冻融循环作用下砂岩力学特性与电镜扫描试验研究

通过对取自新疆阿勒泰某隧道的砂岩开展冻融循环试验,在-25℃下冻结9 h,(20±2)℃下融解5 h,为一个冻融循环过程,对岩样分别进行0、5、10、20、30、40、50、60、80次冻融循环。然后,进行单轴压缩试验和电镜扫描试验,得到经历不同次数冻融循环后的饱和砂岩破坏特征、应力-应变曲线、弹性模量、泊松比,并分析该砂岩物理力学特性和破坏断口微裂纹演化与冻融条循环次数之间的关系。结果表明:随着循环次数的增加,该砂岩岩样弹性模量呈不同程度降低趋势,峰值应变呈逐渐增大趋势,而泊松比呈先增加后减小趋势,微裂纹长度、宽度及面积不同程度呈增大趋势,使砂岩损伤劣化不断加剧。     

大理岩细观破坏行为的量化分析

对选自四川镜屏二级水电站的大理岩进行带有加载装置的扫描电镜(SEM)细观损伤破坏过程的动态试验.获取试验过程中裂纹生长发育的相关图片,并进行图像处理、分析、可视化和算法开发的研究,获取岩石损伤破坏的过程中的重要参数(长度、面积、角度等),进行损伤破坏特性的量化分析.研究结果表明,加载过程中,长度、方位角、面积等细观结构参数服从一定的分布规律和演化规律;加载过程中分叉裂纹极其发育,加载后期裂纹扩展迅速,最终形成剪切破坏面.     

边坡稳定的离散元强度折减法分析

分析边坡稳定性的传统方法主要有极限平衡法和有限元法,传统的极限平衡法无法获得节理岩质边坡的滑动面与稳定安全系数,有限元法对节理岩质边坡的稳定分析需要设置节理单元,而离散单元法能真实地表达节理岩体的几何特征,便于处理非线性变形和破坏都集中在节理面上的岩体破坏问题,因此可以更好地模拟边坡的稳定状况。将离散元法与强度折减法结合,分别对土质边坡和含结构面的岩质边坡的稳定性进行了算例分析,结果表明离散元强度折减法在岩土体边坡稳定分析方面具有潜在的优越性,是节理岩质边坡稳定性分析的可行、有效的方法。     

大理岩脆－延性转换的微观机理研究

为探讨高水压对大理岩变形、强度、脆－延转化特性及破坏断裂损伤劣化的影响，取锦屏二级水电站引水隧洞大理岩分别进行高水压、高围压、低围压作用下全应力－应变过程三轴压缩对比试验，对大理岩破坏断裂断口进行微观扫描电镜试验，分析不同工况条件下大理岩断口微观形貌特征.结果表明，在低围压作用下莫尔强度包络线近似为线性，在高围压作用下莫尔强度包络线为非线性.高外水压力的存在抑制了岩石脆性向延性的发展，降低了岩石的强度，对软化区裂纹的扩展起到加剧作用.通过微观数字图像实验分析可知，高围压比低围压条件下大理岩断口裂纹长度小、密度大，分布均匀.给出了高水压、高围压作用下岩石破裂产生的微观损伤力学机理，为进一步分析高围压、高内外水压条件下非圆形洞室围岩失稳破坏提供了可靠的理论依据.     

应变花的平差计算及其在工程中的应用

根据自由网平差理论，提出了一种处理应变网络数据以确定该点应力状态的方法，推导出更符合实际、适应性更广泛的计算主应力公式结果表明，该方法能够充分利用所有的测试信息，大大地提高了处理实测应变数据的精度，效果良好因此，在验算金属支架强度、高层钢结构网架的可靠度等方面具有一定的应用价值     

隧洞围岩压力位移反分析原理和方法

对于隧洞支护设计而言，如何确定围岩对支护的作用十分重要。由于岩体结构特性十分复杂，利用现有的岩体力学模型作出的计算尚不能到令人满意的结果，考虑到位移量测方法较简单，花费省，且结果较可靠，因此本文将金属支架作为平面弹性结构，以现场金属支架上量测出测点间的观测值为依据，提出借助自由网平差的伪逆解法，反算出围岩作用于支架上的外荷载。     

基于Hoek-Brown准则的岩石损伤本构模型研究及其参数探讨

 在Hoek-Brown准则及假定岩石颗粒服从Weibull函数随机分布的基础上,结合岩石峰后软化的特点,对损伤参量进行合理修正,建立能反映岩石破裂全过程的三维损伤本构模型,并通过试验验证该模型的正确性。研究结果表明,该模型结果与试验结果吻合程度较好。在此基础上,探讨Weibull分布参数及Hoek-Brown准则中参数对岩石损伤本构模型的影响,对实际工程中适用于该准则的岩石有较好的参考价值。     

地下巷道金属支架的可靠度分析

本文以现场实测支架上的位移反算作用于支架上的荷载为基础，分析荷载的概率分布，从而给出金属支架在该荷载作用下的可靠性指标。     

Dynamic experimental study on rock meso-cracks growth by digital image processing technique

A new meso-mechanical testing scheme based on SEM was developed to carry out the experiment of microfracturing process of rocks. The microfracturing process of the pre-crack marble sample on surrounding rock in the immerged Long-big tunnel in Jinping Cascade II Hydropower Station under uniaxial compression was recorded by using the testing scheme. According to the stereology theory, the propagation and coalescent of cracks at meso-scale were quantitatively investigated with digital technology. Therefore, th...     

岩石细观结构量化试验研究

岩石是一种多尺度材料,以往的研究大多是在宏观尺度下进行的,由于岩石在外部荷载作用下的断裂乃至破坏是由于处于细观尺度的微裂隙的增长和贯通引起的,所以对处于细观尺度的微裂隙进行量化分析,对于了解和研究岩石的力学性质有一定的意义.首先,基于损伤理论建立一套岩石细观量化试验方法,利用扫描电镜对四川锦屏大理岩进行观测,得到大量岩石细观结构图片.基于数字图像处理理论,利用区域生长算法对图片进行处理,并编制相关程序实现图像增强和图像分割,从分割后的二值化图像中提取微裂隙的长度、方位角、宽度、面积和周长等细观信息.然后,利用统计学理论对获取到的微裂隙细观信息进行统计分析,得到各参数的统计规律,进一步利用Monte Carlo理论模拟岩石细观结构体积表征单元.最后,依据几何损伤理论得到岩石细观结构体积表征单元的初始损伤张量,将其引入到G.Swoboda的损伤理论中,模拟得到单轴压缩试验和常规三轴压缩试验的应力-应变关系,并与实际试验的结果进行比较.结果显示可以较准确模拟2种力学状态下的应力-应变关系.