离散–连续耦合方法的跨活动断裂隧洞错断破坏机制研究

在中国西部强震区兴建的大型水利工程中,输水隧洞常不可避免地横跨多条区域性活动断裂,受活断裂错断运动影响,这些输水隧洞面临着严重的错断威胁。传统隧洞抗错断数值模拟方法多将围岩简单考虑为等效连续体,不能从细观尺度模拟断裂错动时围岩的破裂过程和大变形现象。将三维离散–连续耦合方法引入跨活动断裂隧洞抗错断问题的研究上,研究在断裂错动作用下衬砌的内力响应,及围岩破裂的细观特征。在该分析方法中,采用离散元球形颗粒表征围岩,同时将隧洞衬砌结构考虑为连续单元体。验证接触边界上耦合力的相容性与连续性的同时,通过参数标定使离散区域与连续区域的宏观属性一致,在此基础上建立穿越活动断裂隧洞的三维离散–连续耦合数值模型。利用这一方法,讨论了不同断裂错距影响下隧洞因断裂错动而产生的位移变化与力学响应,并从细观角度对围岩破坏特征进行了探讨。获得的结论可以为穿越活断裂隧洞的抗错断设计提供一定参考。