三相耦合渗流侵蚀管涌机制研究及有限元模拟
摘要：管涌的发生、发展过程是土骨架相在渗流作用下侵蚀为可动细颗粒相，并随水相在孔隙通道中运移流失的过程。在该过程中，渗流与侵蚀相互耦合，相互促进，水相、土相、可动细颗粒相互作用，因此，管涌过程是一个多场、多相耦合的高度非线性的动态过程。现有的管涌试验结果表明，只有当水力梯度大于起始水力梯度时，细颗粒相才会随水相从土体中运移流失，土体才会发生管涌侵蚀，且管涌稳定后土体的孔隙率（稳定孔隙率）和水力梯度之间存在对应关系，根据该结果，提出管涌稳定孔隙率的概念，修正传统的渗流侵蚀本构方程，建立多孔介质中三相耦合的修正的渗流侵蚀管涌控制方程。最后，针对特定应力状态下的土体建立稳定孔隙率和水力梯度之间的对应关系。基于Galerkin有限元法编制有限元程序，在轴对称情况下对该土体的管涌过程进行数值模拟。结果表明，修正后的管涌控制方程能更全面地描述管涌发生、发展直至稳定状态的特性。脆性颗粒材料的动态多尺度模型研究
摘要：脆性颗粒材料的多尺度模型一般包含微观尺度的基本粒子、细观尺度的颗粒和宏观尺度的颗粒堆积体3个尺度。基于离散元方法（DEM）构建多尺度模型，并将该模型应用于动态加载。首先，对多尺度模型所涉及的两种接触模型和两种黏结模型的参数进行分析，详细讨论微细观模型参数与宏观材料常数之间的联系。然后，选用Hertz．Mindlin接触模型[1]和平行键黏结模型，建造石英砂的动态多尺度模型。通过选择合适的强度和局部阻尼参数发现，模型宏细观尺度上的动态压缩响应与对石英砂的相关试验结果吻合很好。利用多尺度模型和选定的参数，探讨与动态加载密切相关的局部阻尼机制对多尺度模型各个尺度上力学响应的影响。结果表明，阻尼越大则颗粒材料对波的衰减能力越强，但过高的阻尼会使团簇强度和模型的宏观压缩曲线都表现出异常的加载速度效应（后者实际是阻尼引起的微惯性效应）。另外，高阻尼会过度衰减颗粒破碎过程产生的应力波，从而阻碍颗粒破碎。最后，应用改进的动态多尺度模型，对脆性颗粒材料的动态破碎特性进行研究，发现该模型不但能给出与试验相吻合的颗粒级配曲线，还能揭示出颗粒破碎过程中微裂纹分布的空间不均匀性，即颗粒破碎过程中波的产生机制和衰减机制相互作用导致的微裂纹聚团分布的现象。饱和局部非均匀土的孔隙水压力动态响应分析
摘要：饱和局部非均匀土在动载作用下力学响应的研究一直是动力学领域的难点，如何描述非均匀介质的局部结构，衡量其对宏观孔压产生和消散的影响，目前尚无成熟的理论模型和分析方法。基于有关局部非均质土波动理论的最新研究成果，建立能够描述局部结构对孔压增长和消散过程影响的动力学模型。针对周期荷载作用下的一维饱和岩土层，获得孔隙水压分布的解析解。分别以松弛时间和荷载频率为变量，定量地分析这两个参数对孔隙水压发展的影响趋势，并确定两者对孔压发展的敏感区间，以上述分析为基础，提出对应孔压极值时松弛时间和荷载频率的关系曲线。分析结论对非均匀饱和土动力学的理论研究和工程应用有一定价值。关于召开“锚固与注浆技术及工程应用研讨会”及征集会议论文的通知(第一号)
摘要：中国岩石力学与工程学会锚固与注浆分会定于2013年9—10月在四川成都召开“锚固与注浆技术及工程应用研讨会”。主要围绕锚固与注浆技术理论、设备、研发，以及在市政、铁路、公路、水利水电、矿山工程建设方面的应用进行研讨，欢迎业内科技工作者踊跃投稿并积极参加，本次年会收录的论文将编辑论文集出版或杂志专刊出版。请各有关单位认真组织人会论文、积极参会。水压影响岩石渐进破裂过程的试验研究
摘要：岩石的压缩过程伴随着裂纹扩展，在低、中围压条件下扩展的裂纹主要受到张拉作用而产生，张拉破坏是首要的作用机制。研究发现，岩石的渐进破裂过程受岩石的结构和构造影响，比如矿物成分、颗粒大小以及胶结情况等，另外，围压以及开挖扰动等外界因素对岩石的渐进破裂过程也有重要影响。基于试验方法探讨水压对岩石渐进破坏过程的影响，首先，阐述岩石渐进破裂过程各个阶段的特征；然后，对岩石渐进破裂指标——岩石的启裂强度σci和损伤强度σcd。的确定方法进行总结；最后，选取细粒的石英砂岩为研究对象，通过试验研究水压对岩石渐进破坏过程的影响。试验结果表明，相同围压条件下，随着岩样两端水压的增大，岩石的旺．有逐渐增大的趋势，而岩石的σcd．和峰值强度σf逐渐变小；随着围压逐渐增大，岩石的启裂强度σci；、损伤强度σcd。及峰值强度田均逐渐增大。评价页岩压裂形成缝网能力的新方法
摘要：页岩储层的“体积压裂”，使美国页岩气产业取得巨大成功，有效评价压裂裂缝网络形成的难易程度，是压裂开采的首要目标，目前国内外尚未发现有效的评价方法，为此开发了一种新的测试方法。针对10种岩芯，测试岩石力学参数，并对比分析常用的3种页岩脆性评价方法。采用压后裂隙结构面迹长分布的分维值和面密度对裂缝进行定量表征，并对压后崩落碎块进行对比分析。通过实验认为，杨氏模量和泊松比判别法与塑性系数判别法用于评价岩石脆性，精确度更高；脆性岩石通常表现为高杨氏模量或（和）低泊松比的特征，与单轴抗压强度、抗张强度和压入硬度没有对应关系；压裂裂缝的分布具有统计意义上的分形特征，分维可用于定量评价压后裂缝网络复杂度；硬度越高，压后裂缝密度越小；脆性越强，压后裂缝密度越大。新方法是岩石脆性、硬度和天然裂缝系统（和沉积层理）特征的综合体现，用于评价页岩压后形成缝网的能力，不仅直观可靠，而且简单有效，有利于现场推广应用，对于今后页岩气或致密砂岩气开发的理论研究和现场应用具有一定的指导意义。氯盐渍土土-水特征曲线的试验研究
摘要：采用滤纸法和压力板法测定不同含盐量盐渍土的土-水特征蓝线（SWCC），探讨土中含盐量对盐渍土土-水特征曲线的影响。试验结果表明，粉土中含盐量对基质吸力土-水特征曲线的影响不大。采用滤纸法测得的总吸力与基质吸力之间的差值随着土中盐溶液浓度的增加而增加，且该差值要大于相同浓度纯盐溶液的渗透吸力，其原因是由于土颗粒表面对溶液吸附作用引起的，用滤纸法测得的基质吸力土-水特征曲线处于脱湿曲线和吸湿曲线之间。采用蒸汽平衡法测定Whatman42号滤纸在高吸力阶段的总吸力的率定曲线，使得高吸力时用滤纸法测定吸力更为精确。砂土中盾构隧道开挖面失稳土体三维形状分析
摘要：合理确定盾构隧道开挖面前方失稳土体的形状是开挖面极限支护压力计算及开挖面失稳风险评估的基础和难点。建立模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型，利用Handy拱效应理论，依据Mohr-Coulomb破坏准则，得出失稳土体破坏位置和形状的计算方法。研究结果表明，水平方向由于隧道左右两端的支承作用产生水平压力拱，使失稳土体存在一个极限边界，极限边界内垂直方向的土体移动产生悬链线形的最小主应力拱，失稳土体形状类似贝壳形。以南京地铁3号线浦珠路站一滨江路站区间盾构隧道工程作为算例，理论分析和数值模拟结果吻合较好。一种新的本构理论及其在基桩分析中的应用
摘要：首次将岩土体荷载与位移特征曲线划分为3种类型，并定义高地应力的判别标准。提出一种新的本构理论，可以描述在不同正压力（或不同围压）下应力（或荷载）与应变（或位移）的全过程特征，只有3个描述材料结构和状态的力学参数。该理论不仅可以描述单个材料，也可以描述多种材料组成的复合材料和两种不同材料界面等力学特性，变形可达任意值。对于长沙湾特大桥基桩，在不同静载荷作用下不同土体与桩之间的力学特性采用新本构理论进行数值模拟，结果表明该本构理论可以描述不同岩土体和岩土体与基桩之间的力学特性。粉土循环累积应变和残余动模量的试验研究
摘要：粉土地基上建造的铁路或公路在交通荷载作用下易产生各种病害，导致基础设施不能正常工作。为研究交通循环荷载作用下粉土的累积变形和动力性能，针对钱塘江粉土开展一系列的循环三轴试验，探讨土体物理条件（相对压实度、含水率）和应力特征（频率、围压、动应力比）等对粉土累积轴向应变、动模量和阻尼比等的影响。试验结果表明，钱塘江粉土的临界动应力比约为O．11，当轴向动应力小于临界动应力时，粉土的动模量变化很小，相应的累积轴向应变也很小；当动应力超过临界动应力后，土样的动模量快速下降，残余动模量约为初始弹性模量的20％，同时，动模量和阻尼比随着累积轴向应变（或名义振次）的发展变化显著。粉土的动模量和阻尼比在归一化后可得到统一规律：在轴向应变（或名义振次）小于一定值时，动模量几乎不变，而后呈指数形式衰减，最终趋于稳定值；粉土阻尼比随着轴向应变（或名义振次）的发展呈指数关系增长。宜-巴高速公路泥质红砂岩三轴应力松弛特性研究
摘要：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30MPa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，可为宜一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。轴力作用下液化土中端承桩的水平振动特性
摘要：将地震液化场地土层分为非液化表层土、中部的液化土层和底部的基层，基于饱和多孔介质理论和Novak薄层法，研究轴向压力作用下液化黏弹性土层中端承桩的水平动力特性。利用Helmholtz分解和变量分离法，得到液化土层对桩水平振动的阻抗。利用矩阵传递法，在频率域得到轴力作用下液化土层中端承桩简谐振动的解析解和桩头复刚度的表达式，并进行参数研究，分析轴力、桩一土模量比、桩长径比、液一固耦合系数等对桩头动力刚度和阻尼的影响。结果表明，在轴力作用下，不同长径比、桩一土模量比、液一固耦合系数时的动力刚度绝对值均比无轴力作用时减小，但随频率的变化趋势相同；轴力对桩水平振动的动力阻抗影响显著，随着轴力的增加，桩的水平振动动力刚度因子的绝对值减小，若轴力继续增大，其绝对值趋近于0，桩发生失稳破坏；桩长径比和桩土模量比对桩的水平振动动力阻抗有显著的影响，而液一固耦合系数的影响较小。中心岛法实用设计计算方法研究
摘要：在城市建设中越来越多的大面积深基坑采用中心岛顺作、周边预留土台逆作的开挖支护方式。该法不仅节约工程造价，而且节省大量工期，但目前仍缺乏简单、合理的设计计算方法。基于Rankine土压力理论，采用图解法得到中心岛被动土压力的分布模式，该土压力分布在单一土质条件下随埋深呈现为3段折线。根据上述土压力分布和基坑工程手册[1]有关悬臂结构的设计思路，提出中心岛法围护结构的设计计算方法，并提供一个算例。经算例验证该法简单实用，便于工程师使用。具有球形空腔饱和土分数导数黏弹性土的动力特性
摘要：将土骨架视为具有分数阶导数本构关系的黏弹性体，基于Biot两相饱和介质模型，建立具有球形空腔饱和分数导数黏弹性土体稳态振动的控制方程。通过引入势函数，得到球对称情形下具有球形空腔饱和分数导数黏弹性土体的位移、应力和孔隙流体压力等解析表达式。考察分数导数模型参数和饱和土参数等对土体振动特性的影响，结果表明，流体压缩性对饱和土体的动力特性有显著影响，而土骨架压缩性和流一固耦合系数的影响相对较小；分数导数阶数对土体动力特性的影响与材料参数比的取值有关。同时，边界不排水条件下饱和土体的动力响应大于排水条件下饱和土体的动力响应。致密储层渗透率测试的稳态与非稳态法对比研究
摘要：渗透率是油气藏储层评价、产能计算及制定合理的开发方案所需关键参数之一。针对常规稳态法测试致密储层岩石渗透率效率低下、试验过程易受环境温度影响等缺点，使用脉冲衰减渗透率测试仪对39块致密岩石稳态法克氏渗透率与非稳态脉冲衰减渗透率进行系统的对比研究，分析岩样渗透率、试验操作方法及有效应力组合方式等因素对测试结果的影响。研究结果表明，相同净围压条件下致密岩石脉冲渗透率小于克氏渗透率，脉冲渗透率平均约为克氏渗透率的47．26％，岩样渗透率越小，则两种渗透率之间的差别越大。误差分析表明，脉冲渗透率试验初期岩样短时间承受的9MPa高围压和其高围压、高孔隙压力组合的有效应力施加方式对脉冲渗透率测试结果具有一定程度的影响，但仍无法完全解释两种渗透率的总体误差。数学拟合表明，取白同一区块的露头砂岩岩样脉冲与克氏渗透率相对误差与脉冲渗透率具有较好地对数函数关系，由数学推导获得该露头砂岩储层岩石脉冲渗透率与克氏渗透率的转换关系。库水升降作用下浮托减重型滑坡稳定性研究
摘要：大坝建成后形成众多涉水滑坡。为研究库水位升降作用对涉水边坡稳定性的影响机制，基于重大涉水滑坡分类，针对浮托减重型滑坡，运用自主研制的滑坡模型试验系统，建立浮托减重型滑坡模型进行库水升降作用试验。试验结果表明，库水位升高，滑坡模型体内有效应力随之减小；库水位降低，有效应力随之增大。对于模型试验过程，运用Geo-studio软件进行渗流及稳定性计算，对照试验结果与数值模拟结果得出土压力及孔隙水压力渗流模拟变化情况与试验实测变化情况基本吻合。库水位上升阶段，滑坡稳定性系数随之减小；库水位下降阶段，滑坡稳定性系数随之降低。由此分析得出库水升降对浮托减重型滑坡稳定性的影响规律是：库水位上升引起滑坡体内阻滑段有效应力随之减小，导致滑坡稳定性降低；库水位下降引起滑坡体内阻滑段有效应力随之增加，使得滑坡稳定性提高。厚承台空间桁架模式理论与试验
摘要：著译者：戴困亮等标准书号：1SBN978—7-112-14902．5开本：16开本装帧：半装页码…版单位：中国建筑一业出版社…版时间：2012—12本书是研究厚承台受力机理的一本专著，该书系统介绍了厚承台的受力机理和设计方法，以及具体实际工程中的应用，是东南大学课题组15年的研究成果总结。全书包括基本理论、空间桁架模型的建立、承载力计算、设计方法、模型试验、1：程心用、结论与展望等内容。三轴应力作用下岩盐溶解速率影响因素分析
摘要：利用自行研制的三轴岩盐溶解试验机，实现在三轴应力条件下岩盐试样溶解试验。进行三轴应力条件下溶液浓度、温度、流量以及偏应力4个因素相瓦耦合状态的岩盐溶解速率止交试验，研究各个因素对岩盐溶解速率的影响规律。对任意两个影响因素分别进行二元线性回归，根据其标准回归系数对岩盐溶解速率相对重要性比值构建判断矩阵，运用层次分析法计算各个影响因素的权值。研究结果表明，岩盐溶解速率随着浓度增大迅速降低，随着温度升高而增大，随着流量增大缓慢增加，但变化并不明显；随着偏应力增大先减小，后缓慢增大。极差分析和权值训‘算结果表明，岩盐溶解速率影响因素主次关系依次为浓度、温度、流量和偏虑力。4个因素对岩盐溶解速率影响权值大小依次为0．570、0．384、0．048、0．005，其中浓度和温度两个影响因素权重占到95％。
