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岩质滑坡-碎屑流的运动距离计算公式研究

岩土力学 2019年第12期40卷 4897-4906页

作者：郑光许强彭双麒成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

滑坡-碎屑流的远程运动距离是碎屑流体所能够达到的最大堆积距离,是灾害预警和评估的重要指标。通过总结已有碎屑流运动距离研究成果,从岩体势能入手开展研究,并结合量纲分析,首先建立了运动距离与势能之间的基本方程。其后,采用4种颗... 详细信息

滑坡-碎屑流的远程运动距离是碎屑流体所能够达到的最大堆积距离,是灾害预警和评估的重要指标。通过总结已有碎屑流运动距离研究成果,从岩体势能入手开展研究,并结合量纲分析,首先建立了运动距离与势能之间的基本方程。其后,采用4种颗粒材料开展岩质碎屑流滑槽试验,研究碎屑体体积V、滑移区坡度α、碎屑粒径d以及最大垂直运动距离H等对碎屑流运动距离L的影响,通过逐步拟合回归,建立了基于势能的岩质滑坡-碎屑流最大水平运动距离的计算公式。最后,采用汶川地震触发的38个岩质碎屑流以及17个其他典型岩质滑坡碎屑流数据对计算公式进行了验证,结果表明,考虑该运动距离计算公式具有较好的可靠性,能够为山区滑坡-碎屑流灾害预警工作提供理论指导。

关键词：滑坡-碎屑流远程运动距离计算模型滑槽试验颗粒流逐步回归

改性纤维素类聚合物固沙剂的吸附力学及崩解特性试验

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农业工程学报 2019年第21期35卷 144-150页

作者：袁进科裴向军叶长文杨晴雯陈杰地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)

沙土边坡遇水容易发生坡面侵蚀、水土流失、坡体坍塌等灾害,给人民生命财产和基础设施造成严重危害。为了研究新型固沙剂加固沙土的吸附力学和抗侵蚀性,首先选取新型固沙剂与沙土按照不同质量比(1:1~1:4)配制加固土,分别按照不同静置时... 详细信息

沙土边坡遇水容易发生坡面侵蚀、水土流失、坡体坍塌等灾害,给人民生命财产和基础设施造成严重危害。为了研究新型固沙剂加固沙土的吸附力学和抗侵蚀性,首先选取新型固沙剂与沙土按照不同质量比(1:1~1:4)配制加固土,分别按照不同静置时间(10~360 min)进行了吸附试验,在2 400 r/min转速下振荡10 min,并对吸附液进行量取和烘干。结果表明:1)在液固质量比1:3时新型固沙剂达到最优吸附量,平衡吸附量为84 mg/g。2)新型固沙剂的吸附动力学符合准二级方程,属于化学吸附。依托研发的崩解试验装置(由支架、吊篮、数显式拉力计和数据接收系统等组成)按照加固土不同养护时间(3~28 d)进行了崩解性试验和水稳性测定,水解时间24 h,获得崩解率和水稳性数据。研究表明:1)养护3 d时试样崩解率为34%,7 d为18%,14 d为11%,28 d未崩解。养护时间越长,加固土的胶结强度越高,稳定性越好。2)水稳性团聚体粒径主要集中在1~5 mm之间,>5 mm粒径的质量分数达到30%。1~0.25 mm的团聚体质量分数从养护3 d的21%下降到养护14 d的19%,而>1 mm的团聚体质量分数从养护3 d的74%上升到养护14 d的80%。3)随养护时间增加,团聚体平均质量直径从养护3 d的2.91 mm增加到养护14 d的3.29 mm,几何平均直径从养护3 d的2.01 mm增加到养护14 d的2.32 mm。研究成果可为沙土流失地区的水土保持提供改性纤维素类聚合物固沙剂的应用经验和理论依据。

关键词：侵蚀固沙吸附纤维素固沙剂崩解

节理岩体等效流变损伤模型及其在卸载边坡中的应用

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岩土力学 2014年第10期35卷 2949-2957页

作者：马春驰李天斌孟陆波陈国庆陈子全成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

重大建设项目对施工过程中岩土体稳定性提出了更高的要求,常以一种动态设计施工模式来应对工程体的各类突发状况与病害。流变损伤模型既能反映岩土体在施工过程中变形的时效发展,又能反映其力学性质的时效劣化,继而能较准确地掌握工程... 详细信息

重大建设项目对施工过程中岩土体稳定性提出了更高的要求,常以一种动态设计施工模式来应对工程体的各类突发状况与病害。流变损伤模型既能反映岩土体在施工过程中变形的时效发展,又能反映其力学性质的时效劣化,继而能较准确地掌握工程体动态稳定性。基于以上考虑,为体现卸载边坡工程在卸载回弹阶段的瞬时塑性特征和时效演化阶段的黏塑性特征,因此,在流变模型中引入加载塑性元件和黏塑性元件,建立了复合黏弹塑(弹-黏-黏弹-黏塑-塑)模型,室内岩石压缩(卸载)蠕变试验证明了该流变模型的合理性,并对其参数进行辨识。在此基础上,从几何研究方法出发,引入反映节理分布的初始损伤张量及一种等效的依据黏塑性偏应变推导出的损伤演化方程,最终建立了一种新型的节理岩体等效流变损伤模型。将此模型用于川东红层某软硬岩互层型路堑边坡的卸载分析,结果表明:随不同的开挖阶段,易损部位(软岩集中段、软岩深埋段、软硬交接硬岩段)在瞬时卸载回弹阶段的塑性损伤和时效演化阶段的黏塑性损伤逐渐积累,边坡浅表部逐渐出现卸载损伤(松弛)带,在损伤累积中边坡各部位蠕变速率呈不同程度的增长。计算结果较好地反映了边坡变形、损伤发展与动态稳定性特征,其研究结果对于指导支护时机及相应的信息化施工具有一定的意义。

关键词：等效流变损伤模型节理岩体卸载边坡数值分析动态稳定性

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斜坡散粒体冲击拦挡墙的峰值冲击力测试研究

振动与冲击 2022年第18期41卷 219-227页

作者：袁进科陈杰成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

斜坡散粒体的峰值冲击力是散粒体防护设计中的重要控制参数。针对峰值冲击力的影响因素,通过设计的斜坡散粒体冲击模拟试验系统,选取散粒体颗粒不同质量、颗粒形状、冲击速度、入射角度以及拦挡墙厚度作为试验参数,开展斜坡散粒体对拦... 详细信息

斜坡散粒体的峰值冲击力是散粒体防护设计中的重要控制参数。针对峰值冲击力的影响因素,通过设计的斜坡散粒体冲击模拟试验系统,选取散粒体颗粒不同质量、颗粒形状、冲击速度、入射角度以及拦挡墙厚度作为试验参数,开展斜坡散粒体对拦挡墙的冲击模拟试验,分析各因素与峰值冲击力的相互关系。结果表明:散粒体颗粒冲击拦挡墙的峰值冲击力分布在拦挡墙中部位置,在90°入射角度时球形颗粒散粒体的峰值冲击力最大,冲击力时程曲线具有非线性特征,分为线性增加、非线性减小和趋于稳定阶段。对于峰值冲击力的影响重要性程度是颗粒形状>冲击速度>散粒体质量>挡墙厚度>冲击入射角度。中国泥石流规范中的冲击力计算量值与峰值冲击力实测值比较接近,同时隧道手册法考虑了拦挡墙材料性质及结构特征,两种计算方法相结合可为斜坡散粒体灾害的防治设计提供参考依据。

关键词：斜坡散粒体拦挡墙峰值冲击力物理模拟

羧甲基纤维素纳对CO_(2)水合物动力学形成规律的影响

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天然气工业 2021年第10期41卷 154-160页

作者：申小冬邵子越唐宇航钟杨刘欢张银德王兴建成都理工大学能源学院 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学

天然气水合物的形成是影响深海油气钻探和集输过程安全的重要因素之一,开发高效、经济、环保的动力学天然气水合物抑制剂是天然气水合物防治领域的热点和难点。为了抑制深海油气钻井和集输过程中天然气水合物的形成,采用恒温恒容法,在... 详细信息

天然气水合物的形成是影响深海油气钻探和集输过程安全的重要因素之一,开发高效、经济、环保的动力学天然气水合物抑制剂是天然气水合物防治领域的热点和难点。为了抑制深海油气钻井和集输过程中天然气水合物的形成,采用恒温恒容法,在实验温度273.25 K、初始压力3.5 MPa的条件下,研究了不同浓度、搅拌状态及与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复配条件下羧甲基纤维素纳(CMC-Na)对CO_(2)水合物动力学形成规律的影响。实验结果表明:(1)PVP和CMC-Na都可以抑制CO_(2)水合物的生长速率,但相同浓度下,CMC-Na对CO_(2)水合物的抑制效果远高于PVP,并且增加浓度可以促进其抑制效果;(2)PVP对CO_(2)水合物的抑制效果随分子量的增加而增强;(3)CO_(2)水合物在搅拌条件下的生长速率远高于静止状态,开启磁力搅拌可有效促进其生长速率;(4)CMC-Na与PVP复配不具有协同抑制CO_(2)水合物的效果,甚至抑制性能会恶化。结论认为,PVP主要通过吸附干扰CO_(2)水合物晶体生长,而CMC-Na则通过传质阻碍抑制气液接触,其具体的抑制机理有待于后期系统详细的研究。

关键词： CO_(2)水合物改性纤维素 PVP CMC-Na 动力学天然气水合物抑制剂传质调控生长速率

相变壁材微球对固井水泥浆性能影响与调控机制

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煤田地质与勘探 2024年第11期52卷 183-191页

作者：郑明明吴祖锐颜诗纯胡云鹏何娟张亚伟熊亮朱成涛成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610059

【目的】当前在含水合物地层固井用相变微球低热水泥浆设计时,未充分考虑相变微球粒径及质量分数对水泥浆性能的影响,导致水泥浆性能降低和成本增加,从而引发一系列固井质量问题,因此,分析相变微球对固井水泥浆性能影响及调控机制尤为... 详细信息

【目的】当前在含水合物地层固井用相变微球低热水泥浆设计时,未充分考虑相变微球粒径及质量分数对水泥浆性能的影响,导致水泥浆性能降低和成本增加,从而引发一系列固井质量问题,因此,分析相变微球对固井水泥浆性能影响及调控机制尤为关键。【方法】为排除相变芯材储热效应的干扰,以自制的多级粒径相变壁材微球为研究对象,研究壁材微球粒径和质量分数对水泥浆性能的影响,建立了不同水化龄期水泥浆的Dinger-Funk方程(DFE)模型,揭示了壁材微球对固井水泥浆性能的调控机理。【结果和结论】结果表明:(1)相较于质量分数,微球粒径对固井水泥浆流动性能和力学性能影响更大,在进行相变微球低热固井水泥浆设计时,需重视微球粒径对固井水泥浆性能的影响。(2)微球质量分数增大对水泥浆体系存在2种不同的效应,一方面是堆积密度增大导致的水泥石力学强度提升以及水泥浆流动性能减弱效应,另一方面是微球引入本身强度缺陷导致的水泥石强度下降效应,这2种效应的主导地位取决于微球的质量分数和粒径,其中质量分数对两种效应起决定性作用,当质量分数较小时,堆积密度上升效应占主导,当质量分数超过4%时,强度缺陷效应占主导,2种效应共同作用下,水泥石单轴抗压强度呈现先上升后下降的趋势。(3)最紧密堆积DFE模型与水泥浆流动性能和力学性能有较强的相关性,当固井水泥浆DFE模型处于较优状态时,通常意味着该体系具有较好的流动性和力学性能。研究结果为热敏地层低热相变微球固井水泥浆设计提供有益参考。

关键词：相变微球固井水泥浆最紧密堆积理论单轴抗压强度流动性

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重庆小南海滑坡形成机制离散元模拟分析

岩土力学 2014年第S2期35卷 667-675页

作者：申通王运生吴龙科成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

重庆小南海滑坡是烈度相对较低地区发生的地震高位滑坡,其成因一直令人费解。基于重庆黔江小南海相关研究资料,通过对复原的小南海坡体进行失稳分析,计算得出使岩体产生崩滑破坏的地震力临界条件,即只有当地震波地形放大后滑坡才能启动... 详细信息

重庆小南海滑坡是烈度相对较低地区发生的地震高位滑坡,其成因一直令人费解。基于重庆黔江小南海相关研究资料,通过对复原的小南海坡体进行失稳分析,计算得出使岩体产生崩滑破坏的地震力临界条件,即只有当地震波地形放大后滑坡才能启动。为了进一步验证计算所得的结论,运用UDEC软件建立小南海典型二维场地模型,施加相应的地震力对坡体失稳崩滑的全过程进行模拟,以研究地震作用下地形放大效应触发具平行坡面陡倾控制性结构面的高位岩质斜坡地震机理。研究结果表明,在地震波传播过程中,具平行坡面陡倾控制性结构面的高陡突出地形对地震波有明显的放大作用。该坡体运动模式为:峰值加速度放大-增加的振幅迫使岩体顺平行坡面陡倾控制性结构面迅速拉裂-沿缓倾层面滑移-高速脱离滑源区-巨大的势能和动能驱动坡体做长距离运动,其间伴随解体、颗粒间相互碰撞、铲刮作用,具有二相甚至三相流体性质。分析揭示地震力作用下斜坡体中质点加速度具有地形放大效应。对比结构面监测点和基岩监测点加速度放大系数,表明,滑坡启动时具有较大的加速度,当遇到平行坡面的不连续结构面时,斜坡动力响应强烈,最终导致坡体失稳。

关键词：小南海地震滑坡缓倾坡外岩质斜坡形成机制分析离散元数值模拟

近景摄影测量在探槽地质信息获取中的应用——以泾阳南塬庙店4^#滑坡为例

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地震地质 2020年第5期42卷 1240-1254页

作者：魏勇许强董秀军郭鹏李松林李骅锦成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

探槽是最直观的地质勘查技术手段之一,也是正确认识地质体内部构造信息的关键资料。但探槽本身无法长久保存,需要及时对探槽的地质数据进行精确记录和存储。传统的探槽地质信息记录方法主要有素描法和照片拼接技术,通过其可获取探槽的... 详细信息

探槽是最直观的地质勘查技术手段之一,也是正确认识地质体内部构造信息的关键资料。但探槽本身无法长久保存,需要及时对探槽的地质数据进行精确记录和存储。传统的探槽地质信息记录方法主要有素描法和照片拼接技术,通过其可获取探槽的二维地质信息。三维激光扫描和摄影测量技术等三维空间影像技术的发展,为获取探槽的地质信息提供了全新的思路。文中以泾阳南塬庙店4#滑坡探槽为例,介绍了利用近景摄影测量技术记录探槽三维地质信息的方法。该方法首先在整理好的探槽表面布设像控点,然后用数码单反相机采集探槽表面相片,最后利用图像建模软件对探槽进行三维图像建模工作。为便于技术方法的推广应用,文中还对像控点的测设和相片的采集方案等关键技术问题进行了详细介绍。为验证成果的可靠性,还对近景摄影测量成果的精度进行了验证分析,并在此基础上详细讨论了数据成果的二维和三维地质应用,结果表明:与传统方法相比,利用摄影测量技术记录探槽的地质信息提高了野外工作的效率和安全性,且该方法与三维激光扫描数据相比保留了更丰富的纹理细节;数据成果在实现传统的平面应用功能的基础上,还具有很好的三维应用价值,值得推广应用。

关键词：滑坡泾阳南塬探槽近景摄影测量地质信息获取三维模型

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一种控制直剪蠕变试验剪应力的简易装置

岩土力学 2014年第10期35卷 3035-3040页

作者：滕超王卫谢鲁钧王伟闫东洋成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610000

土的蠕变是指土在保持应力不变的条件下,应变随时间延长而增加的现象。研究土的蠕变性质对于确定土的长期强度有重要意义,土的蠕变研究也是近几年的研究热点。然而,土的蠕变试验周期特别长,因此简便、易行又有一定可信度的蠕变试验仪器... 详细信息

土的蠕变是指土在保持应力不变的条件下,应变随时间延长而增加的现象。研究土的蠕变性质对于确定土的长期强度有重要意义,土的蠕变研究也是近几年的研究热点。然而,土的蠕变试验周期特别长,因此简便、易行又有一定可信度的蠕变试验仪器,对于土蠕变性质的研究有较大的推动意义。直剪蠕变试验是研究确定土的蠕变性质的一种最简单、最直观的试验方法。但由于该试验只是控制剪切力不变,剪切过程中,试样受剪面积逐渐减小,剪应力持续增大,整个过程并不是蠕变。通过在传统仪器上附加一个简单装置,利用液体的浮力来控制试验剪切力,从而使得试样在剪切过程中的剪应力不变。在对仪器进行相应改进后,做了对比试验,检验该装置对剪应力的控制效果,试验结果表明,该简易装置可在一定程度上控制剪应力。

关键词：直剪蠕变仪器改进剪应力控制有效面积