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人民长江 2023年第S1期 99-103页

作者：张富臣张庆建李玉贵于磊邵祎迪中水北方勘测设计研究有限责任公司

岩体结构面直剪试验是评价岩体稳定性的重要手段。为获取甘肃白龙江引水工程代古寺水利枢纽坝址区岩体结构面的抗剪强度参数，对各类结构面进行了中型直剪试验。试验试样尺寸约为20 cm×20 cm,采用现场人工凿刻与铅丝捆扎并辅以快速水... 详细信息

岩体结构面直剪试验是评价岩体稳定性的重要手段。为获取甘肃白龙江引水工程代古寺水利枢纽坝址区岩体结构面的抗剪强度参数，对各类结构面进行了中型直剪试验。试验试样尺寸约为20 cm×20 cm,采用现场人工凿刻与铅丝捆扎并辅以快速水泥定型的取样手段和模具浇筑的制样方法，避免了取、制样过程中对试样造成扰动，同时结合结构面性状特征，分析了影响岩体结构面抗剪强度的主要因素。试验成果可为该工程的勘察设计提供可靠资料。

关键词：软弱结构面硬性结构面中型直剪试验挤压带颗粒组成白龙江引水工程

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尖山采场岩体结构面中型直剪试验

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攀钢技术 1996年第3期19卷 17-19页

作者：李林攀钢矿业公司

介绍了实验室条件下进行尖山采场岩体结构面强度研究的目的、原理、方法以及取得的成果。

关键词：边坡岩体结构面中型直剪试验采场

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含粗粒滑带土剪切带演化及空间展布规律研究

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岩土力学 2024年第4期45卷 1067-1080页

作者：李泽闯张昊程培峰王艳丽东北林业大学土木与交通学院黑龙江哈尔滨150040 华汇工程设计集团股份有限公司浙江绍兴312000

对含不同强度粗颗粒的滑带土进行了可视化中型直剪试验,通过竖直置入铝丝观察剪切后铝丝变形情况获取剪切破坏带的空间信息,并建立了剪切带空间曲面方程。通过粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对可视面处二维剪切带信... 详细信息

对含不同强度粗颗粒的滑带土进行了可视化中型直剪试验,通过竖直置入铝丝观察剪切后铝丝变形情况获取剪切破坏带的空间信息,并建立了剪切带空间曲面方程。通过粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对可视面处二维剪切带信息进行提取,并与剪切试验得到的空间曲面方程的边界外推值进行对比,证明了空间曲面方程与PIV技术能够描述剪切带特征。然后通过PIV技术对不同剪切总位移与某一剪切位移下短时间内相对位移规律进行了分析。最后分析了预制损伤与粗颗粒强度对剪切带特征的影响。研究结果表明,剪切带形状为两端薄中间厚的带状,可采用高斯曲面方程对剪切带轮廓进行拟合。剪切带在发展过程中经历压密、自由损伤、损伤沿固定路径发展与剪切带贯通4个阶段,损伤使得剪切带发展各阶段前移,粗颗粒强度会对局部剪切带变形产生较大影响而对整体剪切带的变形影响较小。该研究成果对于揭示滑坡剪切带形成与演变规律从而设计合理的边坡防治方案具有重要意义。

关键词：含粗粒滑带土剪切带中型直剪试验可视化 PIV技术

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含粗粒滑带土剪切细观演化规律颗粒流仿真模拟研究

含粗粒滑带土剪切细观演化规律颗粒流仿真模拟研究

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作者：刘志斌东北林业大学

学位级别：硕士

滑带土是滑坡的特殊组成部分,对于某些大型滑坡(青藏高原东缘、三峡库区众多滑坡及滑坡堆积体等)中的滑带一般都含有粗颗粒,其力学特性与滑坡的形成及破坏机理密切相关,因此针对含粗颗粒滑带土的宏细观力学特性和变形特征开展研究对于... 详细信息

滑带土是滑坡的特殊组成部分,对于某些大型滑坡(青藏高原东缘、三峡库区众多滑坡及滑坡堆积体等)中的滑带一般都含有粗颗粒,其力学特性与滑坡的形成及破坏机理密切相关,因此针对含粗颗粒滑带土的宏细观力学特性和变形特征开展研究对于滑坡变形演化和边坡加固防治有着重要意义。目前有关含粗粒滑带土中粗粒含量、颗粒级配以及粗颗粒的形状和磨圆度对其细观力学特性的影响都还有待深入。颗粒流离散元方法可以有效地监测和追踪岩土材料的位移矢量场、接触力链、法向和切向接触力、颗粒配位数等细观力学参数,进而在细观层面揭示出岩土材料的变形破坏机理。本文依托黑龙江省自然科学基金(项目名称:粗粒滑带土细观参数对宏观力学特性影响规律研究,项目编号:LH2019D001),通过室内中型直剪试验及颗粒流离散元对含粗粒滑带土的宏细观力学特性及其剪切演化规律进行了研究,主要研究成果如下:(1)基于自主改进的可视化中型剪切盒,先对不同粗粒含量的滑带土试样进行了中型剪切试验,并通过单反相机实时记录和监测了不同粗粒含量试样的剪切过程。之后对剪切图像进行了数字图像处理,并在此基础上建立了精准化的离散元数值模型。通过中型剪切试验和离散元数值模拟分析了不同粗粒含量的滑带土的剪胀性、位移场、接触力链、法向和切向接触力分布等宏细观力学特性。研究表明粗粒含量对于滑带土的宏细观力学特性有着重要影响,粗粒含量越多的数值试样其剪胀性越显著,颗粒接触力链网络更复杂,位移场和法向接触力分布范围也更大。(2)采用颗粒流方法模拟室内中型直剪试验,对四组颗粒级配良好与级配不良的滑带土进行细观层面位移场、大小主应力分布、接触力链、法向和切向接触力演化等细观参量的对比分析。结果表明颗粒级配影响着滑带土的细观力学特性,级配不良下的位移场在剪切之后的位移区分带表现为以粗颗粒为边界,且在相同法向应力下其剪胀性更加显著;级配良好下颗粒接触力链、法向及切向接触力在剪切前分布较为均匀,而级配不良中粗颗粒居多,应力集中现象显著,强、弱力链差异明显;级配不良情况在剪切后法向和切向接触力的分布范围小于级配良好的情况,接触力在同一方向的分布不如级配良好情况下延伸长。(3)通过3D扫描技术对中型直剪试验中的粗颗粒进行了精细化处理,建立了粗颗粒的数据库,并结合三维离散元进行了精准化建模,根据试验条件模拟室内的中型直剪试验进行数值试验。结果表明,粗颗粒的磨圆度及颗粒形状对于滑带土数值试样的剪胀性和细观力学参量都有着显著影响,磨圆度越差、颗粒形状越不规则的数值模型其剪胀性越明显、颗粒配位数越大,模型内部的接触密实度也更好。

关键词：滑带土粗颗粒中型直剪试验离散元数值模拟宏细观力学

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引汉济渭工程三河口坝址区岩体结构面试验研究

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智能城市 2016年第8期2卷 7-8,11页

作者：张蕊陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院陕西咸阳712000

该工程坝址区工程地质问题为两岸山体受构造及风化影响,岩体裂隙结构面较发育,弱风化地层岩体相对较深,致两坝肩设计开挖深度相应增大。若开挖深度过大,将影响拱坝方案的成立,这样就提出一个弱风化岩体的利用问题。由此,必须对弱风化岩... 详细信息

该工程坝址区工程地质问题为两岸山体受构造及风化影响,岩体裂隙结构面较发育,弱风化地层岩体相对较深,致两坝肩设计开挖深度相应增大。若开挖深度过大,将影响拱坝方案的成立,这样就提出一个弱风化岩体的利用问题。由此,必须对弱风化岩体进行定性和定量分析研究。根据工程问题和岩体结构面分布特征,采取现场大型直剪试验结合室内中型直剪试验的方法,对各类岩体结构面进行了一定量的试验研究。试验成果具有一定的规律性,反映了坝区岩体各类结构面的剪切特征,为设计提供了各类岩体结构面的抗剪强度参数。同时说明研究岩体结构面,现场大型岩体直剪试验结合室内中型直剪试验是可行的,既经济又能缩短试验时间,该方法特别适应不具备进行大型现场岩体结构面直剪试验的工程。

关键词：岩体结构面中型直剪试验抗剪参数引汉济渭工程

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土石混合体的力学特性及本构模型研究

土石混合体的力学特性及本构模型研究

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作者：饶淳淳浙江工业大学

学位级别：硕士

21世纪以来,随着我国国内经济飞速的发展以及人民生活水平的不断提高,城市基础设施的发展建设也越来越快,对建筑、道路桥梁、地铁高铁等地基基础稳定性的要求也愈来愈高。而在我国西南部分地区,由于受地形条件的影响,分布着大量的颗粒... 详细信息

21世纪以来,随着我国国内经济飞速的发展以及人民生活水平的不断提高,城市基础设施的发展建设也越来越快,对建筑、道路桥梁、地铁高铁等地基基础稳定性的要求也愈来愈高。而在我国西南部分地区,由于受地形条件的影响,分布着大量的颗粒粒径变化不均匀、颗粒组成复杂的土石混合体,了解土石混合体的力学特性,并有效测定土石混合体的强度变形特性参数是当前重要的研究课题之一。论文以四川白鹤滩水电站所处地区的土石混合体为研究对象,通过室内中型直剪试验、离散元数值模拟和理论分析等手段,分别从室内宏观力学试验和细观数值模拟角度对土石混合体的强度变形特性展开研究,得到以下主要研究内容:1、通过对天然土石混合体与饱和土石混合体分别进行室内中型直剪试验,主要得出:土体的强度破坏模式均表现为应变硬化型;竖向压力对剪切应力的峰值影响较大,随着竖向压力的增大,剪切应力的峰值也随之增大,并且抗剪强度也随之增大;随着含石量的增大,土石混合体的剪切应力峰值呈现出先增加后减小的变化趋势,但饱和土石混合体的抗剪强度峰值小于天然土石混合体的抗剪强度峰值;随着含石量的增加,黏聚力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,内摩擦角呈现先增加后减小的变化趋势。2、通过对土石混合体进行离散元数值模拟研究,主要得出:对室内中型直剪试验方案进行离散元数值模拟,并将数值模拟结果与室内试验结果进行对比分析,通过不断调整最终确定了适合于土石混合体的离散元数值模拟参数;将通过室内直剪试验取得的数值试验的模拟参数,作为模拟三轴试验的细观参数,对土石混合体开展三轴试验模拟研究,得出四种含石量的土石混合体的模拟效果均较好,曲线变化规律与宏观试验的变化规律一致,得到可靠的强度变形参数。3、分别采用邓肯-张模型和修正剑桥模型对土石混合体的应力应变关系进行适用性分析,主要得出:在偏应力～轴向应变关系曲线的验证上,修正剑桥模型得到的结果相较于邓肯-张模型更接近于三轴试验模拟结果,修正剑桥模型的拟合效果更好,这两种模型对于土石混合体的应力应变关系的适用性均一般。4、基于非线性强度准则,对修正剑桥模型进行改进,推导了一个新的弹塑性本构模型。本文模型推导的思路是从修正剑桥模型的建模思路出发,对其剪胀方程进行修正,使其能较好地反映土石混合体的剪胀特性;该模型的参数较少,且模型参数均易通过曲线拟合或室内试验来确定。5、将本文模型的数值计算结果与本文土石混合体的三轴模拟试验结果进行对比验证分析,得出了以下结论:本文模型相较于修正剑桥模型而言,该弹塑性本构模型在偏应力～轴向应变关系的验证结果上效果更好。

关键词：土石混合体力学特性中型直剪试验离散元数值模拟弹塑性本构模型

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鄂西南泥灰岩中顺层软弱夹层抗剪强度特性研究及工程应用

鄂西南泥灰岩中顺层软弱夹层抗剪强度特性研究及工程应用

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作者：高开丰绍兴文理学院

学位级别：硕士

随着中国经济快速发展和中部崛起、西部大开发等国家战略的持续推进,长江三峡库区沿线的鄂西南地区工程活动迅速增加,区域内滑坡地质灾害频发,造成了大量的人员伤亡和财产损失;同时全球极端天气引发的强降雨会诱发更多的滑坡地质灾害。... 详细信息

随着中国经济快速发展和中部崛起、西部大开发等国家战略的持续推进,长江三峡库区沿线的鄂西南地区工程活动迅速增加,区域内滑坡地质灾害频发,造成了大量的人员伤亡和财产损失;同时全球极端天气引发的强降雨会诱发更多的滑坡地质灾害。软弱夹层是一种特殊的结构面,它具有抗剪强度小、遇水易软化等特点。含软弱夹层岩质滑坡是鄂西南、渝东北部常见地质灾害。目前对于巴东组Tb泥灰岩中软弱夹层抗剪强度特性研究较少,在工程实践中想要获取较为准确的抗剪强度指标是工程界的一大难题,为此本文开展了相关研究。研究的内容和取得的成果如下:(1)在做了充足文献调研的基础上,开展了对软弱夹层的分类,依次按照软弱夹层地质成因、软弱夹层产状及主压应力与边坡的关系、软弱夹层的颗粒组成和破碎程度、软弱夹层地质作用特征、软弱夹层周围赋存岩体的岩性、软弱夹层吸水时的状态以及按照其他方式对软弱夹层进行分类。(2)开展了中型直剪试验,以鄂西南泥灰岩中顺层软弱夹层为试样,一共制备了20个试样,制作含水率为8%、13%、18%、23%和28%的重塑试样,分别在法向正应力为50 k Pa、100 k Pa、150 k Pa、200 k Pa条件下的展开中型直剪切试验。试验表明:当含水率从8%逐渐增加到28%的过程中,内摩擦角φ从29.3°减小到16.4°,下降了44.02%;粘聚力c从55k Pa减小到15.2k Pa,下降幅度达到了72.36%。试验表明,含水率变化对于鄂西南泥灰岩中软弱夹层抗剪强度指标有明显的弱化作用。同时还量化了夹层抗剪强度指标与含水率之间的关系。(3)利用颗粒流PFC模拟软件对中型直剪试验进行模拟,分别开展了模型8中细观参数对软弱夹层的抗剪强度指标、剪切位移性质的模拟,在此基础上,预测了含水率为33%时的粘聚力c为13.4k Pa,内摩擦角φ为15.2°。(4)将预测的含水率为33%时的软弱夹层抗剪强度运用到史家坡边坡的治理中,利用有限元数值模拟软件ABAQUS对边坡稳定性展开研究。研究显示,治理前的边坡安全系数1.105,安全储备不足。采用抗滑桩治理后,边坡安全系数1.385,边坡安全储备较治理之前有了大幅度提升,计算显示该治理方案合理。

关键词：软弱夹层中型直剪试验抗剪强度指标数值模拟工程应用

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