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一株本源产脲酶细菌的分离培养及其在裂隙岩体加固中的应用

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岩土力学 2022年第S02期43卷 307-314页

作者：程雷肖瑶邓华锋熊雨彭萌支永艳李文华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610096

微生物诱导碳酸盐沉淀是岩土工程领域一种新型绿色环保加固技术,为了研究工程环境中原位提取产脲酶细菌的加固效果,从三峡库区典型岸坡土体中分离提取了一种高效产脲酶菌种,经鉴定为蜡样芽孢杆菌。为了分析其加固效果,首先通过正交优化... 详细信息

微生物诱导碳酸盐沉淀是岩土工程领域一种新型绿色环保加固技术,为了研究工程环境中原位提取产脲酶细菌的加固效果,从三峡库区典型岸坡土体中分离提取了一种高效产脲酶菌种,经鉴定为蜡样芽孢杆菌。为了分析其加固效果,首先通过正交优化确定了蜡样芽孢杆菌的最佳培养条件,然后采用蜡样芽孢杆菌和巴氏芽孢杆菌进行了砂柱和裂隙岩体固化试验。结果表明:(1)相比于巴氏芽孢杆菌,蜡样芽孢杆菌固化的砂柱孔隙的填充更为密实,抗渗性更好,碳酸钙生成量更高,说明蜡样芽孢杆菌具有较好的成矿作用;(2)蜡样芽孢杆菌加固后裂隙岩样的渗透系数降低了3个数量级,内摩擦角和黏聚力分别增加了48.09%、85.10%,说明蜡样芽孢杆菌可有效改善裂隙岩体的渗透性能和抗剪性能,而且相比巴氏芽孢杆菌具有更好的加固效果。相关研究思路和结果可为工程岩体绿色加固提供较好参考。

关键词：蜡样芽孢杆菌最佳培养条件砂柱裂隙岩体边坡加固

三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震变化规律

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吉林大学学报（地球科学版） 2021年第2期51卷 624-637页

作者：王孔伟路永强聂进滕明明王宵亮三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

三峡库区蓄水以来,长江周边出现了大量的水库地震,主要集中于巴东—泄滩—仙女山区域,目前已达上万次,最大震级为5.1级。通过野外地质调查及对已有水库地震数据进行研究,采用构造地质分析方法,对三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震... 详细信息

三峡库区蓄水以来,长江周边出现了大量的水库地震,主要集中于巴东—泄滩—仙女山区域,目前已达上万次,最大震级为5.1级。通过野外地质调查及对已有水库地震数据进行研究,采用构造地质分析方法,对三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震空间上的迁移规律、时间上的周期规律以及微地震群的成因机理进行分析。结果表明:从时间上看,水库地震具有周期性,表现为长周期(与库水位相关)和短周期(与库水位快速波动相关);从空间上看,水库地震具有迁移规律,受九畹溪断裂控制的触发型水库地震存在着逐渐向南迁移的特征,受仙女山断裂控制的触发型水库地震局限分布于仙女山断裂北延端点处,分布于仙女山断裂西侧(周坪乡附近)带状分布的水库诱发地震逐渐呈点状向南迁移。

关键词：水库地震迁移水库地震周期仙女山和九畹溪断裂带三峡库区

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含水状态对红层软岩力学特性影响机理

煤炭学报 2017年第8期42卷 1994-2002页

作者：邓华锋方景成李建林肖瑶周美玲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

饱水状态下,红层软岩力学特性的劣化直接影响相关工程的变形稳定。考虑干燥、自然和饱水3种状态,对红层软岩抗压和抗拉强度特性、变形破坏特征及微观结构特征进行了比较系统的试验和检测分析。研究表明:①饱水状态下红层软岩的软化特征... 详细信息

饱水状态下,红层软岩力学特性的劣化直接影响相关工程的变形稳定。考虑干燥、自然和饱水3种状态,对红层软岩抗压和抗拉强度特性、变形破坏特征及微观结构特征进行了比较系统的试验和检测分析。研究表明:①饱水状态下红层软岩的软化特征明显,破坏时的延性特征更加明显,不同围压下岩样的抗压强度软化系数为0.36~0.65,相对于干燥状态,弹性模量和变形模量逐渐降低分别降低了35.60%~75.53%,44.57%~69.64%,而且围压越小,抗压强度和模量降低趋势越明显;②相对干燥状态,饱水状态下岩样的黏聚力、内摩擦角分别下降了47.77%和12.68%,岩样的黏聚力对含水状态更为敏感;③饱水状态下岩样抗拉强度软化系数为0.40,加载线附近局部破坏特征明显;④岩样内部矿物颗粒间泥质胶结物的溶解破坏,伊利石、蒙脱石等黏土矿物吸水膨胀、分解,使得岩体结构由相对密实状态逐渐变得多孔、松散,而且孔隙多被水充填,这些微观结构的改变直接导致了红层软岩力学性质的劣化。

关键词：红层软岩含水状态劣化微观孔隙微观结构

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含水率对层状砂岩劈裂抗拉强度影响研究

岩石力学与工程学报 2017年第11期36卷 2778-2787页

作者：邓华锋张吟钗李建林王伟支永艳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

为了研究含水率对层状岩体劈裂抗拉强度的影响,特选取层理显著的砂岩为研究对象,考虑5种含水率,进行顺层理弱面的劈裂抗拉强度试验,结合岩样劈裂破坏面的微观形貌特征和能量参数变化规律进行综合分析。研究结果表明:(1)随着含水率的增加... 详细信息

为了研究含水率对层状岩体劈裂抗拉强度的影响,特选取层理显著的砂岩为研究对象,考虑5种含水率,进行顺层理弱面的劈裂抗拉强度试验,结合岩样劈裂破坏面的微观形貌特征和能量参数变化规律进行综合分析。研究结果表明:(1)随着含水率的增加,层状砂岩的抗拉强度逐渐减小,总体呈现先陡后缓的降低趋势,在饱水度低于80%左右时,抗拉强度降低幅度明显较大,而后抗拉强度降低趋势逐渐趋于缓慢;(2)岩样劈裂破坏面的高度参数和纹理参数都随着饱水度的增加而逐渐增大,呈先陡后缓的增长趋势,岩样抗拉强度与劈裂面微观形貌参数存在较好的线性相关性;(3)随着含水率的增加,加载过程中岩样吸收的总能量、弹性应变能逐渐减小,呈现与抗拉强度类似变化趋势,弹性应变能占总能量的比值逐渐减小,耗散能占总能量的比值逐渐增大;(4)层理弱面既是层状岩体结构的薄弱面,也是水分吸收和运移的主要空间和通道,含水率增加,首先是影响岩样层理弱面力学性状和孔隙水的分布,改变岩样加载过程中的裂纹扩展规律,进而影响加载过程中的弹性应变能和耗散能的分配比例,从而导致岩样劈裂破坏面形态趋于复杂,抗拉强度降低,水对岩样抗拉强度的影响是一个从微观结构变化导致宏观力学特性劣化的过程。

关键词：岩石力学层状砂岩层理弱面含水率劈裂抗拉强度微观形貌

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3D打印弯曲根系拉拔力学特性试验研究

水文地质工程地质 2024年第1期51卷 82-90页

作者：丁瑜彭博识夏振尧刘振贤刘楚鑫三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002

天然根系具有不同弯曲形态,对根土相互作用特性影响极大。以往研究多将根系视为顺直,未充分考虑弯曲根系拉拔受力变形特征、破坏模式。利用3D打印技术制作弯曲根系,开展3种根径(2.0,3.5,5.0 mm)、5种弯曲度(1.00,1.05,1.10,1.15,1.20)... 详细信息

天然根系具有不同弯曲形态,对根土相互作用特性影响极大。以往研究多将根系视为顺直,未充分考虑弯曲根系拉拔受力变形特征、破坏模式。利用3D打印技术制作弯曲根系,开展3种根径(2.0,3.5,5.0 mm)、5种弯曲度(1.00,1.05,1.10,1.15,1.20)的根系拉伸、拉拔试验,探索弯曲根系的拉拔力学特性。结果表明:根系拉伸特性受到弯曲结构和自身材料性质共同影响,根系最大拉伸力、拉伸变形刚度随弯曲度增加而减小,随直径增加而增大;根系峰值拉拔力随弯曲度增加呈先增大后减小,弯曲度1.15时最大,峰值拉拔位移呈类似变化趋势;弯曲根系齿肋挤压土体形成啮合作用,有助于增强根土相互作用;弯曲细根系的拉伸力和拉伸刚度低,更容易与土体协同变形承担拉拔荷载。弯曲根系受力变形与直根系差异极大,研究结果可为弯曲形态根系固土评价提供理论参考。

关键词： 3D打印弯曲根系拉拔试验根土相互作用峰值拉拔力

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低孔隙水压力对砂岩卸荷力学特性影响研究

岩石力学与工程学报 2017年第A01期36卷 3266-3275页

作者：邓华锋王哲李建林姜桥张恒宾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

为了研究低孔隙水压力对砂岩卸荷力学特性的影响,在TOP INDUSTRIE多功能岩石三轴测试系统上,设计进行不同围压(5,10,15,20 MPa)和不同孔隙水压力(0,0.3,0.6,0.9,1.2 MPa)下的砂岩三轴卸荷试验。重点分析孔隙水压力对砂岩卸荷强度及变形... 详细信息

为了研究低孔隙水压力对砂岩卸荷力学特性的影响,在TOP INDUSTRIE多功能岩石三轴测试系统上,设计进行不同围压(5,10,15,20 MPa)和不同孔隙水压力(0,0.3,0.6,0.9,1.2 MPa)下的砂岩三轴卸荷试验。重点分析孔隙水压力对砂岩卸荷强度及变形破坏特征的影响。研究结果表明:(1)随着孔隙水压力的增大,岩样加载阶段的弹性模量逐渐减小,而且围压越小,相同的孔隙水压力增量条件下,弹性模量减小趋势越明显;(2)在卸载过程中,岩样侧向变形的增大速率明显大于轴向变形,而且,孔隙水压力越大,围压越小,侧向扩容现象越明显,岩样越容易破坏;(3)在卸载过程中,岩样的变形模量呈现先缓后陡的劣化规律,而且围压越小、孔隙水压力越大,变形模量降低幅度越大;(4)随着孔隙水压力的增大,岩样破坏时对应的围压值逐渐增大,黏聚力和内摩擦角降低趋势明显,说明孔隙水压力加速了岩石破坏的进程;(5)水对砂岩矿物颗粒的软化和颗粒间连接的弱化作用,以及孔隙水压力的水楔效应,是导致砂岩卸荷力学特性劣化的根本原因。因此,在涉水工程岩体卸荷变形稳定分析中,孔隙水压力的作用效应不容忽视。

关键词：岩石力学孔隙水压力卸荷弹性模量变形模量软化水楔效应

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含水状态对砂岩劈裂抗拉力学特性影响研究

应用力学学报 2018年第3期35卷 655-661页

作者：王晨玺杰邓华锋王伟张恒宾肖瑶方景成三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室宜昌443002

为了研究含水状态对岩石劈裂抗拉强度的影响效应和机理,设计进行了0.00%、33.33%、48.15%、62.96%、77.78%、85.19%、100.00%,7种含水饱和度的砂岩圆盘劈裂试验,对劈裂面进行了微观形貌扫描分析。结果表明:(1)砂岩的抗拉强度随着含水饱... 详细信息

为了研究含水状态对岩石劈裂抗拉强度的影响效应和机理,设计进行了0.00%、33.33%、48.15%、62.96%、77.78%、85.19%、100.00%,7种含水饱和度的砂岩圆盘劈裂试验,对劈裂面进行了微观形貌扫描分析。结果表明:(1)砂岩的抗拉强度随着含水饱和度的增大明显下降,总体呈现先陡后缓的趋势,含水饱和度大于60%之后,抗拉强度下降趋势趋于缓慢;(2)随着含水饱和度的增加,破裂面的平整度逐渐变差,加载钢丝处的局部破坏现象逐渐严重;(3)随着含水饱和度的增大,劈裂面表面形貌的高度起伏、波动程度、表面粗糙程度和偏离基准面程度均逐渐增加,形貌参数增大幅度呈现先陡后缓的趋势,在含水饱和度大于60%之后,增长趋势逐渐变得缓慢;(4)随着含水饱和度的增加,矿物颗粒间的连接明显减弱,加之孔隙水压力作用,使劈裂面沿薄弱面发展,从而导致劈裂面高度参数、纹理参数逐渐增大,宏观上表现为劈裂面平整度、粗糙度增大,抗拉强度下降。研究成果可为含水状态下岩石物理力学特性的劣化机理分析提供参考。

关键词：含水状态巴西劈裂试验破坏模式微观形貌

卸荷速率和孔隙水压力对砂岩卸荷特性影响研究

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岩土工程学报 2017年第11期39卷 1976-1983页

作者：邓华锋王哲李建林姜桥张恒宾三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

为了研究卸荷速率和孔隙水压力对砂岩卸荷力学特性的影响,设计进行了不同卸荷速率(0.005,0.02,0.05,0.1 MPa/s)和不同孔隙水压力(0,0.3,0.6,0.9,1.2 MPa)下的三轴卸荷试验。研究结果表明:(1)在加载阶段,随着孔隙水压力的增大,岩样的应... 详细信息

为了研究卸荷速率和孔隙水压力对砂岩卸荷力学特性的影响,设计进行了不同卸荷速率(0.005,0.02,0.05,0.1 MPa/s)和不同孔隙水压力(0,0.3,0.6,0.9,1.2 MPa)下的三轴卸荷试验。研究结果表明:(1)在加载阶段,随着孔隙水压力的增大,岩样的应力–应变曲线斜率逐渐降低;(2)在围压卸载阶段,卸荷速率越大,卸载阶段的应变围压柔量越小,岩样破坏时的围压越小,岩样强度相对较高,但破碎程度更严重,而且,在相同的卸荷速率情况下,孔隙水压力越大,岩样侧向扩容现象越明显,岩样越容易破坏;(3)在围压卸载阶段,岩样的变形模量出现了先缓后陡的劣化趋势,而且,卸荷速率越小、孔隙水压力越大,变形模量劣化幅度越大;(4)卸载过程中,卸荷速率越大,岩样脆性破坏特征越明显;孔隙水压力越大,岩样破坏时的近轴向的张性裂纹越多和追踪次生裂纹越多,孔隙水压力在岩样内部裂纹、裂隙尖端的应力集中是导致岩石变形破坏的主要原因。

关键词：卸荷速率孔隙水压力变形模量力学特性破坏特征

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意大利瓦依昂滑坡研究进展

人民长江 2022年

作者：肖诗荣魏瑞琦李莹杨璇喆三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室三峡大学土木与建筑学院

1963年10月9日发生的意大利瓦依昂特大深层高速滑坡造成2000余人死亡，使瓦依昂水库工程报废，是世界水电开发史上的转折点，更是国家社会地质灾害研究和防治历史上的新起点。基于文献整理研究，本文对瓦依昂滑坡60余年的研究进程进行...

1963年10月9日发生的意大利瓦依昂特大深层高速滑坡造成2000余人死亡，使瓦依昂水库工程报废，是世界水电开发史上的转折点，更是国家社会地质灾害研究和防治历史上的新起点。基于文献整理研究，本文对瓦依昂滑坡60余年的研究进程进行了初步梳理，对其主要研究成果进行了初步归纳和总结，认为瓦依昂滑坡的研究历史之长、参与研究的学术机构和学者之多、研究成果之丰富史无前例。瓦依昂滑坡研究进展表明：（1）瓦依昂滑坡60余年的研究历史大致分为五个阶段：①滑前阶段（1959-1963），②滑后最初6年（1964-1969），③1985年国际大坝会议前15年（1970-1985），④1985年国际大坝失事会议后20年（1985-2005），⑤瓦依昂滑坡50周年学术会前后15年（2006-2020）；（2）研究成果中对于滑坡地质模型取得了基本一致的共识，对于滑坡成因、变形机理和高速滑动机理也取得了多数一致的共识。其中，①滑坡地质模型：滑坡总体为深层顺层岩质滑坡，滑体主要为上侏罗系夹泥灰岩，滑床为中侏罗系灰岩，滑带由多层厚5-15cm的顺层泥质夹层组成，呈上陡下缓、西高东低产状；后缘边界为顺河走向的近直立断层，西侧边界为地表出露的顺层滑带，东侧边界为走向与峡谷近正交的中高倾角断层形成；②滑坡成因：多数学者认为瓦依昂滑坡主要为库水诱发、降雨作用次之，滑坡是新生型滑坡而不是老滑坡复活；③变形机理：多数学者认为滑带土饱水软化导致抗剪强度衰减从而启动滑坡变形，滑坡蠕滑阶段经历了由延性变形向脆性破坏的变形机制转变，1960年-1963年的滑坡位移加速减速起伏变化是源于其含水量波动导致的渐进变形过程；④高速滑动机理：多数学者认为滑坡峰残强降剧动启程以及速度劣化强度复合加速效应是瓦依昂滑坡高速滑坡机理；（3）但由于滑坡位移资料的代表性和完整性不够、地下水位资料的不完全且相互矛盾、早期研究试验手段方法的局限性以及当今水岩耦合作用研究的前沿性，迄今为止，学术界对于滑坡成因、变形机理和高速滑动机理还存在着完全不同的研究结论和假说，如部分学者提出的降雨诱发滑坡成因理论以及摩擦生热孔隙水增压乃至汽垫效应的高速滑动机理假说等等。此外，本文对瓦依昂滑坡的进一步研究方向和要点进行了探讨和展望。

关键词：