检索结果-南通市图书馆

考虑劣化效应与注浆加固的隧道围岩黏弹塑性大变形分析

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铁道科学与工程学报 2023年第12期20卷 4690-4700页

作者：张帅王俊杰重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074

高地应力软岩中开挖隧道时,由于应力释放、流变效应等原因容易引发围岩大变形、支护结构侵限等工程问题,通过分析围岩大变形的变形机理,提出“加长锚杆+喷射混凝土(含钢拱架)+环向(滞后)注浆”的支护形式。其中,加长锚杆可以有效改善围... 详细信息

高地应力软岩中开挖隧道时,由于应力释放、流变效应等原因容易引发围岩大变形、支护结构侵限等工程问题,通过分析围岩大变形的变形机理,提出“加长锚杆+喷射混凝土(含钢拱架)+环向(滞后)注浆”的支护形式。其中,加长锚杆可以有效改善围岩自身条件并使围岩挤压变形逐步释放,环向(滞后)注浆可以提高围岩参数并控制围岩松动变形。通过建立的深埋圆形隧道围岩力学模型,借助Mohr-Coulomb屈服准则与Maxwell黏性体,得到考虑围岩强度参数与刚度参数(弹性模量E)同时劣化的深埋圆形隧道围岩黏弹塑性解析式,借助FLAC-3D有限差分软件进行验证后,对相关影响因素进行分析。研究结果表明:计算高地应力软岩隧道围岩变形量时,适当考虑强度参数与刚度参数同时劣化后得到的围岩变形值更符合实际。采用“加长锚杆+喷射混凝土(含钢拱架)+环向(滞后)注浆”的支护形式对围岩大变形有一定的控制效果,注浆后的围岩总变形量与未注浆时相比下降了40%,注浆后的围岩变形量仅占总变形量的20%。残余黏聚力c"、残余内摩擦角φ"、残余弹性模量E"取值越小时,围岩变形量越大,其中残余弹性模量E"的取值对围岩变形影响最大。缩小锚杆间距、增加初期支护厚度、增大注浆区围岩参数均能降低围岩变形量。

关键词：隧道围岩劣化效应注浆加固黏弹塑性围岩大变形

高温及碱性条件对高庙子钠基膨润土膨胀力的影响

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岩土力学 2021年第8期42卷 2160-2172,2184页

作者：刘俊新唐伟李军润张建新郭招群陈龙刘育田西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

为研究长期强碱-热作用下高庙子钠基膨润土膨胀力的劣化效应,针对内蒙古兴和县高庙子钠基膨润土,设计了24组试验,试验条件为:NaOH浓度为0.5mol/L,碱-热温度为25、90、150、210℃,时长为2、4、6、8、10、12个月。对碱-热处理后的膨润土进... 详细信息

为研究长期强碱-热作用下高庙子钠基膨润土膨胀力的劣化效应,针对内蒙古兴和县高庙子钠基膨润土,设计了24组试验,试验条件为:NaOH浓度为0.5mol/L,碱-热温度为25、90、150、210℃,时长为2、4、6、8、10、12个月。对碱-热处理后的膨润土进行X射线衍射(XRD)试验,采用自制膨胀仪对初始干密度为1.7 g/cm^(3)的膨润土试样进行恒体积膨胀力试验,渗透介质为蒸馏水,结果表明:(1)随着碱-热时长及温度的提高,蒙脱石含量、最大膨胀力和水化反应时长均减小;(2)径向与竖向最大膨胀力的比值为0.5左右,与碱-热条件无关;(3)基于膨胀力损伤因子和老化时长缩减因子建立膨胀力随时间演化的调动函数,该模型较好地预测了各碱-热环境下膨胀力时程曲线;(4)损伤增量由碱-热温度或时长下的损伤速率决定,温度会促进膨胀力劣化效应。

关键词：碱-热作用高庙子钠基膨润土膨胀力劣化效应调动函数

热湿循环作用下节理砂岩重复剪切力学特性及本构模型

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岩土工程学报 2024年

作者：张景昱詹润禾邓华锋李建林王文东宛良朋三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室中国长江电力股份有限公司中国三峡建设有限管理公司

乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内，其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外，还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩... 详细信息

乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内，其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外，还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩体的损伤劣化特性，在前期水-岩作用的研究基础上，以乌东德库区典型岸坡节理砂岩为研究对象，开展了热湿循环作用下节理砂岩重复剪切试验，分析了节理岩体的剪切力学特性劣化规律和劣化机理，并分段建立了考虑热湿循环作用损伤的节理砂岩剪切本构模型。研究表明：(1)在热湿循环以及重复剪切作用下，节理砂岩的抗剪强度、剪切刚度、剪切重点剪胀值和屈服点剪切位移均呈现“快-缓-稳”的劣化趋势，其中在前3个循环周期内劣化幅度显著，劣化占比近70%,3到8个循环周期内劣化速率放缓，8个循环周期后劣化速率趋稳；(2)相比于干湿循环，热湿循环对岩石孔隙度和纵波波速的影响更大，且岩石颗粒间的连接作用在较高温度的影响下更易遭受破坏；(3)根据剪切应力-剪切位移曲线特征，建立了以Goodman模型和Clough-Duncan双曲线模型分段修正描述的本构模型，模型曲线与试验结果能够较好吻合。研究成果及方法可为干热河谷水库岩质岸坡消落带稳定分析提供参考。

关键词：干热河谷水库消落带热湿循环节理岩体劣化效应

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长期浸泡作用下灌浆加固裂隙岩体劣化效应

岩土力学 2019年第A01期40卷 143-151,180页

作者：肖瑶邓华锋李建林支永艳熊雨三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室

为分析灌浆加固裂隙岩体在压力水长期浸泡作用下力学性能的劣化效应,在前期碳纤维水泥基复合灌浆材料加固裂隙岩体研究基础上开展了考虑水压力影响的灌浆加固裂隙岩体长期浸泡试验和在不同浸泡周进行直剪试验。研究结果表明,(1)压力水... 详细信息

为分析灌浆加固裂隙岩体在压力水长期浸泡作用下力学性能的劣化效应,在前期碳纤维水泥基复合灌浆材料加固裂隙岩体研究基础上开展了考虑水压力影响的灌浆加固裂隙岩体长期浸泡试验和在不同浸泡周进行直剪试验。研究结果表明,(1)压力水长期浸泡作用下灌浆加固裂隙岩样的剪应力-剪切位移曲线形态变化趋势明显,剪切刚度逐渐减小,达到峰值抗剪强度时的剪切位移逐渐增大;(2)随着浸泡周期增加,灌浆加固裂隙岩体的抗剪强度呈先陡后缓的劣化趋势,6个浸泡周期(150 d)后不同法向应力下峰值抗剪强度的劣化幅度为32.6%~39.9%,对应内摩擦角和黏聚力分别降低了19.3%、39.4%,其中前4个浸泡周期(0~90 d)抗剪强度参数劣化幅度占总劣化幅度的90%左右;(3)水压力作用下裂隙岩样发生溶解、溶蚀、润滑、软化等物理化学作用,浆体中的凝胶体被进入浆体内部的水分子软化,导致裂隙岩体和灌浆体本身的力学性质逐渐劣化,浆体与裂隙面之间的胶结作用、浆体与碳纤维之间粘结性能逐渐减弱,使得灌浆加固裂隙岩体抗剪性能逐渐劣化,剪切破坏面逐渐发展到浆体与裂隙面之间的胶结面。相关研究成果可为灌浆加固裂隙岩体的长期稳定性分析评价提供参考。

关键词：灌浆加固裂隙岩体碳纤维水压力长期浸泡劣化效应

不同水-岩作用下岸坡岩石力学特性劣化试验研究

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水电能源科学 2023年第2期41卷 182-185页

作者：刘科高阳阳潘洪月冯云杰彭宇杰张景昱中国三峡建工(集团)有限公司四川成都610000 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002

库水位升降会使不同高度、不同水位线下岸坡岩石的水赋存环境不同,受到的水-岩作用类型亦不同,为此开展了不同水-岩作用下岸坡岩石力学特性劣化试验。结果表明,岩样的抗压、抗拉强度均随试验周期的增加而减小,呈先快后慢的劣化趋势;随着... 详细信息

库水位升降会使不同高度、不同水位线下岸坡岩石的水赋存环境不同,受到的水-岩作用类型亦不同,为此开展了不同水-岩作用下岸坡岩石力学特性劣化试验。结果表明,岩样的抗压、抗拉强度均随试验周期的增加而减小,呈先快后慢的劣化趋势;随着水-岩作用周期的推进,岩样在抗压和抗拉试验中,剪切破坏特征愈发明显;岩样微观结构由致密逐渐向疏松多孔、多裂纹的结构过渡;不同水-岩作用下,岩样的力学特性和微细观结构劣化程度表现为热湿循环作用>干湿循环作用>长期浸泡作用。结果对基于水-岩作用分区的岸坡长期稳定性分析提供了新思路。

关键词：水-岩作用分区干热河谷力学特性微细观结构劣化效应

干热河谷岩质岸坡节理面剪切特性劣化规律研究

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水电能源科学 2023年第3期41卷 140-143页

作者：张景昱王文东冯云杰孙旭曙李文华彭宇杰三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 中国三峡建工(集团)有限公司四川成都610000

干热河谷库区岸坡岩体在库水位升降过程中,特别是表层岩体需考虑本身所处干热河谷的干热条件,即热湿循环作用。基于此,开展了热湿循环作用下节理岩样的重复剪切试验。结果表明,随试验周期的推进,剪切应力—剪切位移曲线整体下移,节理面... 详细信息

干热河谷库区岸坡岩体在库水位升降过程中,特别是表层岩体需考虑本身所处干热河谷的干热条件,即热湿循环作用。基于此,开展了热湿循环作用下节理岩样的重复剪切试验。结果表明,随试验周期的推进,剪切应力—剪切位移曲线整体下移,节理面剪切强度劣化明显;对剪切强度修正后,仅由重复剪切导致的剪切强度劣化效应在初始状态下尤为显著;仅由热湿循环导致的剪切强度劣化效应主要集中在前5个周期;修正后仅在热湿循环作用下,节理面剪切强度、粘聚力和内摩擦角均呈“先快后慢”的劣化趋势,与试验结果规律一致。研究结果对热河谷库岸消落带岩体的劣化及岸坡稳定性分析具有指导意义。

关键词：干热河谷热湿循环作用重复剪切剪切特性劣化效应

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热湿循环作用下砂岩加卸荷力学特性研究

岩石力学与工程学报 2018年第3期37卷 699-708页

作者：王乐华金晶张冰祎向力杨超三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002

夏季高温季节频繁的降雨与蒸发过程,使岩石(体)经常性的处于热湿循环的交替作用。鉴于此,以三峡库区砂岩为研究对象,开展不同热湿循环后的三轴加载与卸荷试验,从变形、强度以及破坏模式等方面研究热湿循环对砂岩力学特性的影响规律。研... 详细信息

夏季高温季节频繁的降雨与蒸发过程,使岩石(体)经常性的处于热湿循环的交替作用。鉴于此,以三峡库区砂岩为研究对象,开展不同热湿循环后的三轴加载与卸荷试验,从变形、强度以及破坏模式等方面研究热湿循环对砂岩力学特性的影响规律。研究结果表明:(1)砂岩三轴加载、卸荷的峰值强度随着热湿循环次数的增加而不断减小,这种劣化效应在循环前期表现的较为明显。可采用对数函数对其变化规律进行描述。(2)砂岩热湿循环三轴压缩破坏模式以剪切破坏为主,主要表现为单剪切面的剪切破坏和"X","Y"型共轭剪切破坏,在破坏面上出现明显的滑移现象,在其端部均形成含有圆锥的对角破坏。(3)砂岩热湿循环三轴卸荷破坏以剪切破坏为主,伴有张拉劈裂破坏与拉剪破坏,与三轴压缩破坏相比,砂岩破坏的主裂纹和次生裂纹更多,破坏形式更复杂,破坏程度也更为严重。随着热湿循环次数的增加,砂岩的裂纹扩展情况越复杂。(4)砂岩的力学性质参数随着热湿循环作用呈下降趋势,且变化趋势一致。定义热湿循环劣化系数W,即归一化函数中ln(n+1)的系数绝对值来评价热湿循环作用对力学参数的劣化强弱程度,该参数可为后续建立岩石随热湿循环劣化的损伤模型提供一定的理论基础。

关键词：岩石力学热湿循环劣化效应压缩卸荷破坏模式劣化系数

基于开挖卸荷劣化的边坡岩体宏观力学参数USMR分析评价方法及验证

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岩土力学 2016年第12期37卷 3491-3498,3505页

作者：胡政刘佑荣王平易田茂中中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳550081 中国地质大学工程学院湖北武汉430074

为研究锦屏某边坡岩体在开挖卸荷条件下的岩体宏观力学参数,对该区砂岩进行室内卸荷试验研究,结果表明:相对于加载试验,卸荷过程中岩样的强度及变形参数发生了劣化,低、高围压下岩石变形及破裂形式也有所不同。为此,在对SMR及CSMR修正... 详细信息

为研究锦屏某边坡岩体在开挖卸荷条件下的岩体宏观力学参数,对该区砂岩进行室内卸荷试验研究,结果表明:相对于加载试验,卸荷过程中岩样的强度及变形参数发生了劣化,低、高围压下岩石变形及破裂形式也有所不同。为此,在对SMR及CSMR修正的基础上,提出了考虑开挖方式、边坡形态及卸荷损伤的边坡卸荷岩体的评价体系USMR法。基于USMR法对研究区边坡开挖岩体宏观参数(变形模量Em、岩体抗压强度cm?、岩体抗拉强度tm?、岩体抗剪强度参数cm和m?)进行了动态分析,并分别考虑了不同围压3?及卸荷损伤De条件下岩体参数的劣化规律。分析表明:开挖卸荷过程中岩体宏观参数发生了不同程度的劣化,拉应力区、低应力区和高应力区岩体参数的劣化规律有所不同,拉应力区及低应力区岩体力学参数对开挖卸荷更加敏感。研究结果对边坡开挖卸荷岩体的稳定性分析与评价具有一定指导意义。

关键词：卸荷宏观力学参数 USMR法劣化效应

干热河谷消落带岩体水-岩作用损伤劣化效应及其对岸坡变形稳定影响

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干热河谷消落带岩体水-岩作用损伤劣化效应及其对岸坡变形稳定影响

作者：冯云杰三峡大学

学位级别：硕士

本论文以乌东德库区的三台危岩体为研究对象,在地质勘察和地质资料分析的基础上,分析了三台危岩体的地质环境和形成机制。针对乌东德库区特殊的干热河谷环境,考虑消落带岸坡岩体的水-岩作用分区,分别开展了长期浸泡、干湿循环以及热湿... 详细信息

本论文以乌东德库区的三台危岩体为研究对象,在地质勘察和地质资料分析的基础上,分析了三台危岩体的地质环境和形成机制。针对乌东德库区特殊的干热河谷环境,考虑消落带岸坡岩体的水-岩作用分区,分别开展了长期浸泡、干湿循环以及热湿循环作用试验,分析了白云岩在不同水-岩作用下物理、力学特性的劣化规律及损伤劣化机理。主要得到的研究结果如下:(1)综合考虑三台危岩体的地形地貌及裂隙发育特征,将其概化为3个次级危岩体,次级危岩体的破坏模式为蠕滑拉裂破坏。监测资料表明,三台危岩体现阶段稳定性良好,自水库蓄水以来,危岩体内裂隙的开合度呈缓慢增长的趋势。在水库蓄水运行的过程中,库水位的反复升降变化导致了岩体物理、力学性质的劣化以及裂隙开合度的增加,直接影响了危岩体的长期安全稳定。(2)在水-岩作用的过程中,白云岩的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及弹性模量、变形模量等力学参数劣化明显,整体呈“先快后慢”的劣化趋势,且在前5个周期的劣化值占12个周期总劣化值的70%以上;试样抗压破坏时产生的轴向裂纹不断增多,逐渐由完整变的破碎;试样抗拉破裂面由“直线型”逐渐过渡到“折线型”和“弧线型”分布。综合不同水-岩作用下试样宏观力学特性的变化规律和试样的破坏形态来看,不同水-岩作用的劣化效应有明显差别,热湿循环作用的劣化效应最强,干湿循环作用次之,而长期浸泡作用的劣化效应最弱。(3)根据试样的微细观结构照片分析了试样在水-岩作用过程中微细观结构的变化规律,随着水-岩作用的进行,试样的微细观结构逐渐由平整致密趋于疏松多孔,结构完整性大幅降低。结合试样微细观结构、纵波波速、密度、孔隙度以及浸泡溶液离子浓度的变化规律揭示了白云岩在水-岩作用下的损伤劣化机理,加压浸泡,水溶液渗入试样,试样内的可溶矿物和钙质胶结物溶解,并随水溶液迁移扩散;减压风干,水化反应所生成的次生矿物以及离子、岩屑等随水溶液迅速向外渗出流失,难溶硅酸盐的沉淀附着使得试样内部的孔隙进一步发育。相较于长期浸泡作用下相对稳定的水化学反应状态,干湿循环和热湿循环作用下减压风干后再加压浸泡的过程水化反应更为剧烈,致使二者的损伤劣化效应更强。(4)将水-岩作用对岩石造成的累积损伤划分为水-岩作用导致孔隙发育增多所造成的损伤和水-岩作用导致岩石骨架软化所造成的损伤两个部分,针对以往损伤分析研究中存在的难以反映应力-应变曲线压密段非线性特征的不足,结合水-岩作用过程中白云岩单轴压缩应力-应变曲线的特点,分别定义了正、负损伤变量,基于Weibull分布理论分段建立了水-岩作用下白云岩的统计损伤本构模型,通过正、负损伤变量对水-岩作用的累积损伤进行了量化表征。对不同水-岩作用的累积损伤进行对比分析表明,热湿循环作用的劣化效应要依次强于干湿循环作用、长期浸泡作用。(5)通过数值模拟的方法,对岩体和结构面的尺寸效应进行了分析,并结合水-岩作用下白云岩试样物理、力学参数的测试结果,分别计算得到了岩体及结构面的宏观等效力学参数。借助Geo-studio软件对水库蓄水运行过程中三台危岩体的长期稳定性进行了分析,结果表明,水-岩作用5个周期后,次级危岩体(1)处于欠稳状态,为防止危岩体在水库蓄水运行期内出现滑动破坏,特采用系统锚索对次级危岩体(1)进行加固,加固后危岩体的抗滑稳定安全系数满足规范要求。

关键词：岩石力学水-岩作用劣化效应劣化机理损伤本构模型