考虑不同加载条件的粉砂质泥岩损伤特征

为了研究粉砂质泥岩硐室开挖过程中围岩的损伤特性,该文提出了一个考虑损伤特性的粉砂质泥岩的加载损伤模型。采用三轴压缩试验,得出不同围压、不同加载速率下粉砂质泥岩的应力应变曲线,并与粉砂质泥岩的加载损伤模型相结合得到了粉砂质泥岩在加载过程中的损伤规律。为探究模型的可靠性,根据超声波在发生损伤材料的传导速度衰减特征,利用TICO混凝土超声波测试仪对加载过程中的试件进行超声检测,得到了粉砂质泥岩不同加载阶段的损伤变化规律。结果表明,所提出的的粉砂质泥岩加载损伤模型可以反映粉砂质泥岩的损伤演化规律。     

三轴应力下水对粉砂质泥岩蠕变力学特性影响作用试验研究

采用岩石流变试验机,在三轴应力下分别对干燥与饱水两种含水状态的粉砂质泥岩开展室内蠕变力学试验。分析了水对粉砂质泥岩蠕变量、蠕变长期强度的影响作用。依据岩石的蠕变性质,选取Burgers蠕变模型对其进行描述,得出两种含水状态下岩石的蠕变模型参数。对比干燥与饱水含水状态下岩石的Burgers蠕变模型参数,分析得出了水影响Burgers蠕变模型参数的基本规律。结果表明:（1）相同应力水平下,水对粉砂质泥岩的瞬时应变特性影响较小,而对岩石的蠕应变特性影响相对较大;（2）饱水试样的蠕变长期强度是干燥试样的39.3%,由于水的作用,粉砂质泥岩的蠕变长期强度大幅降低,在工程中应考虑由于水的影响作用而导致的岩石长期强度降低问题;（3）水对Burgers蠕变模型各参数的影响作用从大到小依次为:η₁、G₁、G₂和η₂,即水对Burgers模型中串联的元件力学特性影响较大,而对并联的元件力学特性影响相对较小;（4）由于水的影响作用,粉砂质泥岩达到稳定蠕变阶段所需的时间显著增加,岩石的稳态蠕变速率显著增大;（5）由于水的影响作用,导致粉砂质泥岩的蠕变力学特性发生显著改变。因此,在重大岩石工程中应重视水对岩石时效变形的影响作用。     

川藏铁路孜拉山区片麻岩蠕变特性及本构模型研究

川藏铁路孜拉山区片麻岩分布广泛,岩石各向异性特征显著,深埋隧洞修建时围岩变形直接影响隧洞稳定及加固措施。为揭示川西—藏东孜拉山区片麻岩的蠕变特征,开展了三轴压缩蠕变试验,发现了一种裂纹异常扩展现象,在叠加原理的基础上通过绘制等时应力-应变曲线确定长期强度。基于Burgers模型建立一种更符合工程实际的蠕变本构模型,采用麦夸特算法和全局优化算法进行参数辨识。结果表明:同一围压条件下,试样瞬时应变增量随应力等级增大而变小,发生硬化现象;片麻岩试样在蠕变特性中表现出因微观结构各向异性而引起裂纹异常扩展的现象,在衰减蠕变阶段其蠕变速率因裂纹异常扩展而骤增;长期强度随围压增大而增大,与常规三轴试验条件相比,长期强度分别下降59.8%和21.3%。本研究构建的改进的Burgers模型更加符合实际情况,所得到的试验力学参数可为工程建设及灾害防治提供科学依据。     

水-岩作用下粉砂质泥岩含水损伤本构模型

软岩遇水具有显著的劣化效应,以往研究主要集中于软岩的流变特性,对水-岩作用下软岩的含水损伤研究较少,但水-岩作用下软岩的含水损伤效应对工程建设的指导至关重要。因此,以滇中地区粉砂质泥岩为研究对象,对干燥状态、天然含水率和饱水条件下的粉砂质泥岩试样进行三轴压缩蠕变试验。试验结果表明:(1)不同含水率试样在初始加载阶段产生的应变量均远大于后期逐级加载阶段的应变增加量,且随着含水率的增加初始加载蠕变量逐渐增大;(2)随着含水率的提升,最终蠕变量逐渐增加,试样进入加速蠕变阶段的应力阈值逐渐降低,长期强度也显著降低。根据试验结果,基于损伤理论,引入一个非线性黏塑性体考虑含水情况对蠕变的影响,提出基于经典Burgers模型并具有水-岩作用劣化特征的含水损伤蠕变本构模型。通过1stopt软件辨识参数,并验证了模型的准确性和可适性。研究结果对于滇中红层软岩的含水损伤特性研究提供了一定的参考。     

温湿循环作用对三峡库区岸坡粉砂质泥岩力学特性及能量演化的影响研究

三峡库区岸坡表层岩体的风化特性及其稳定性受温度和湿度等气候环境显著影响.为了研究温湿循环作用对三峡库区岸坡粉砂质泥岩的劣化效应,将其加工后的标准岩石试样进行不同循环次数的温湿循环作用,然后测试其单轴压缩力学性能,分析其应力-应变曲线、强度、变形、破裂特征及能量特征.结果表明,随着粉砂质泥岩试样受温湿循环作用的次数从0增...     

低应力与覆水环境下单裂隙粉砂质泥岩渗流特性

为探究不同外部环境因素影响下浅层粉砂质泥岩边坡裂隙渗流特性,采用自主研发的岩体裂隙渗流试验装置,对含6种不同裂隙面粗糙度(JRC)的粉砂质泥岩裂隙试样进行渗流试验,研究了不同低围压和覆水深度下粉砂质泥岩裂隙渗流特性。结果表明:不同覆水深度及JRC下围压与粉砂质泥岩裂隙渗透系数均呈反相关,两者之间关系可用幂函数表征,且渗透系数的降低过程可分为快速降低(围压为0～30 kPa)和缓慢降低(围压为30～50 kPa)两个阶段,CT扫描结果验证了围压增大使得粉砂质泥岩裂隙开度减小是渗透系数随围压增大而减小的主要原因。随围压的增大或覆水深度的减小,不同JRC粉砂质泥岩裂隙渗透系数的离散程度逐渐减小。当围压增至最大,同时覆水深度最小时,JRC对裂隙渗透系数的影响将会被消除。不同围压下,粉砂质泥岩裂隙渗透系数与覆水深度呈正相关,且两者关系可用指数函数表征。推导出了粉砂质泥岩裂隙渗流非线性Izabsh模型,该模型能较好地反映低应力及低流速下粉砂质泥岩裂隙渗流量与压力梯度之间的非线性变化关系,但随围压的增大,该模型的相关性有一定程度的减小。     

陕南泥岩三轴压缩蠕变试验及其数值模拟研究

在对泥岩进行室内三轴流变压缩蠕变试验的基础上,确定了泥岩Burgers流变模型本构方程中的各参数数值,描述了陕南勉宁地区泥岩的流变特征。结果表明:随着荷载的增加,泥岩出现明显的三个阶段的蠕变曲线,试块的总体蠕变量较大。利用FLAC3D软件对三轴压缩蠕变试验(围压1MPa)进行了模拟计算,确定泥岩计算机模拟时的流变计算参数。在此基础上,分别对泥岩不同围压和不同试件形态状态下的三轴压缩蠕变试验进行了数值模拟计算,结果表明:圆柱体试件的应变量数值整体小于立方体试验试件的应变量数值。     

饱和粉土静态液化性能试验研究

通过固结不排水三轴压缩试验,分析了围压、固结比和干密度等因素对饱和粉土静态液化特性的影响。试验结果表明,在干密度较小时,饱和粉土的偏应力-应变曲线呈现明显的硬变软化型,随轴向应变增大超静孔隙水压力增加、有效应力减小而发生静态液化,当干密度达到1.58 g· cm-3时,饱和粉土的偏应力-应变曲线表现出硬变硬化现象,超静孔隙水压力为负值或接近0,饱和粉土不再发生静态液化,即饱和粉土存在静态液化的干密度临界值;其他条件不变,随着围压、固结比或干密度的增大,偏应力峰值和残余强度均增大,静态液化势降低;根据有效应力路径建立了流滑面以作为饱和粉土稳定区与非稳定区的分界面。     

类砂质泥岩常规三轴浆压致裂起裂压力试验研究

为深入探究两淮矿区典型砂质泥岩劈裂注浆起裂机制,研制了常规三轴劈裂注浆试验装置,开展了类砂质泥岩浆压致裂起裂压力模型试验,基于试验结果分析了岩石强度与应力状态对注浆起裂压力、裂缝扩展形态影响规律,揭示了砂质泥岩劈裂注浆起裂机制。研究表明：起裂压力与岩石抗压强度呈正相关,且岩石抗压强度越高,劈裂路径越复杂;起裂压力对围压的敏感程度远高于轴压,且应力差 Δσ =σ_V −σ_H越大,裂缝形态越规整;孔压三轴条件下,封闭裸孔段浆压致裂法确定的岩石抗拉强度值约为单轴抗拉强度的 2.5倍。该研究结果可为今后类似岩层劈裂注浆参数设计与施工提供参考。     

碾压混凝土力学特性的试验研究

介绍了对岷江流域某高拱坝坝体碾压混凝土力学特性，进行的三轴压缩试验和直接剪切试验结果，根据试验资料对碾压混凝土的力学特性进行了分析。     

西藏贡觉县泥石流灾害研究

西藏自治区贡觉县境内对居民存在影响的泥石流沟有3条，即者龙洼Ⅰ沟，者龙洼Ⅱ沟，克西林沟，均位于该县东南部的高山峡谷区。泥石流沟长度均超过2km，沟床平均纵坡降130‰，地表松散物质的厚度都在6．5m以上，其来源有所不同，克西林沟泥石流的固体物质来源于沟谷两侧的也古、拉巴滑坡堆积物；者龙洼Ⅰ、Ⅱ泥石流的固体物质来源主要为岩石风化物质及崩、坡积物。固体物质颗粒粒径分布范围很广，分布曲线均呈三峰型。说明该区泥石流中固体物质含量较高。贡觉县境内泥石流的诱发因素是降雨，为降雨型泥石流。文章根据非饱和土强度理论对贡觉县降雨型泥石流的成因机理进行了研究，提出降雨型泥石流的形成过程可以划分为2个阶段，第1个阶段为基质吸力引起的抗剪强度丧失阶段，与前期实效降雨量有关；第2个阶段为泥石流发生阶段，与短历时强降雨有关。运用上述理论方法，对降雨型泥石流的预测模型进行了探讨。建议用临界雨量线模型框架来建立贡觉县泥石流的预测模型，并依据者龙洼Ⅱ沟泥石流爆发前20d的降雨量数据进行拟合分析，结果表明：文中建议的2个临界雨量线模型框架均适于用建立贡觉县降雨型泥石流暴发的预报模型。     

西藏贡觉县各贡弄铜金矿地质特征及成因探讨

本文对西藏贡觉县各贡弄铜金矿区铜金矿产出地质特征进行介绍,并对其与地球物理、地球化学的关系予以阐述,指出该矿区与西藏玉龙斑岩铜钼矿同处一带上,典型面状蚀变特征明显,富集的Au、Ag、Cu、Pb等亲Cu元素来自大小不等的斑岩岩株,显示本区有进一步寻找斑岩型铜金矿的潜力。     

粉质黏土的真三轴试验及强度特性研究

为研究复杂应力路径下粉质黏土强度特性,利用TSW-40型土壤真三轴仪,开展了不同试验条件下粉质黏土的真三轴试验。研究了真三维应力状态下粉质黏土应力-应变曲线变化规律,探讨了含水率、固结围压和中主应力比等试验条件对粉质黏土强度的影响规律,对比分析了真三维应力状态下 平面上粉质黏土试验值与Mohr-Coulomb（简称M-C）强度准则和双剪强度准则的差异。研究结果表明：真三维应力状态下粉质黏土的广义剪应力-剪应变曲线主要表现为应变硬化型。粉质黏土强度随中主应力比和固结围压的增大而增大,随着含水率的增大而减小。 平面上粉质黏土的强度包络线随静水压力 的增大向外逐渐扩展,随含水率 的增大向内逐渐收缩。 平面上M-C强度极限线和双剪强度屈服极限线与试验值对比分析表明,M-C强度准则描述土体强度时结果偏小,采用双剪强度准则时结果偏大。     

粉细砂的真三轴试验与强度特性

采用柔性真三轴仪对上海粉细砂进行了一系列不同中主应力系数条件下的真三轴试验,针对中主应力对粉细砂强度特性的影响进行了系统分析。基于真三轴试验结果对Mohr-Coulomb强度准则的形状函数进行了改进,并采用试验结果对强度准则进行验证。结果表明,建立在真三轴试验基础上的强度准则能更准确地反映砂土三维应力状态下的强度特性。     

宜-巴高速公路泥质红砂岩三轴应力松弛特性研究

软岩应力松弛特性研究是其长期力学特性研究的重要方面,亦是保证高地应力软岩隧道长期安全稳定的关键。采用TLW－2000三轴流变仪,对宜－巴（宜昌至巴东）高速公路泥质红砂岩进行围压为30 MPa的应力松弛试验研究。试验结果表明,在松弛过程中,随着松弛损伤的发展,导致松弛具有明显的非线性特征。对松弛过程中损伤耗散能变化规律的分析,建立松弛损伤的演化方程,并将损伤因子引入到西原模型中建立非线性的松弛损伤模型,通过与试验结果的对比分析,验证所建模型的合理性,可为宜－巴高速公路高地应力软岩隧道长期稳定性分析提供科学依据。     

粉质黏土周期荷载后的不排水强度衰化特性

在3种不同围压下进行了一系列重塑粉质黏土的静三轴和动-静三轴不排水剪切试验,得到了不同动应力水平条件下粉质黏土的孔压、动应变和不排水剪切强度值。通过对土样的不排水强度、孔压和动应变的无量纲化处理,确定了周期荷载作用后粉质黏土的不排水强度比与动载引起的孔压比和动应变比之间的相关关系。试验结果表明：粉质黏土在周期荷载作用后的不排水强度衰减程度取决于动载引起的动应变比值和孔压比值。当周期荷载引起的动应变比值小于0.1时,孔压比增长较快,土样的不排水强度几乎没有衰减;当动应变比大于0.1时,孔压比增长变慢,土样的不排水强度明显衰减;当动应变比值接近1时,孔压比值达到0.9,土样的不排水强度衰减程度约达到55 %     

某铁路隧道底鼓段粉砂质泥岩微宏观物理力学特性研究

西南地区YD隧道在运营期间隧道底部多段发生隆起变形,造成无砟轨道板开裂,导致轨道结构受损不稳定,影响行车安全。为了探明其底鼓原因,现对底鼓段紫红色缓倾层状粉砂质泥岩进行微宏观工程特性研究,分析其对隧道底鼓的影响。采用室内试验的方法,对该处粉砂质泥岩的物质组成成分、微观结构、膨胀性、抗剪抗压强度、压缩变形等围岩性质开展全面试验,并对围岩地应力、水文地质条件进行现场调查。试验和调查结果表明:研究区围岩根据岩石质量评价标准可以判定为Ⅳ级围岩;其岩石成分主要为伊利石、石英、绿泥石等,不含蒙脱石这种膨胀性黏土矿物,自由膨胀率最大为1.96%,不具备膨胀性;岩石的层理面上分布有2~8 μm大小的孔隙,岩石内部存在长度为3~8 μm的原生裂纹;岩石的单轴饱和抗压强度为11.3~21.8 MPa,属于较软岩;岩石的物理力学参数受含水量的影响较大,随着含水量的增加,内聚力缩减50%,抗压强度缩减了45%~55%,弹性模量缩减了50%。研究结果显示研究区岩体在水理作用下岩石强度会大幅度降低,但不含膨胀性矿物,不具备膨胀性。且根据现场监测,地下水位无变化,因此地下水和膨胀性不是隧道底鼓的直接诱因。     

青藏高原东部贡觉盆地新生代火山岩的K-Ar稀释法年龄

通过新生代高钾钙碱性中、酸性火山岩的年代学研究来了解青藏高原的隆升特征,首次报道了藏东贡觉盆地新生代7个火山岩样品的K-Ar定年结果．全岩和黑云母的表面年龄均在40．8～46．2Ma间(平均值为44．2Ma)．样品中放射成因Ar与K构成了一条相关性良好的、几乎通过原点的线性等时线,表明它们有相同的成因和相近的形成时代。而且样品中可能既无过剩Ar,也无放射成因Ar的丢失,代表着真实的成岩年龄(始新世中期)．火山活动发生在印度—欧亚板块碰撞(50 Ma左右)后形成的构造环境中。受陆内水平剪切—走滑断裂带控制．结合前人对藏东地区岩浆活动的年代学研究成果．表明青藏高原东缘新生代岩浆活动具多期性．这种多期性可能反映着青藏高原阶段性隆升的壳—幔相互作用。