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岩土力学 2024年第9期45卷 2653-2668页

作者：隆能增任松吴斐陈征陈国庆张平张闯重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学资源与安全学院重庆400044

为深入探究降雨−蒸发干湿循环效应及酸雨腐蚀对泥质砂岩边坡运营稳定性的影响,基于不同酸性干湿循环下泥质砂岩单轴压缩、三轴压缩及声发射监测试验研究了其力学参数劣化规律及损伤破坏演化特征。研究结果表明:泥质砂岩的单轴抗压强度... 详细信息

为深入探究降雨−蒸发干湿循环效应及酸雨腐蚀对泥质砂岩边坡运营稳定性的影响,基于不同酸性干湿循环下泥质砂岩单轴压缩、三轴压缩及声发射监测试验研究了其力学参数劣化规律及损伤破坏演化特征。研究结果表明:泥质砂岩的单轴抗压强度σ、弹性模量E、黏聚力c、内摩擦角φ的劣化度与干湿循环次数正相关,而劣化速率与干湿循环次数负相关,围压延缓了其劣化过程,酸性环境则会加剧岩样的劣化。σ对于酸性干湿循环的敏感度最高,在不同pH值条件下力学参数与干湿循环次数均呈较强的对数关系。声发射振铃累计计数及能量演化特征可分为初始活跃期、稳定增长期和高峰陡增期,并且在稳定增长期表现出较为明显的突变破坏前兆。随着酸性干湿循环的耦合作用效应持续增强,RA-AF张拉裂纹信号持续下降,声发射定位事件特征由中部轴向聚集逐步演变为斜向随机分布,损伤破坏特征由张拉破坏向剪切破坏转变。基于声发射数据驱动的泥质砂岩损伤状态识别模型的综合识别准确率达到93.33%,振铃累计计数和最大能量特征贡献率为81.63%,表明所建模型可较为准确地识别损伤状态等级与声发射数据间的内在关联特征。

关键词：酸性干湿循环泥质砂岩声发射劣化特征识别数据驱动

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酸性干湿循环下赤泥-石灰固化镉铅污染土性能

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有色金属工程 2024年第5期14卷 135-142页

作者：李丽华毛望裴尧尧唐宗振李贲杨俊超湖北工业大学土木建筑与环境学院河湖健康感知与生态修复教育部重点实验室武汉430068 广州市第一市政工程有限公司广州510060

为实现固废资源化利用并达到以废治废,变废为宝的目的,提出采用赤泥-石灰作为固化剂对镉、铅重金属污染土进行固化/稳定化处理,通过酸性干湿循环试验、无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验以及微观结构分析,研究不同固化剂配比、污染物浓... 详细信息

为实现固废资源化利用并达到以废治废,变废为宝的目的,提出采用赤泥-石灰作为固化剂对镉、铅重金属污染土进行固化/稳定化处理,通过酸性干湿循环试验、无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验以及微观结构分析,研究不同固化剂配比、污染物浓度、溶液pH值和干湿循环次数对赤泥-石灰固化剂固化污染土的质量损失率、强度变化、毒性浸出浓度以及微观形态的影响。结果表明:在各种条件下,R4C4固化土质量损失率最低;在溶液pH值为7、干湿循环下,固化土抗压强度随石灰掺量增加而增加,随循环次数的增加先增大后减小,在循环次数为两次时达到峰值;溶液pH值减小时,强度也随之减小;浸出浓度随循环次数以及溶液pH值的增大而增大,在初始浓度为M1时所有试样均满足标准要求;在多次酸性干湿循环后土体出现裂缝,且水化物减少导致结构被破坏。

关键词：酸性干湿循环镉、铅污染土赤泥抗压强度浸出浓度

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酸性干湿循环作用下灰岩的损伤特性研究

酸性干湿循环作用下灰岩的损伤特性研究

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作者：罗小勇重庆三峡学院

学位级别：硕士

岩石作为自然界广泛存在的工程材料,不仅构造复杂,且内部会存在一定的孔隙、断裂面和节理。这些缺陷会导致岩石的力学性能随外部环境的改变而发生很大的变化,水对岩土工程的稳定性是不可被忽略的。针对以上问题,本文选取重庆某边坡灰岩... 详细信息

岩石作为自然界广泛存在的工程材料,不仅构造复杂,且内部会存在一定的孔隙、断裂面和节理。这些缺陷会导致岩石的力学性能随外部环境的改变而发生很大的变化,水对岩土工程的稳定性是不可被忽略的。针对以上问题,本文选取重庆某边坡灰岩作为研究对象,分别采用p H=3、p H=5、p H=7的稀硫酸溶液进行浸泡。探究灰岩在不同酸性干湿循环作用下的损伤特性。主要研究内容与成果如下:(1)研究了酸性干湿循环作用下灰岩的物理参数损伤特性,在有限空间且较为封闭的环境下,灰岩的物理性质变化具有时效性:在浸泡初期以酸性溶液扩散作用为主,其反应主要集中在试样表面,随着循环次数的增加,溶液中Ca、Mg浓度增加,水化学反应速率逐渐降低,最终趋于稳定。并推导了质量损失量与渗透破坏深度的关系式。(2)开展了单轴压缩试验和三轴试验,研究了酸性干湿循环作用下灰岩的强度参数损伤特性。得到灰岩力学参数与酸性干湿循环次数呈对数型关系,即在有限空间且较为封闭的环境下,酸性干湿循环作用对于灰岩的腐蚀损伤在一定时间后会逐步趋于稳定状态。对所拟合的函数进行归一化处理。得到灰岩力学强度参数劣化效应由大至小依次为:抗剪强度,单轴抗压强度,粘聚力,内摩擦角。(3)通过EDTA测定了酸性浸泡溶液中Ca、Mg变化情况,得到灰岩孔隙率增量变化规律。从孔隙率演化的角度分析了灰岩的损伤机理,将计算的孔隙率与实测的孔隙率相对比,发现实测孔隙率稍大于计算孔隙率,这是因为本文孔隙率增量的计算只考虑了灰岩矿物颗粒的溶解。而实际上,部分矿物颗粒在干湿循环作用下会剥落,在浸泡溶液中形成絮状物沉淀,从而导致计算孔隙度增量偏小。研究表明,灰岩孔隙率增量与单轴抗压强度、内摩擦角、粘聚力损伤的呈线性相关。(4)以弹性模量为酸性干湿循环作用损伤变量,假设荷载作用下微元体破坏服从weibull分布,基于D-P准则建立了受荷损伤变量。探究灰岩在酸性干湿循环-荷载耦合作用下的损伤劣化规律,并利用连续损伤理论和Lemaitre应变等效假设,建立了灰岩在酸性干湿循环作用下的损伤统计本构模型。研究发现单轴压缩试验值均沿着模型所计算的曲线分布,表明该模型能够很好的反映灰岩在酸性干湿循环作用下应力应变曲线特征。

关键词：灰岩酸性干湿循环损伤物理力学性质

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酸性—干湿循环条件下花岗岩残积土的特征强度

酸性—干湿循环条件下花岗岩残积土的特征强度

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作者：佘承铭湘潭大学

学位级别：硕士

考虑到花岗岩残积土斜坡受到酸性降雨作用后的土体结构稳定性会受到酸性作用和干湿循环作用的双重劣化。然而,目前对于综合考虑酸性和干湿循环双重劣化作用的主要研究对象集中在岩体领域,以土体为对象的相关报道较少。为掌握酸性干湿循... 详细信息

考虑到花岗岩残积土斜坡受到酸性降雨作用后的土体结构稳定性会受到酸性作用和干湿循环作用的双重劣化。然而,目前对于综合考虑酸性和干湿循环双重劣化作用的主要研究对象集中在岩体领域,以土体为对象的相关报道较少。为掌握酸性干湿循环作用对花岗岩残积土的强度以及强度参数的影响规律,阐明变化的微观机理。本文以湘乡市某处花岗岩残积土斜坡为研究对象,针对以上问题,通过室内直剪反复剪切试验和蠕变直剪试验研究了花岗岩残积土在饱和酸性干湿循环作用下,以及其不同状态下的强度及强度参数的变化规律。结合SEM分析揭示了受到酸性干湿循环作用下花岗岩残积土微观结构演化,建立了宏微观参数的联系。基于水-土间物理化学作用的相关理论探讨了酸湿双重作用和长短时间效应下花岗岩残积土微观组分和结构变化,主要研究结论如下:(1)对受到不同酸性干湿循环条件作用后的花岗岩残积土开展直剪反复剪试验,试验结果表明:花岗岩残积土剪应力曲线呈应变硬化型,干湿循环和酸性作用下峰值和残余强度均呈现衰减趋势,但在酸性作用下正应力300k Pa的峰值强度表现出增强。分析衰减规律发现,干湿循环2次后强度参数衰减趋势趋于稳定。随着酸性增长,结合试验和拟合结果推测存在变化临界值,残余黏聚力在p H=5时由增转减,残余内摩擦角在p H=4时由减转增。强酸性对结构有进一步劣化作用。通过响应面综合分析得出了峰值和残余强度参数的变化分别在酸性作用和干湿循环作用条件下更为敏感,初步明确了综合考虑酸性干湿循环条件下花岗岩残积土斜坡发生初次失稳和复活的不利自然条件。(2)通过开展直剪蠕变试验,得到花岗岩残积土受到酸性干湿循环作用后的蠕变特性和长期强度及强度参数的变化规律。结果表明:酸性干湿循环作用会使得低正应力下的蠕变性质降低,高正应力下的蠕变性质增加。酸性和干湿循环作用均使长期强度衰减。干湿循环作用2次时长期强度参数出现大幅度衰减,之后变化逐渐平缓。随着酸性增长,结合试验和拟合结果推测存在变化临界值,长期黏聚力在p H=6后减幅放缓,长期内摩擦角在p H=5时由减转增。通过响应面综合分析得出了长期黏聚力和内摩擦角的变化分别在干湿循环作用和酸性作用条件下更为敏感,初步明确了综合考虑酸性干湿循环条件下花岗岩残积土斜坡长期缓慢活动直至失稳破坏的不利条件。(3)通过对比分析不同状态下的特征强度以及强度参数,峰值强度>残余强度>长期强度。比对残余和长期两状态的劣化临界值,长期状态下的临界点对应的酸性较弱,且蠕变过程中产生贯通裂隙促进蠕变特性衰减以及长期强度降低。干湿循环作用削弱各状态下的黏聚作用,酸性作用在无初始位移滑动的斜坡上,削减其峰值黏聚作用,在有初始滑动斜坡中残余黏聚作用波动变化。长时效应干湿循环作用下,主要使得内摩擦角持续衰减。(4)利用SEM微观层面观测试验,通过图像处理提取残余状态和蠕变状态下的微观参数。对比发现,相较于蠕变状态下,残余状态下的颗粒定向集中性更强。干湿循环和酸性作用,均会增大微观孔隙率。酸性作用和干湿循环作用均会使得团聚体大量分解,随着酸性作用增强,颗粒逐渐蚀圆,水解破碎的颗粒界面粗糙,多次干湿循环以及长期酸性作用会使得颗粒接触光滑。基于微观参数,探寻与宏观参数的最相关微观参数并建立了宏观参数的微观表达式,分析了酸性干湿循环双重作用对微观组分和结构的影响,明晰了微观结构对宏观力学参数的作用机理。

关键词：花岗岩残积土酸性干湿循环特征强度宏微观关联水-土作用

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岩溶区灰岩溶蚀程度卷积神经网络识别及敏感性分析

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应用基础与工程科学学报 2023年第4期31卷 961-976页

作者：张研郭道静张树光苏国韶刘锋涛广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004

为了解决岩溶区不同溶蚀程度灰岩合理、高效识别问题,以桂林七星区灰岩为研究对象,开展不同pH、不同循环次数的酸性干湿循环试验,构建不同溶蚀程度灰岩识别的卷积神经网络模型(CNN),分析不同pH值、不同循环次数对模型识别效果的影响,探... 详细信息

为了解决岩溶区不同溶蚀程度灰岩合理、高效识别问题,以桂林七星区灰岩为研究对象,开展不同pH、不同循环次数的酸性干湿循环试验,构建不同溶蚀程度灰岩识别的卷积神经网络模型(CNN),分析不同pH值、不同循环次数对模型识别效果的影响,探讨样本数量、网络参数设置对模型影响的敏感性.研究表明,伴随酸液pH值的降低、干湿循环次数的增加,岩样表面溶蚀纹路及溶蚀产生的孔隙越明显,模型分类准确率越高;学习样本、预测样本数量较小时,准确率随着样本数量增加而增高,当学习样本、预测样本数量接近4∶1时,模型预测效果最佳,随后准确率随着样本数量增加而降低;模型对不同网络参数敏感性不同,学习率为0.1,迭代次数与样本更新数为50时,准确率最高.CNN模型预测准确率最高为97.6%,为岩溶区灰岩溶蚀程度有效识别提供一条新途径.

关键词：岩溶区灰岩酸性干湿循环溶蚀程度卷积神经网络图像识别敏感性分析

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