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红黏土干缩裂隙平面几何形态发展的裂隙深度计算

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红黏土干缩裂隙平面几何形态发展的裂隙深度计算

作者：姚英杰湘潭大学

学位级别：硕士

红黏土干缩裂隙破坏了土体完整性，易在降水后引发滑坡和工程边坡失稳。干缩裂隙的研究多集中在裂隙平面几何形态特征及其对力学性质的影响方面，缺少裂隙深度演化及其推算方法，因此评定多次降水后的边坡渗流场可能存在较大偏差。掌握... 详细信息

红黏土干缩裂隙破坏了土体完整性，易在降水后引发滑坡和工程边坡失稳。干缩裂隙的研究多集中在裂隙平面几何形态特征及其对力学性质的影响方面，缺少裂隙深度演化及其推算方法，因此评定多次降水后的边坡渗流场可能存在较大偏差。掌握干缩裂隙深度发展的变化规律，是探究裂隙深度影响边坡入渗模式，并确定边坡稳定的关键环节。为此，基于室内红黏土干缩裂隙试验，以饱和度和表面粗糙度为影响因素观测有效裂隙的生长变化规律，并深入分析裂隙表面几何形态特征与深度之间联动内涵，采用回归拟合与机器学习算法建立干缩裂隙深度的计算模型。论文研究开展的工作和取得的成果如下:　　(1)设计饱和红黏土干缩裂隙开裂生长试验，确立了干缩有效裂隙测试的尺寸效应。干缩裂隙尺寸效应明显，裂隙网络复杂程度与试样直径正相关，与土层厚度负相关，以此推测出试样直径340mm、土层厚度35mm作为试样表征单元体进行室内试验。发现饱和试样失水主要分为常速率、减速率和残余三个阶段，有效裂隙萌生于减速率阶段，以表面形态将有效裂隙分为直线型、曲线型和转折型，揭示了各类型裂隙表面几何形态特征与深度之间的发展规律。引入Cohesive粘聚裂隙模型和土体断裂韧度理论，得到裂隙破坏面，揭示裂隙发育过程中的深度变化。　　(2)分别开展非饱和与表面粗糙度饱和红黏土干缩试验，探讨了其对红黏土干缩裂的影响，明确了裂隙深度变化规律。通过观测非饱和红黏土试样，发现失水过程仅分为减速率阶段和残余阶段，对比于饱和试样，有效裂隙萌生含水率更低，裂隙深度发展更加迟缓。非饱和红黏土有效裂隙表面面积、长度、均宽和最大宽度与裂隙深度关联程度高，裂隙两端向内发育倾角更小。通过饱和试样表面设置粗糙度，发现随着表面粗糙度增加，裂隙在表层开展速度更快更易转折，结合试验数据得到相同深度情况下有效裂隙形态变化特征。　　(3)基于标定的有效裂隙表面与深度关系，建立了裂隙表面几何形态特征参量与深度之间的关联计算模型。对已有数据建模计算裂隙深度，Lasso回归模型更适用于实际边坡红黏土干缩裂隙，而随机森林模型更适用于室内模型试验红黏土干缩裂隙。以表面粗糙度试验对干缩裂隙影响进行拓展，推导出针对不同表面粗糙度的裂隙深度计算模型。在室内试验基础上，结合实际边坡干缩裂隙加以验证，Lasso回归模型能够较好的计算出实际红黏土干缩裂隙深度，为掌握裂隙深度提供了可行方法。

关键词：红黏土有效裂隙表面形态裂隙深度计算模型含水率

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基于超声波法的石质文物表面裂隙深度测量

工程勘察 2014年第7期42卷 81-86页

作者：张中俭张涛邵明申杨淼李黎中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 北京市古代建筑研究所北京100050 中国文化遗产研究院北京100029

石质文物表面裂隙深度的快速、准确测量是制定相应保护措施的前提。本文提出了应用超声波法测试石质文物表面裂隙深度的方法。首先,论文介绍了超声波测试的相关原理;然后,利用超声波仪在室内对新鲜岩块进行了测试以论证该方法的可靠性;... 详细信息

石质文物表面裂隙深度的快速、准确测量是制定相应保护措施的前提。本文提出了应用超声波法测试石质文物表面裂隙深度的方法。首先,论文介绍了超声波测试的相关原理;然后,利用超声波仪在室内对新鲜岩块进行了测试以论证该方法的可靠性;最后,利用超声波技术对承德避暑山庄永佑寺后续碑和普陀宗乘之庙某石狮子表面的裂隙深度进行了现场测量。测试结果表明,在一定误差范围内,该方法可以用于石质文物表面裂隙深度的测量。

关键词：石质文物裂隙深度超声波无损检测

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渗流作用下裂隙深度对滑坡稳定性影响研究

建筑安全 2014年第8期29卷 63-67页

作者：黄镳福建省交通规划设计院

大量的工程实例表明,降雨会诱发滑坡的产生和发展,特别是久雨或暴雨条件,是滑坡灾害发生的重要因素。在滑坡逐渐形成的过程中,坡体可能存在一定的裂隙,这些裂隙使得降水入渗过程更为强烈,从而进一步加重了滑坡灾害。同时,裂隙会随着滑... 详细信息

大量的工程实例表明,降雨会诱发滑坡的产生和发展,特别是久雨或暴雨条件,是滑坡灾害发生的重要因素。在滑坡逐渐形成的过程中,坡体可能存在一定的裂隙,这些裂隙使得降水入渗过程更为强烈,从而进一步加重了滑坡灾害。同时,裂隙会随着滑坡的发展而不断发育,裂隙深度会逐渐加大,形成恶性循环。本文模拟了在降雨渗流场作用下,考虑裂隙不同深度对滑坡稳定性的影响。通过计算分析表明,模拟的结果与实例滑坡较为吻合;裂隙的存在会显著影响坡体的稳定性;裂隙深度越大,滑坡稳定性受降雨影响降低的幅度也越大;降雨持续时间越久,裂隙深度对滑坡稳定性的影响程度越大。

关键词：滑坡渗流作用裂隙深度滑坡稳定性

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裂隙位置及深度对膨胀土边坡稳定性影响分析

路基工程 2018年第3期 20-25页

作者：张维张国宝魏星西南交通大学土木工程学院成都610031

降雨入渗引发裂隙性膨胀土边坡失稳是一种常见的工程地质灾害。在有限元方法中考虑裂隙的存在及降雨过程中裂隙的愈合对膨胀土渗流特性和强度特性的影响,研究了裂隙位置及深度对膨胀土边坡渗流及稳定性的影响。结果表明:裂隙的存在对边... 详细信息

降雨入渗引发裂隙性膨胀土边坡失稳是一种常见的工程地质灾害。在有限元方法中考虑裂隙的存在及降雨过程中裂隙的愈合对膨胀土渗流特性和强度特性的影响,研究了裂隙位置及深度对膨胀土边坡渗流及稳定性的影响。结果表明:裂隙的存在对边坡的渗流及稳定性均有显著的影响。入渗的雨水将集中在裂隙周边的风化土层内,裂隙发育深度决定了潜在滑移面的位置,一旦边坡失稳多呈现浅层滑坡的特点。裂隙位于上坡面和下坡面的稳定性均低于裂隙位于坡顶时的稳定性;随着裂隙深度的增加,边坡稳定性逐渐下降,但下降趋势减缓。

关键词：膨胀土裂隙位置裂隙深度降雨稳定性

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基于单孔爆破的节理裂隙减振模型试验研究

振动与冲击 2017年第7期36卷 255-261页

作者：潘长春徐颖宗琦安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

在复杂环境的城市地下工程进行爆破开挖,对青岛地铁控制爆破振动危害提出了极高标准;基于考虑富含天然裂隙岩石地质条件下,通过模型试验研究了岩体裂隙对爆破振动波传播规律的影响。试验结果表明,岩体裂隙的存在阻碍了爆破振动波的传播... 详细信息

在复杂环境的城市地下工程进行爆破开挖,对青岛地铁控制爆破振动危害提出了极高标准;基于考虑富含天然裂隙岩石地质条件下,通过模型试验研究了岩体裂隙对爆破振动波传播规律的影响。试验结果表明,岩体裂隙的存在阻碍了爆破振动波的传播,明显降低了爆破振动效应,当增加装药量时,爆破振动效应就越强且趋势变快,爆破振动频率也越靠近建筑物固有频率;当裂隙深度发育越深时,爆破振动效应就越弱,可裂隙深度过大,降低爆破振动效应程度并不明显;同时裂隙深度的发育,对各向爆破振动频率影响趋势基本一致,表现出波动性极小。波形频谱表明单孔爆破试验中爆破振动信号波形简单,振动峰值和频率单一。

关键词：爆破振动效应单孔爆破装药量裂隙深度频率

基于XFEM的煤矿巷道顶板裂隙扩展特征研究

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煤炭技术 2023年第12期42卷 32-37页

作者：王超杨盼盼南童昕郭玉龙内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 西安科技大学能源学院西安710054

针对巷道顶板裂隙扩展难预测的问题,采用数值模拟与试验相结合的方法,应用扩展有限元(XFEM)计算裂隙扩展路径,重点分析在外部荷载的作用下,不同裂隙深度和倾角下巷道顶板的裂隙扩展过程、裂尖应力变化以及能量耗散规律。结果表明:裂隙... 详细信息

针对巷道顶板裂隙扩展难预测的问题,采用数值模拟与试验相结合的方法,应用扩展有限元(XFEM)计算裂隙扩展路径,重点分析在外部荷载的作用下,不同裂隙深度和倾角下巷道顶板的裂隙扩展过程、裂尖应力变化以及能量耗散规律。结果表明:裂隙深度的变化对裂隙的扩展与贯通具有一定的导向作用;随着裂隙深度的增加,顶板破坏所消耗的能量会减少,裂隙的起裂时间也会发生滞后;基于XFEM的数值模拟与试验中的裂隙扩展路径基本吻合,同时验证了XFEM能够有效应用于煤矿巷道顶板的扩展模拟,从而为巷道顶板稳定性控制与预防裂隙扩展提供理论依据。

关键词： XFEM 巷道顶板裂隙扩展数值模型裂隙深度

基于虚拟影像探查的深部裂隙岩体储水分布探测研究

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中国测试 2022年第3期48卷 53-58页

作者：孟川杰四川邮电职业技术学院信息工程学院四川成都610067

针对现有探测技术未考虑深部裂隙渗透系数,储水分布运动状况分析不清晰,导致探测精准度下降,因此,提出基于虚拟影像探查的深部裂隙岩体储水分布探测方法。计算单个深部裂隙单元等效渗透系数张量,结合三维随机裂隙岩体网络影像下岩体储... 详细信息

针对现有探测技术未考虑深部裂隙渗透系数,储水分布运动状况分析不清晰,导致探测精准度下降,因此,提出基于虚拟影像探查的深部裂隙岩体储水分布探测方法。计算单个深部裂隙单元等效渗透系数张量,结合三维随机裂隙岩体网络影像下岩体储水分布随机性有限元,实现虚拟三维深部裂隙网络的岩体储水和随机运动相关分析。实验显示,倾角、迹长不断增加下,渗透系数也呈逐渐增大趋势;在裂隙深度不断增加下,渗透系数呈减小趋势;当裂隙为非贯通,则隙宽对渗透系数产生的影响比较小,裂隙贯通,隙宽增加时,渗透系数呈显著性增加趋势。剖面等势线整体演进方向较为趋向裂隙发育倾向,局部渗流形态变化较大,等势线分布较杂乱且粗糙,且自由面等势线分布规律性较差,与实测结果相符。

关键词：虚拟影像探查岩体裂隙深度储水分布探测随机性有限元

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膨胀土裂隙问题研究现状及展望

人民黄河 2014年第2期36卷 118-120,123页

作者：石北啸韩华强宿辉南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 河北工程大学资源学院河北邯郸056038

从膨胀土的基本特性出发,阐述了膨胀土裂隙的萌生与发展过程,分析指出了裂隙对膨胀土强度的控制作用。在对已有膨胀土裂隙研究方法和研究成果总结归纳的基础上,指出今后应改进裂隙量测手段和计算描述方法。建议采用电阻率法、超声波法... 详细信息

从膨胀土的基本特性出发,阐述了膨胀土裂隙的萌生与发展过程,分析指出了裂隙对膨胀土强度的控制作用。在对已有膨胀土裂隙研究方法和研究成果总结归纳的基础上,指出今后应改进裂隙量测手段和计算描述方法。建议采用电阻率法、超声波法、CT法、流液法、理论推算法、光学图像分析法探讨裂隙的量测手段;通过相关力学理论和土工试验,建立裂隙萌生与发展的数学物理模型;进一步改进膨胀土裂隙的观测方法,确定裂隙量化指标,加强有关软件的二次开发,将研究成果应用于实际工程中。

关键词：膨胀土裂隙宽度裂隙深度土体强度

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裂隙对膨胀土边坡稳定性的影响

高速铁路技术 2020年第5期11卷 1-7页

作者：晏仁翁运新晏园申权祝方才湖南工业大学湖南株洲412007 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

裂隙是边坡稳定性分析中的重要影响因素,裂隙的存在不仅会降低原生膨胀土的强度,还为雨水入渗提供了良好的通道,使膨胀土坡体内孔隙水压力增大,最终导致边坡失稳。本文以云桂铁路沿线膨胀土边坡工程为例,基于极限分析上限理论,建立了考... 详细信息

裂隙是边坡稳定性分析中的重要影响因素,裂隙的存在不仅会降低原生膨胀土的强度,还为雨水入渗提供了良好的通道,使膨胀土坡体内孔隙水压力增大,最终导致边坡失稳。本文以云桂铁路沿线膨胀土边坡工程为例,基于极限分析上限理论,建立了考虑裂隙影响的膨胀土边坡稳定性分析方法,探讨了裂隙深度、裂隙倾角等对膨胀土边坡稳定性及锚杆拉力的影响规律。研究结果表明:(1)裂隙深度对边坡安全系数和锚杆拉力的影响较大,安全系数随裂隙深度的增加而减小,锚杆拉力随裂隙深度的增加而增大;(2)裂隙倾角对边坡安全系数和锚杆拉力的影响较小,安全系数随裂隙角度增大稍许减小,锚杆拉力随裂隙倾角的减小缓慢增大;(3)裂隙对边坡安全系数的影响小于地震作用和孔隙水压力,但大于水平膨胀变形力。本文研究成果可为膨胀土地区边坡工程防灾减灾设计和施工提供参考。

关键词：膨胀土边坡裂隙深度裂隙倾角极限上限法安全系数