裂隙岩体模型的卸荷破坏试验研究

裂隙岩体在岩石工程是普遍存在的，本文通过对裂隙岩石模型的卸荷破坏试验，从应力－应变关系，强度特性及声发射等方面，对岩体在卸荷条件下变形破坏特性进行了分析。     

不同应力路径下砂岩能耗变化规律试验研究

为研究不同应力路径下岩石的能耗变化规律,采用MTS815岩石力学试验系统开展了砂岩的单轴压缩、常规三轴和卸荷三轴试验。结果表明:耗散能曲线变化是岩石内部损伤和破裂产生的表现,在弹塑性变形阶段,常规三轴耗散的能量占岩石吸收总能量的比例最大,卸荷三轴次之,单轴压缩最小;岩石的储能极限与围压具有明显的线性关系,单轴压缩试验中岩石的储能极限最低,卸荷三轴次之,常规三轴试验岩石的储能极限最高;岩石峰前和峰后的能量耗散速率与围压也具有良好的线性关系,峰后应力跌落阶段能量耗散速率明显较峰前能量耗散速率大数倍至数十倍,说明岩石峰前损伤速率较小,而峰后却快速损伤破裂,耗散能曲线的突然变陡表明岩石破坏发生。     

岩石可释放应变能及耗散能的实验研究

地下岩石结构的变形破坏是能量耗散与能量释放的综合结果.岩石结构内部储藏的可释放应变能和己耗散能的计算,涉及到在当时工况下岩石的卸荷弹性模量和泊松比,并与加载速度与载荷水平有关.该文在不同加载速度及不同载荷水平下,对岩石试件进行了单压加卸载实验,得到了卸荷弹性模量与泊松比、可释放应变能与耗散能的变化规律;进行了SHPB动...     

砂岩裂纹发育细胞观机理CT实时研究

利用最新研制成功的医用Ｘ射线ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｂｙ）机配套的专用岩石破坏试验加载设备,完成了单轴压缩使用下砂岩细观损伤演化特征的ＣＴ检测试验。得到了岩石破坏全过程中从微孔洞被压密到微裂纹发生、发展、贯通破坏、卸荷等不同发展阶段的ＣＴ图像。基于试验行到和岩石损伤扩展的细观机理,将岩石全过程曲线分为六段。     

锦屏一级水电站厂房固结灌浆施工工艺

锦屏一级水电站地下厂房地应力高，地质结构复杂，分布f13、f14、f18等断层，裂隙发育，地下水丰富，开挖后岩体卸荷松弛严重。为了确保吊车梁锚固岩基稳定和长期运行安全，需对厂房吊车梁以下边墙进行固结灌浆，主要介绍了固结灌浆施工工艺。也为以后其它类似地下工程施工提供可借鉴的方法。     

动态卸荷诱发节理岩体松动的数值模拟

高地应力条件下岩体开挖面临着初始地应力动态卸荷诱发的节理松动问题。为了提出控制节理松动方案,采用理论与数值模拟方法研究了初始地应力动态卸荷诱发节理松动机理。首先,将计算模型与简单的初始应力瞬态卸载理论结果进行了对比,验证了计算模型及其参数的正确性。其次,采用动力松弛法对地应力初始化,计算了地应力水平、卸荷路径以及卸荷时长对节理岩体松动的影响。结果表明:节理岩块张开位移与卸荷时长成负相关,与地应力水平成正相关;相同条件下,指数型卸荷路径引起的节理岩体刚体位移最大,三角函数型卸荷次之,线性卸荷最小。建议工程中通过改善装药结构和孔间距等钻爆参数来增加卸荷时长,从而有效地控制节理岩体松动效应。     

探析砂岩在轴对称条件下的分叉

不同应力状态下岩石材料的失稳断裂破坏一直是岩石力学与工程研究的重点。本文在对岩石进行平面应变、常规三轴基础上,采用非线性分叉理论对岩石在断裂失稳过程中的局部化分叉进行了研究。根据许多岩石工程处于平面应变状态的实际情况,自行研制了岩石平面应变仪,进行岩石平面应变实验,并将平面应变实验结果和常规三轴实验结果进行比较;为研究岩石材料弹性模量的应力敏感性,进行不同围压和不同应力水平下岩石的加卸荷循环实验;根据岩石的平面应变和常规三轴实验结果,建立不同应力状态下岩石非关联弹塑性本构模型,应用变形分叉理论的声张量法推导了不同应力状态下的分叉条件。     

节理岩石边坡的抗冲击分析

节理岩石边坡的研究是岩体力学学科发展中一个重要的研究课题,与岩土工程长期稳定和公共安全紧密相关。本文在不同的节理方向、不同的应力水平作用下,节理岩石边坡的抗冲击能力有很大差异通过具体的有限元分析得落石的冲击作用对边坡稳定性的影响,分析节理岩体卸荷力学规律以及各向异性力学特性,     

深部岩体动力变形与破坏基本问题

深部岩体非线性力学行为是目前岩石力学界研究的重点和难点,研究的困难在于在很大的动力变形与破坏情况下如何阐述岩体的性质。本文通过对深部围岩变形破坏机理、深部岩体动力破坏过程中的基本问题(时间效应、断裂损伤描述等)以及深部岩体特征科学现象(分区破裂、岩爆理论)等方面的研究成果进行梳理和总结,指出深部岩体力学问题是有效的四维空间问题,是在开挖寿命尺度上应力状态的演化,对深部围岩变形破坏机理的研究必须要建立与时间、空间有关的岩石性质的概念。目前要揭示深部岩体卸荷状态下真实的变形与破坏过程,必须继续在连续介质力学框架内研究基于微、细观物理力学的理论,在强度理论中引入时间参数作为塑性流动和破坏过程的特征,并采用合理的手段描述岩体的断裂损伤,岩爆和分区破裂是一个科学问题的两个现象,应当用统一的理论来解释和模拟,本文研究成果可为今后的研究工作指明方向。     

应用超声波法对围岩松弛带的探测

本次是针对贵州省乌江构皮滩水电站的右岸3#导流洞围岩松弛带的探测,右岸导流洞长达约800m,开挖断面16×19m2,跨度达20m,高达25m,是洪水期间泻洪主要设施之一,是大坝安全是一个保证。因导流洞所处的地质结构较为复杂,在施工阶段出现多次塌方,经衬砌加固和灌浆处理后仍有部分地方出现塌方现象,不但直接造成巨大的经济损失,而且在工程进度上推延了工期,其原因为施工爆破造成的岩石松弛和灌浆效果的不理想。为此,本文对该导流洞用超声波法进行圈定岩石松弛带,并评价灌浆效果,旨在为工程质量提供详实依据。     

泵用齿轮副困油卸荷的H型侧隙结构研究

为满足齿侧间隙在外啮合齿轮泵传动性能和困油性能上的不同需要，提出了一种位于从动齿轮非工作面上的"大-小-大"H型侧隙结构。首先，通过对齿轮泵困油过程的分析，从双齿啮合区内两困油区的连通和单齿啮合区内困油性能的完善两方面出发，建立了连通用和卸荷用侧隙的面积计算公式；然后，根据所确定的最小侧隙面积，计算出H型侧隙结构的几何尺寸；最后，提出一种双微圆贯通型卸荷槽，实现双齿啮合区的困油卸荷。实例分析结果表明：无论侧隙大小如何变化，都不存在绝对连通和绝对卸荷，只有在一定许可压差下的相对连通和相对卸荷；即使侧隙连通区实现了真正的连通，该区内的困油问题仍没有得到解决，需辅以额外的卸荷槽加以卸荷；"大-小-大"H型侧隙结构，既满足了齿轮传动的性能要求，也极大地提高了泵的困油性能；齿轮齿槽根部的两端面圆形除料和双微圆对称贯通型卸荷槽能提供足够的卸荷面积。研究结果表明H型侧隙结构、齿槽根部的两端面圆形除料和双微圆对称贯通型卸荷槽的组合充分满足了齿轮传动性能和困油性能的要求，且具有结构简单、易加工等特点，为消除外啮合齿轮泵困油的危害提供了一种新的卸荷结构。     

不定二次规划全局求解的一个新算法

针对工程设计、设施布局等领域出现的不定二次规划问题的求解,本文给出了一个新的全局优化算法.首先根据二次函数的特点,利用线性松弛化技巧,建立不定二次规划问题的松弛线性规划问题;然后通过一系列松弛线性规划问题的解逐步逼近原问题的最优解.理论上证明了算法的收敛性,数值算例表明算法是有效可行的.     

考虑先期卸荷静偏应力的花岗岩残积土动力特性研究EI北大核心CSCD

先期静偏应力对土体的动力特性具有重要影响,以往的研究多侧重于加载引起的静偏应力,考虑先期卸荷作用影响的土体动力性质试验研究还很少见。围绕先期卸荷条件下原状花岗岩残积土的动力响应特征,开展了一系列包含先期卸荷阶段的动态三轴试验;基于土体强度包络线、试样固结及卸荷后应力状态三者之间的位置关系定义了卸荷度,用于表征实践中受诸多因素影响的土体应力释放程度,卸荷度反映了卸荷土体距离破坏状态的相对远近;根据试验结果分析了动应力幅值和卸荷度对土体累积塑性变形和动强度的影响规律。结果表明:随着动应力幅值的增大,轴向塑性变形累积模式加速向“破坏型”发展;先期卸荷作用助长了花岗岩残积土的轴向累积塑性变形,间接表现为临界动应力幅值随卸荷度的增大而减小,且此种助长效应随卸荷度的增大呈非线性(加速)增强趋势;相同循环周次下,花岗岩残积土的动强度随卸荷度的增大而减小。在此基础上,以临界动应力幅值为归一化因子,发现不同卸荷度下土体的动强度曲线可归一化为唯一的曲线,据此建立了可考虑先期卸荷程度影响的花岗岩残积土动强度表达式。     

重力式码头卸荷板悬臂长度研究

本文运用现有的土压力计算理论、港口工程结构计算方法,对重力式码头卸荷板悬臂长度对卸荷效果的影响进行了研究,对如何确定卸荷板长度提出了参考意见。     

隧洞开挖过程中地应力耦合动态卸荷效应分析

通过理论计算和现场实测资料对比验证相结合的方法研究了圆形隧洞在开挖过程中开挖边界上径向、剪切地应力及二者耦合的动态卸荷效应.计算结果表明:隧洞在开挖过程中,径向应力卸荷时程曲线大于剪切应力卸荷时程曲线;在最大主应力方向,径向、剪切地应力耦合的卸荷应力时程曲线是二者之和,而在最小主应力方向,二者耦合的卸荷应力时程曲线则为二者之差;最后,通过与工程实例的结合,说明在最大主地应力方向,围岩水平径向振动是由于径向、剪切应力的耦合卸荷诱发的.     

白鹤滩特高拱坝坝肩柱状节理玄武岩开挖爆破试验研究

柱状节理玄武岩具有表面易破碎、易松弛等性状特点,作为300 m级高拱坝坝肩基岩世界罕见。柱状节理玄武岩基岩面岩体施工处理,经常出现边坡预裂面破坏,预裂面超欠挖严重、预裂面半孔率低、岩体扰动等问题。为解决破碎岩体边坡开挖的稳定,减少预裂爆破对建基面稳定的危害,根据白鹤滩水电站左岸坝肩柱状节理玄武岩物理及力学特性,通过预裂爆破与光面爆破对比试验,以确定爆破类型;并优化预裂爆破装药线密度、孔排距等参数。结果表明：预裂爆破综合效果优于光面爆破。通过在爆前、爆后布置物探监测仪器对周围岩体损伤进行监测,得出预裂爆破孔0.6 m的间距及线密度240 g/m装药参数,对柱状节理玄武岩实现基岩面扰动最小,达到最佳爆破效果。为强卸荷岩体高拱坝基础开挖提供了理论和实践借鉴。     

系泊缆松弛-张紧状态应力波的特性分析

从应力波的自由传播特性出发,分析在系泊缆绳松弛-张紧问题研究中需要考虑的因素。引入缆绳单位长度的重力与缆绳水平张力的比值λ,利用泰勒级数展开,将平衡张力和曲率表示为λ和缆绳弧长坐标s的函数。研究了缆绳出现松弛-张紧状态时应力波的自由传播特性,分析缆绳内水平张力、缆绳弧长坐标等参数对缆绳内应力波传播特性的影响。结果表明:缆绳处于松弛-张紧状态时,缆绳内应力波传播特性与张力、曲率和缆绳自重等因素密切相关。该文的工作为缆绳松弛-张紧条件下冲击载荷问题的研究奠定了基础。     

冷却塔高卸荷槽切口爆破拆除倒塌受力破坏过程研究

结合数值仿真结果和大量工程实践摄影资料,对冷却塔高卸荷槽切口爆破拆除倒塌受力破坏机理进行了分析。研究结果表明:冷却塔高卸荷槽切口爆破拆除倒塌过程可分为爆破切口形成、定向偏转下坐切口闭合、塔体初始触地高卸荷槽切口变形破坏、塔体二次变形破坏和塔体随机解体塌落触地5个阶段。爆破切口形成后,保留支撑人字柱临时中性轴形成,在冷却塔定向偏转过程中中性轴逐渐后移,人字柱在轴力、弯矩、剪力和扭矩的共同作用下发生稳定失效、破坏且各对人字柱左右柱受力存在明显差异。塔体的变形破坏由高卸荷槽切口压屈剪切破坏向塔体拉伸挤压力与触地冲击作用反力共同作用破坏或塔体拉伸挤压破坏转变,这与冷却塔结构质量优劣、卸荷槽高度、结构不对称受力等因素有着重要关系。     

六轴宽轨机车液压减振器卸荷参数的选取

对出口白俄罗斯的某型六轴宽轨机车一系垂向减振器卸荷参数进行选取。利用SIMPACK软件建立共计90 个自由度的整车动力学模型,在AAR5 级轨道谱激励下,首先对一系垂向减振器双向比大于、等于及小于1 时所对应的机车动力学性能进行对比分析,以确定压缩与拉伸行程的卸荷参数之间关系;进而以平稳性为目标,结合减振器两端相对速度分布范围,确定单侧行程的卸荷速度及卸荷阻尼力;最后在不同工况下进行动力学性能对比分析。结果表明：减振器双向比为1 时,即压缩行程与拉伸行程的卸荷参数选取为相同数值时,机车动力学综合性能最优;以平稳性为目标确定的最优卸荷速度及阻尼力相比其他方案中的卸荷参数而言,机车的Sperling 指标、一、二系悬挂装置动荷系数、轮重减载率均明显最低,只有通过R600 曲线时的脱轨系数不是最佳,但也能够满足安全要求。有关结论可为该型机车减振器卸荷参数的选取提供理论依据。     

高应力开挖卸荷下洞室岩壁梁爆破施工工艺

依托于白鹤滩水电站地下厂房工程,通过不断优化与调整岩壁梁开挖爆破程序和方法,以减小爆破扰动、促进应力分区释放、降低卸荷破坏程度。地下厂房开挖采取竖向分层、水平分区,针对岩壁梁区域及其上、下层围岩分别制定精细化开挖爆破措施,分区、分序实施,研发岩台区临时面喷射钢纤维混凝土、设置树脂锚杆等预支护技术、岩台及时支护等防卸荷破坏技术,保证了岩台成型质量,形成一整套适用于跨度大、地应力高、卸荷破坏严重的大型地下洞室岩壁梁开挖爆破施工工艺。