多场耦合作用下岩体裂隙扩展演化关键问题研究
摘要：裂隙岩体热-水-应力（THM）耦合是目前研究的热点和难点。首先总结了裂隙岩体多场耦合的机制、模型、方法及研究内容，并通过分析裂隙对THM耦合的重要控制作用，提出了在THM耦合中考虑裂隙网络扩展演化及模拟的关键问题，同时指出了研究的3个关键点：（1）建立考虑裂隙网络演化的耦合模型；（2）裂隙扩展的数值模拟方法；（3）THM耦合及岩体变形、失稳全过程的数值模拟算法。随后通过对模拟多场耦合和裂隙扩展数值方法的归类比较，重点论述了目前适用于模拟多场耦合下裂隙扩展模拟的各种数值方法（包括有限单元法、无单元法、单位分解法、离散单元法、岩石破裂过程分析方法和数值流形方法）的优缺点，并通过对比研究，推荐采用数值流形方法（NMM）来实现对关键问题的模拟研究。最后，对研究思路和难点进行了初步探讨。脆性岩石破坏的能量跌落系数研究
摘要：从能量角度出发，分析了脆性岩石的整个变形破坏过程。列举出岩石破坏过程的各种能量类型并对其分类，通过分析机械能和热能在岩石破坏过程中的不同影响，提出了用能量法分析岩石破坏过程必须区分热能与机械能。根据循环加、卸载曲线讨论了在岩石变形破坏的不同阶段输入的机械能？W与可释放应变能增量 e？U 以及耗散能增量 d？U 之间的关系及变化规律。分析了应力脆性跌落系数存在的不足，提出了一个新的表征岩石破坏的参量，即脆性岩石的能量跌落系数。对不同围压下大理岩和花岗岩破坏过程的应力-应变曲线分析计算，得到了能量跌落系数与围压的关系，以及损伤程度和泊松比对其影响。并通过与现有的应力脆性跌落系数进行对比，说明了本模型的合理性，并认为用其描述岩石的脆性程度在更广泛的围压条件下的适用性。水电水利工程项目档案答疑解难
摘要：著译者：王显静，大32开本，660页，定价：85元，平装，出版单位：中国电力出版社，版次：第1版，出版时间：2014年1月，标准书号：ISBN 978-7-5123-4960-5。地震条件下挡土墙主动土压力及其分布的新分析法
摘要：采用旋转挡土墙计算模型的变换法，将在地震和拟静力法条件下主动土压力的求解问题转化为在静力条件下主动土压力的求解问题。根据在静力条件下水平层分析法的主动土压力推导结果，直接获得在地震条件下主动土压力强度分布、土压力合力及其作用点位置的表达式，并运用图解法得到了临界破裂角的解析解。公式可考虑水平和垂直地震加速度、不同墙背倾角、墙背和坡面倾角与填料存在黏结力和外摩擦角、存在均布超载等诸多因素的影响，公式可以适用于在常用边界和地震条件下黏性土的主动土压力计算。旋转地震角法是将在地震和拟静力法条件下挡土墙计算模型旋转为在静力条件下挡土墙计算模型，但旋转挡土墙计算模型并不改变挡土墙和墙后填土的应力状态，按在静力条件下挡土墙主动土压力求解方法求解在地震和拟静力法条件下主动土压力，该方法大大简化了在地震和拟静力法条件下的主动土压力计算公式推导过程，统一了在拟静力法条件下的地震土压力求解，理论更加完善。高能量冲击作用下淤泥孔压特征规律试验研究
摘要：以往动力排水固结室内试验，通常冲击能量不够，很难激发软土某些工程响应，对应加固机制难以发现。通过可提供高冲击能的多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统，针对淤泥类超软土进行静动力排水固结模型试验，获得了淤泥孔压等响应特征：夯击瞬间（6 ms）上部孔压增长及下降时间非常短，且其重复性好；初始两遍夯击结束后中部孔压变化呈双峰型，其时间间隔随着夯击遍数增加而逐渐变大，最后不复存在；每遍夯击瞬时中部土压均出现急剧增长与快速减小，增长幅度随夯击遍数增加呈减小趋势，但每遍夯完后数天内土压值均大于夯前值；每遍夯击孔压消散后最终值都小于初始孔压，说明在一定的排水条件下，淤泥这类超软土地基确实可夯击；夯击后残余应力作用机制存在，且其对沉降起主要作用，而一定静力荷载的这种机制不明显；排水板插设扰动效应不可忽视，但该扰动效应随软土埋深增大而减少。泥质岩膨胀各向异性与循环胀缩特征
摘要：采用自主开发研制的软岩膨胀试验装置，对新生代煤系地层中泥质岩进行膨胀试验研究，分析了泥质岩膨胀各向异性以及循环胀缩特性，并结合SEM试验结果，探讨了膨胀各向异性和循环胀缩特性的形成机制。结果表明：泥质岩膨胀性随岩样端面与层理面夹角的增大而减小，具有明显的各向异性；泥质岩所含黏土矿物颗粒排列的择优取向导致了泥质岩吸水膨胀的各向异性，可通过膨胀各向异性系数进行定量描述；随着干湿循环次数的增加，泥质岩绝对膨胀率增加，趋于某一稳定值；相对膨胀率和相对收缩率降低，亦趋于某一稳定值；泥质岩循环胀缩特性是干湿循环过程中矿物颗粒排列方式改变和微裂隙萌生扩展的能量耗散共同作用的结果。桩承式加筋路堤三维土拱效应试验研究
摘要：桩承式加筋路堤受力性状比较复杂，土拱效应对路堤的承载变形性状具有重要影响。通过三维土拱效应模型试验，研究桩-土相对位移、路堤高度、桩帽净间距和水平加筋体拉伸强度等因素对桩土应力比及路堤沉降的影响。结果表明：土拱效应发挥程度与桩-土相对位移密切相关，存在一个临界桩-土相对位移使得桩土应力比达到最大值，该临界桩-土相对位移约为6～8 mm。路堤高度与桩帽净间距之比越大，桩土应力比越大，路堤顶面差异沉降越小；桩帽宽度与桩帽净间距之比越大，桩土应力比越大，路堤顶面差异沉降越小。设置水平加筋体能有效提高桩土应力比并减小路堤顶面沉降；路堤越低，水平加筋体对桩土应力比的提高作用及对路面沉降的减小作用越明显；水平加筋体拉伸强度越高，这种作用越明显。桩承式加筋路堤三维土拱效应等沉面高度与桩帽净间距之比约为3.5。轮胎颗粒混合土动力特性参数影响规律试验研究
摘要：废旧轮胎碎片颗粒与砂土混合用作路基或挡墙填料、建筑物基础隔震体系等具有质轻、土压力小、减震隔振效果好、耐久性优良、费用低廉的特点。通过室内数字化动三轴试验，重点对比研究了废旧轮胎颗粒含量及围压对混合土及纯砂土动强度、动弹性模量和等效阻尼比等主要动力特性参数的影响规律。结果表明，在相同围压和动剪应力比条件下，混合土动强度相对纯砂土略有降低（最大降低量约20 kPa，即约8%）；所有配比混合土动弹性模量均小于纯砂，且减小效果显著，最大减小量约22 MPa（即约60%）；混合土等效阻尼比先随轮胎颗粒含量的增大而增加，之后又随之减小，临界含量值介于30%～40%之间，混合土等效阻尼比相对纯砂土最大增加量约91%。结果证实，混合土剪切刚度有效降低，可以发挥减震隔振的优势。考虑剪力环、泥皮和防腐涂层作用的钢管复合桩工作性能模型试验研究
摘要：依托港珠澳大桥建设，通过5组不同组合的钢管复合桩模型试验，其中2组试件设有剪力环，开展了内置剪力环、泥皮和防腐涂层对钢管复合桩工作性能影响的研究，比较和分析试件的荷载-变形曲线、截面变形规律、钢管与剪力环变形等。试验结果表明，剪力环、泥皮和防腐涂层对钢管复合桩的工作性能具有一定的影响；泥皮和防腐涂层使钢管复合桩的黏结强度降低，而剪力环加强了钢管与核心混凝土的联结，钢管的受力及变形显著增加。在泥皮、防腐涂层和剪力环共同作用下，桩截面变形呈“倒 v”或“m”型，不再满足经典力学的平截面变形假定。在泥皮、防腐涂层和剪力环间距S ≤2D（D为桩径）的条件下，剪力环的嵌固作用可以完全克服泥皮和防腐涂层的不利影响。在试验结果研究的基础上，进一步探讨泥皮、防腐涂层和剪力环不同组合下钢管复合桩的刚度计算问题，并给出了在弹性阶段范围内钢管复合桩刚度计算公式，泥皮（厚度0.1 mm）和防腐涂层使其刚度降低，剪力环则使其增加。其研究结果可为钢管复合桩基工程设计提供重要的参考。土-水特征曲线测定过程中潜在影响因素与异常现象研究
摘要：基于压力板仪对相同制样参数的4个环刀试样与12个三轴试样进行土-水特征曲线（SWCC）试验，研究影响试验的各种潜在因素以及相关的异常现象。试验结果表明：即便是相同条件制备的试样，其 SWCC 之间也会存在差异性，这种差异与土的颗粒级配不良有直接关系，而与平衡时间无关；蒸发效应在 SWCC 试验中持续存在，并在平衡后期成为失水的主要因素，因此，对平衡条件应适当修正；试样的侧面防护对试样的 SWCC 影响显著，特别对于大高径比试样，蒸发效应将因其侧面防护脱离而成为失水的主要因素，严重影响SWCC的试验结果；横向裂纹这一异常现象并未影响SWCC测量结果，但其产生机制却可能反应了轴平移技术的不足，值得进一步研究。根据上述研究结果和其他相关试验成果，对 SWCC试验提出建议和改进方法。加锚岩石力学性质及破坏特征试验研究
摘要：采用煤矿煤层顶板岩石作为加锚基体，用钢丝模拟锚杆，对由二者组成的加锚岩石进行了巴西劈裂、单轴压缩和压剪试验研究。结果表明，当加锚试件岩石基体出现塑性屈服裂纹开始扩展后，锚杆逐渐取代岩石基体成为外荷载的承载主体，试件的破坏特征由脆性向延性转变。加锚试件劈裂过程中，圆盘中心出现裂缝后，部分试件仍具有一定的承载能力，其抗拉强度提高了51.1%；另有部份试件则表现为迅速破坏并丧失承载能力，其抗拉强度提高了91.6%。单轴压缩试验中，加锚试件的破坏形式可分为两类：一类为裂纹平行锚杆轴向发展；另一类为裂纹垂直锚杆轴向发展，加锚试件的抗压强度提高了34.6%。加锚试件剪切过程中，其承载能力出现了明显的二次劣化现象，回归试验结果可得加锚试件的内摩擦角基本不变，而凝聚力提高了22.9%。砂土地层泥水盾构泥膜形成时间及泥浆压力转化率的试验研究
摘要：泥水盾构施工中，维持开挖面稳定的关键是要在开挖面及时形成微渗透的泥膜，才能将泥浆压力转化为有效应力来平衡开挖面的土压力。开挖面处的泥膜是动态泥膜，所以泥膜的形成时间是影响泥膜能否有效支护开挖面稳定的重要因素。利用自行设计的泥膜形成时间测量试验装置，在3种地层中，利用5种泥浆开展泥浆渗透成膜试验，研究泥膜的形成时间及相关规律。研究表明，在泥皮型渗透中泥膜的形成时间一般为10 s左右，泥浆性质及粒径对泥膜的形成时间有重要影响。讨论了国内外部分大型泥水盾构泥膜形成时间，发现泥膜从破坏到形成、再到破坏的时间间隔为5～20 s不等，因此，在实际施工中需要调整泥浆性质，使泥膜形成时间小于泥膜从破坏到再破坏的时间。岩盐三轴压缩试验方法及数据处理方式的对比研究
摘要：在能源地下储存及废弃物地下处置库的设计、施工、运行中，岩盐的强度和变形特征是极为重要的参数。正确地获得岩盐的强度参数对地下储存库的设计和安全运行具有重要意义。分别选定江苏金坛和湖北江汉岩样作为试验样本，通过三轴压缩试验获得岩盐短期强度和变形的力学参数，比较并总结了以德国为代表的欧美国家与国内试验方法及数据处理方式的异同。同时介绍了德国短期强度试验确定岩盐损伤起始点的方法及其不足，提出了更为精确地确定方法并确定了金坛岩盐损伤起始点。分析发现：对于大变形岩盐，国内测量的强度数据普遍偏高，应采用横截面积修正以及科学应变代替工程应变的度量方式。分散性土的抗剪强度特性试验研究
摘要：分散性土是一种具有特殊工程性质的土，其典型的性质为抗渗性能差，耐冲蚀能力低，在纯水中具有很高的分散性。目前，人们对于分散性土的研究主要集中在鉴定、抗渗和改良等方面，而对其抗剪强度特性的研究很少。采用三轴CU试验研究不同初始条件下分散性土的抗剪强度特性。结果表明：分散性土的应力-应变曲线在小围压、低含水率和高干密度的状态下呈应变软化型，在围压较大、含水率较高的情况下呈弱硬化型或硬化型；黏聚力和内摩擦角均随含水率的增大而减小，并且干密度越大受水分影响越强烈；黏聚力随干密度的增大而增大，在低含水条件下，黏聚力的增幅较大，而在高含水条件下，黏聚力的增幅则较小；内摩擦角随干密度的增大有少量增大。基于试验与模型的根系增强抗剪强度分析
摘要：在总结近代学者对植物根系固土作用机制研究的基础上，采用大盒直剪试验与物理模型，对重庆缙云山地区6种常见植物：马尾松、香樟、广东山胡椒、四川大头茶、白毛新木姜子、四川山矾根系的增强抗剪强度进行对比。通过自制的大盒直剪仪对植物实际固土效果进行了测定，该大直剪仪具有简单、经济、易行等特点。通过对多种植物根系进行抗拉试验和根土复合体受力分析，确定了植物根系的抗拉强度与植物根面积比率。利用Wu模型对6种植物的根系固土效能进行模型计算。结果表明，不同的植物根系类型对增强抗剪强度值的影响非常显著。在重庆缙云山地区的土壤质地情况下，Wu的根土复合体模型高估了根系增强土壤的抗剪强度约为90%。基于该结论，为使 Wu 模型计算的根系固土强度值较为准确，修订Wu模型中的k值为0.63。湿度对盐溶液在壁画地仗中的毛细迁移影响研究
摘要：盐溶液在地仗中毛细迁移引起的盐分迁移、富集已成为壁画病害发生的重要原因。研究不同湿度条件下盐溶液在模拟地仗中的毛细迁移过程对可溶盐再分布的影响。分析不同湿度条件下毛细上升高度随时间的变化关系，含水率和电导率随高度变化关系，毛细饱和后试样表面变化情况及可溶盐含量随试样高度的分布。试验结果表明，空气相对湿度越低，毛细上升过程中水分向空气中迁移越多，水分难以向上迁移。试样的含水率随高度呈递减趋势，而电导率随试样高度增加而增大。可溶盐在毛细水上升过程中发生结晶分异，毛细前锋以NaCl结晶富集为主，亚前锋以Na2SO4结晶富集为主。其研究结果可以为壁画盐害的防治提供基础科学依据。Hoek-Brown准则下预应力锚索锚固体破坏的极限分析
摘要：针对预应力锚索锚固体的破坏形式，采用Hoek-Brown强度准则及其相关联的流动法则，分别考虑锚固体界面产生滑脱破坏与锚固体周围岩体发生整体破坏两种工况，根据塑性力学中的上限分析定理，推导出了锚索极限抗拔力的计算公式与锚固体的破裂机制，并分别讨论了锚固段灌浆压力、锚固段长度与岩体强度参数等对极限抗拔力与破裂面形状的影响。计算表明：一定范围内增大锚固段长度和采用压力灌浆是提高锚索极限抗拔力的有效措施；当锚固段周围岩体发生整体破坏时，随着岩体经验参数A、岩体抗拉强度、抗压强度与重度的增加，锚索极限抗拔力不断增大，而随着经验参数B的增加，锚索极限抗拔力则不断减小；锚固段周围岩体破裂面形状呈现出对称的“喇叭形”，这与现有文献中的研究成果相一致，而且岩体经验参数B是影响岩体破裂面形状的重要因素，它决定了岩体破裂面的曲率大小，当B=1时，岩体破裂曲面退化为圆锥面。古建筑风化石质构件力学参数的确定方法
摘要：针对目前常规确定岩石力学参数的方法只能得出岩块的整体强度，不能反映古建筑石质构件风化层内力学参数逐渐变化，无法很好地满足石质古建筑稳定性、耐久性研究的不足，提出了综合运用现场穿透波CT测试、表面回弹测试和室内试验确定风化石质构件力学参数的方法。方法的实施主要包括：通过现场穿透波CT测试，获得纵波波速在石质构件深度剖面上的分布；现场选取与欲研究的石质构件类似的岩石做室内力学试验和波速测试，得出力学参数与波速的统计关系；上述两者结合得出力学参数在石质构件深度剖面上的分布，在此基础上分析风化层内力学参数随深度的变化关系；对不同风化分区代表性石构件进行风化深度研究和表面回弹测试，得出构件表面强度比与风化深度的关系。以义乌宋代古月桥为例，对其方法进行了系统的介绍，并对古月桥承载条石风化层内力学参数随深度的变化关系以及表面强度与风化深度的关系进行了研究。研究表明：义乌宋代古月桥承载条石风化层内的抗压强度比、弹性模量比随深度呈负指数关系变化；表面强度比与风化深度呈2次多项式关系。
