膨胀性软岩水腐蚀损伤断裂力学效应实验研究

采用INSTRON1342电液材料伺服试验机和Taylor Horbson Surf CLI2000形貌仪对膨胀性软岩双扭试件进行相同pH溶液(pH=7.7)、不同浸泡时间的亚临界裂纹扩展和膨胀特性的试验研究,分别得到膨胀性软岩亚临界裂纹扩展速度v与应力强度因子KI之间的关系、膨胀性软岩的断裂韧度KIC以及不同浸泡时间下的岩石试样吸水膨胀的变化,通过采用双对数坐标空间对常位移松弛法所测试的不同浸泡时间的膨胀性软岩亚临界裂纹扩展速度v与应力强度因子KI之间的关系进行研究。研究结果表明：lgKI-lgv关系具有良好的线性相关性,膨胀性软岩水腐蚀作用对岩石裂纹的断裂指标影响显著并具有时间效应,而且水腐蚀损伤对膨胀性软岩断裂力学性质有弱化作用,能加快膨胀性软岩亚临界裂纹的扩展。     

渗透压作用下压剪岩石裂纹损伤断裂机制

在研究渗透水压和远场应力共同作用下压剪滑移型岩石裂纹的起裂、扩展规律的基础上,考虑分支裂纹相互作用,建立压剪应力场和渗流场共同作用下岩石裂纹体的损伤断裂力学模型和考虑岩桥损伤所引起的附加应力强度因子演化方程,提出分支裂纹临界长度时裂纹尖端虚拟应力强度因子KI(LC)作为压剪岩石裂纹的损伤断裂贯通的破坏准则.研究结果表明:在既定裂纹分布下,分支裂纹尖端应力强度因子KI受侧压力系数λ、渗透压P、裂纹表面摩擦因数μ的制约;当轴向应力和裂纹面摩擦因数一定时,在低渗透压、侧向拉应力共同作用下,压剪岩石裂纹趋向于轴向贯穿破坏,而在高渗透压作用下会导致分支裂纹尖端岩桥剪切破坏.     

复合地基中桩与桩间土应力分配实验

在实验室条件下，用碎石或灰土圆柱芯增强体与黏性土组成的复合地基单位桩模型，通过复合试样的三轴实验模拟现场碎石桩和灰土桩的工作状态，探讨桩与土的相互作用问题。实验结果表明：复合体的竖向强度不是两种材料按一定几何比例简单叠加。复合试样在荷载及应变不大时，桩土应力比增加很快，随后荷载逐渐向桩周土集中，桩土应力比减少。这种规律与现场测试的桩土应力比是一致的。实验揭示了桩土应力比变化规律及其机理。     

寒冷地区混凝土箱梁温度作用影响

针对北方寒冷地区的外界低温环境条件对混凝土箱梁受力性能的影响,以哈尔滨松浦大桥北引桥箱梁为背景,考虑寒流作用、日气温变化及桥面铺装,将其与有限元分析的温度场相结合,简化缩尺模型,将温度效应影响箱梁的有限元计算、实验值及初等理论求解的结果进行对比分析。结果表明：地理位置、环境温度对箱梁受力性能影响较明显,考虑温度影响的有限元分析工程误差在允许范围内,初等理论分析结果误差较大,因此,对桥梁进行力学分析时,温度效应不可忽视。     

基于MATLAB的岩体结构面曲线模拟及其分形研究

基于Hurst指数的独立分割方法,结合MATLAB软件中差值函数和随机数产生函数,生成了10条典型的岩体结构面曲线;根据Tse和Barton提出的经验公式和10条典型结构面曲线的数据点,计算出10条曲线的粗糙度JRC值.运用线段尺码法测量已产生的10条结构面曲线中5条曲线的分形维数值Df(D).对粗糙度JRC值和分形维数值D进行曲线拟合,拟合结果表明：拟合曲线能较好地反映JRC和D之间的关系.     

深基坑开挖对周边地表沉降变形的影响

为有效控制基坑周边地表的沉降变形,应用弹塑性大变形理论与有限差分理论,对哈尔滨地区桩-锚支护形式下深基坑开挖引起的周边地表沉降进行了数值模拟,分析了开挖深度、锚杆层数、建筑物距离对基坑周边地表沉降变形的影响规律及基坑周边地表沉降变形的量化范围。结果表明,基坑周边地表的沉降量与沉降范围随锚杆层数的增加而减小;建筑物的存在不仅增大了地表的沉降量,而且使基坑周围地表的最大沉降区向基坑方向移动;当建筑物与基坑的距离小于1.0倍基坑设计开挖深度时,建筑物距离对地表沉降变形的影响较明显;基坑开挖对周边地表的影响范围基本在与基坑边缘相距1.5倍基坑设计开挖深度范围之内。     

温度加载过程中花岗岩缺陷处局部应力和能量的变化规律

根据热力学理论,充分考虑缺陷的影响,研究并分析温度作用下缺陷花岗岩内部产生热应力的变化机理,推导出花岗岩缺陷处局部应力与温度加载速率、初始温度、最终温度及缺陷等物理参数的函数关系。应用能量理论和损伤力学,充分考虑温度加载速率和热自由能参数在损伤过程中的作用,推导出缺陷花岗岩能量释放率函数的表达式。通过数值模拟,研究了温度加载速率对单裂纹缺陷花岗岩的局部应力和热损伤影响规律,模拟结果和理论推导结果基本统一。研究成果为高温花岗岩热破裂理论提供重要的基础依据。     

高渗压条件下裂隙岩体的劈裂破坏特性

基于岩体工程中普遍存在节理裂隙岩体,裂隙岩体在地下工程卸荷扰动后形成复杂应力状态和高水头压力的共同作用下将发生压剪复合破坏或拉剪复合破坏,对裂纹面的应力状态进行分析以判定其破坏模式,并进一步研究岩体裂纹开裂特性及岩桥断裂贯通力学机理,建立相应的临界水压和初裂强度判据。同时,对处于水力劈裂状态的高水头压力隧洞围岩的破坏特性进行模拟。研究结果表明:隧洞在高渗透水压的驱动下周边围岩开始发生水力劈裂,形成拉剪劈裂区;随着内水外渗的发展,随即在拉剪劈裂区外侧形成压剪劈裂带,同时,拉剪区和压剪区继续扩展直至渗流衰减趋于稳定。     

水库蓄水裂隙岸坡断裂损伤分析

基于能量原理,用初始损伤张量和裂纹扩展附加损伤张量描述裂隙岸坡水-岩作用下的损伤演化过程,得到裂隙岩体在考虑渗透压作用下的本构关系与损伤演化方程,探讨渗透压作用下裂隙损伤效应对渗透张量的影响,建立裂隙岩体渗流场与损伤场耦合的分析模型.在此基础上,以水库蓄水期库区裂隙岸坡为例,进行渗流—损伤—断裂耦合分析.研究结果表明:随着蓄水深度的提高,断层及岸坡损伤范围扩大,相对损伤增加,x方向的渗透系数k随着水深增大而不断增大,所得结果可为岸坡的治理提供依据.