降雨环境下块度对泥质岩崩解能量特征的影响

为了研究块度不同对泥质岩崩解特性的影响,采用自行设计的试验装置模拟自然界中降雨的实际环境,对江西省赣南地区的泥质岩制成80-70 mm、70-60 mm、60-50 mm、50-40 mm 4种不同块度的试样,开展了模拟降雨与干燥条件下的崩解试验,并对其崩解的能量特征进行研究。结果表明,在试样各粒组百分含量关系曲线中,不同循环次数条件下,曲线都存在一个明显的峰值,曲线基本表现出先增加至峰值,而后减小的变化趋势,且随着循环次数的增加,峰值逐渐向粒径减小的方向发生移动。在峰值前,随着循环次数的增加,曲线的位置逐渐向下移动;而在峰值后,随着循环次数的增加,曲线的位置则逐渐的向上移动。随着循环次数的增加,各粒组百分含量曲线之间的间距逐渐减小,且最后4次干湿循环条件下各粒组百分含量曲线非常接近,表明泥质岩的崩解逐渐趋于稳定。分析了岩石崩解过程累计新增比表面积与循环次数的变化关系,随着循环次数的增加,各试样累计新增比表面能在循环次数较小时先迅速增大,在第2次干湿循环之后增速逐渐放缓,最后基本达到稳定。随着试样块度的逐渐增加,试样累计新增表面能逐渐减小。基于最小二乘法原理,求得了累计新增比表面能与循环次数的关系式,并验证了计算模型的正确性。     

红层软岩崩解破碎过程的分形分析及数值模拟

通过红层软岩的室内恒温保水和模拟大气条件的渐进崩解实验,跟踪观察崩解产物的粒度变化,引入分形几何的理论模型,提出利用分维数来定量描述红砂岩崩解破碎的非线性动态过程,并结合湘南某高速公路红层软岩路基工程建设,提出相应的崩解稳定分维数。研究结果表明:基于质量的分形分布模型能较好地描述岩石崩解破碎过程中粒度的分布特征,其分维数可作为判断红层软岩崩解完成与否的控制指标。通过计算机数值模拟,进一步验证了分形理论应用于崩解破碎过程定量描述的适用性,并以数值模拟实验得到的筛分数据,统计得出基于质量的分形分布和常用的R—R分布的参数之间的关系。     

荷载与干湿循环协同下红黏土的强度特性与裂隙演化规律

为获取符合工程实际的设计参数,研发一种荷载与干湿循环协同作用下土的直剪试验装置与方法,采用图像处理系统,提出了考虑表面裂隙和侧面裂隙下土的裂隙率计算方法,分析了荷载与干湿循环协同作用下红黏土抗剪强度指标及裂隙演化规律,建立了抗剪强度指标与裂隙率、压实度的关系。结果表明：红黏土在荷载与干湿循环协同作用下,黏聚力随干湿循环次数增加在前3次降低显著,后趋于稳定;随上覆荷载增加先显著增加,后缓慢增加;内摩擦角随干湿循环次数和上覆荷载变化总体在10°范围内波动;表面和侧面裂隙都随着干湿循环次数的增加而不断发育,其中表面裂隙在10 kPa时裂隙宽度达到最大,且大、中裂隙发育最明显,同时侧面裂隙由环向裂隙向纵向裂隙发展;裂隙率随压实度的增大而降低,随干湿循环次数增加而增加,随上覆荷载增加先增加后降低,在上覆荷载为10 kPa时达到最大,黏聚力、内摩擦角与裂隙率、压实度的关系可以用二元非线性函数关系来拟合。此研究可为获取符合工程实际的红黏土设计参数提供参考。     

不同洒水量下泥岩路基填料崩解特征的差异性研究

对泥岩进行预崩解是将泥岩等软岩作为路基填料的主要处理方法之一。通过对承德平泉地区分布的两种泥岩做不同洒水量下的干湿循环试验并使用X射线衍射仪进行观察分析,重点探讨泥岩崩解速率与泥岩颗粒粒径的关系以及不同洒水量下泥岩崩解的变化规律。结果表明:灰褐色与砖红色泥岩颗粒完全崩解时需要的干湿循环次数与泥岩的初始颗粒级配没有直接关系。两种泥岩作为路基填料时,在单次最佳洒水量下,均进行7次左右干湿循环后崩解处于稳定状态,可以为泥岩预崩解控制指标提供重要的参考,并为将泥岩填料作为路基的实际工程提供有效指导。     

基于分形理论的城市形态与道路交通网络互动协调演化研究

基于现状城市形态分形研究与道路交通网络分形研究之间缺乏相互渗透,而城市土地利用与交通网络发展又是一个互动协调的发展演化过程,两者形成 L-T超循环系统,本文提出城市形态分维与道路交通网络分维相匹配一致的演化结论,并建立协调因子概念及计算模型评价两者之间的协调度,最后结合成都市历年城市用地形态与城市道路网络发展演化对两者之间的互动协调演化关系进行了实证分析,所得结论较好地解释了现实状况.     

不同pH值下磷酸二氢钾晶体的生长实验

用称重法测定了不同pH值下磷酸二氢钾(KDP)的溶解度曲线,进行了不同pH值时KDP溶液的稳定性实验,通过对雪崩点的观测得到了不同pH值下KDP溶液的过饱和度曲线,给出了相应的亚稳区宽度,并开展了不同pH值下KDP晶体的生长实验。结果表明:随着KDP生长溶液pH值的升高或降低,KDP溶解度都会明显增大,同时溶液的亚稳区宽度变大、溶液稳定性提高,并且发现略高于正常pH值的KDP饱和溶液对晶体的生长更为有利。     

不同误差下的酸碱溶液中pH值的计算

根据相对误差的要求,研究不同酸碱平衡溶液中pH值的计算方法,并根据酸碱的强弱和浓度及离解常数的大小,进行近似处理,可得到简便计算pH值的公式.     

构造煤组合体单轴加载下裂隙演化及分形规律

为研究不同占比的构造煤-原生质煤组合体压裂后的裂隙演化规律及分形特征,运用单轴加载试验手段,得到了5种不同占比构造煤组合体的裂隙长度、角度及分形维数演化规律。结果表明,随构造煤占比的增大,组合体抗压强度、弹性模量均呈减小的趋势,而峰值应力应变呈增大的趋势,组合体整体特性向构造煤的脆性特性靠近,破坏形式从剪切破坏逐渐过渡到拉伸破坏。随构造煤占比的增大,主裂隙扩展时间占比由14%增大至59%,主裂隙平均扩展速率由0.76 mm/s增长至2.34 mm/s,主裂隙角度平均变化速率由3.07°/s减小至0.70°/s,煤体交界处的主裂隙角度和主裂隙角度平均变化速率均逐渐减小。随着不断的加载,组合体分形维数逐渐增大,各峰值应力处分形维数普遍分布在0.99～1.31。随着主裂隙角度的变化,全原生质煤试件主裂隙不同角度的分形维数逐渐减小,全构造煤试件主裂隙不同角度的分形维数逐渐增大,其他占比的构造煤组合体不同角度的主裂隙分形维数均先增加后减少,且其变化均发生在各自的煤体交界处。揭示了不同占比的构造煤组合体在加载过程中的裂隙扩展与角度的有关变化规律,为煤矿安全开采提供理论依据。     

不同pH值环境中镍铝青铜冷喷涂涂层腐蚀磨损性能

镍铝青铜合金是铸造大型舰艇螺旋桨的主要材料,海洋污损生物在合金表面附着引起的pH值变化会加速镍铝青铜合金的腐蚀磨损,威胁到舰艇安全航行.采用冷喷涂技术制备了较为致密的镍铝青铜涂层,厚度约300μm,利用扫描电镜、光学显微镜观察了涂层的微观形貌,重点研究了涂层在pH值分别为3、7和11,质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能和腐蚀磨损行为.实验结果表明:pH值为3的环境中,镍铝青铜基体发生了选相腐蚀,表面疲劳裂纹主要分布在富Cu的α相上,涂层上的犁削沟槽加深发生了磨粒磨损,涂层耐腐蚀性能优于基体;pH值为7的环境中,基体发生了黏着磨损,表面有片层状金属剥落,涂层中的孔隙收容了大量磨屑避免了剧烈的三体摩擦,表面犁削沟槽较浅,涂层致钝电位高于基体,耐腐蚀性能变差.pH值为11的环境中,基体发生了表面疲劳磨损,涂层磨痕上有较深的犁削沟槽,沟槽内有微裂纹,涂层耐腐蚀性能优于基体.总体来说,在不同pH值环境中,涂层由于在冷喷涂过程中发生了冷加工硬化并且涂层上的孔隙收容了磨屑,导致涂层的耐腐蚀磨损性能增强.     

不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征研究

为研究神东矿区不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征,分析了基本顶周期破断距影响因素,选取大柳塔煤矿52505和上湾煤矿12401工作面进行物理相似模拟实验,探究了不同破断距影响下覆岩裂隙网络分布特征,借助Matlab软件获取不同覆岩裂隙网络分布分形维数,定量描述了覆岩裂隙发育特征,进一步探讨了覆岩裂隙传播影响下不同岩层沉降规律。研究结果表明：影响基本顶周期破断距主要因素包括基本顶厚度、抗拉强度以及承载载荷;大柳塔52505工作面、上湾12401工作面模拟开采平均破断距分别为20和30.4 m;不同破断距下覆岩裂隙网络的分形维数随煤层工作面推进呈现阶梯形增长态势,分形维数可较好地表征覆岩裂隙分布。两工作面最高离层裂隙发育高度与分形维数变化趋势均近似呈非线性正相关;不同破断距对覆岩整体裂隙发育扩展趋势影响显著,工作面回采前期大柳塔52505工作面分形维数相对较低,回采中后期则相反,破断距小,覆岩整体裂隙发育程度相对较高;两工作面覆岩沉降曲线呈“凸”型,近似以采空区中部对称。     

爆破岩石破碎的分形演化

由于分形系统属于非线性系统，在爆破过程中，岩石系统的非线性特征非常突出。因此，采用分形理论，对爆破岩石的分形演化进行研究。     

松散岩体的分形特征

构造了松散岩体的块体颗粒分形模型,用分形理论研究了松散岩体的块体颗粒分维、孔隙分维、孔隙度及它们之间的关系,得到相应的计算公式,该模型得到了工程实例的验证。     

分形理论及岩石破碎的分形特征

介绍了分形的基本概念,分析了４种分维数的确定方法,进而探讨了岩石破碎过程中的分形特征。     

单轴压缩下岩石断口裂纹的分形特征研究

为了对岩石断口进行细观分析,以大理岩为例,借助MTS岩石伺服试验系统,进行单轴加载实验直至破坏,获取了四类不同破坏载荷下大理岩断口试件。运用扫描电镜拍摄了岩石破坏断口裂纹的细观结构图像,综合应用图像分析技术和分形几何理论,编制了Matlab程序,计算出细观结构图像的分形维数,并简要分析了大理岩细观结构具有的分形特征。结果表明:大理岩表现出良好的自相似性;其断口的分形维数与破坏载荷之间具有一定的相关性。     

软岩膨胀岩软化崩解特性

极高地应力条件下隧道掌子面围岩遇水软化崩解会引起一系列工程问题,通过对3种代表性岩样崩解试验研究,揭示了软岩膨胀岩软化崩解规律。结果表明：软岩膨胀岩的耐崩解指数随循环次数增加依负指数函数递减;软岩膨胀岩矿物组成类型和含量是影响其崩解性强弱的主要因素;基质型和填充型岩样崩解主要由亲水性矿物吸水膨胀引起,5次循环后其崩解指数分别趋于5%和25%;接触型岩样崩解主要由胶结键断裂引起,5次循环后其崩解指数为80%左右,崩解性微弱;可将小于0.25 mm和大于5 mm的粒径组含量变化作为该软岩膨胀岩崩解性强、弱界限粒径。     

层状岩体滑落的分形特征与分形维数估测

本文从几何学角度考察了层状岩体滑落过程所表现的统计自相似性,应用分形几何方法分析了层状岩体滑落过程的分形特征,并建立了模拟层状岩体滑落面的分形模型,给出了层状岩体滑落面的分形维数计算公式.     

矿山边坡变形的分形特征

本文对磐石镍矿边坡变形的长期观测所得的大量数据进行了分析和整理。认为边坡变形和失稳的发展过程中的内在规律可以用分形几何学的思想给予定量评价,为此建立了六个相空间,编制了计算机源程序,研究表明,边坡位移速度的分布符合分形。     

粘土中不同桩端条件下桩承载性状的模型试验

对桩身位于淤泥质粘土中而桩端支撑于强持力层(砂土)和弱持力层(粉质粘土)两种情况下桩的承载性状差异进行了室内模型试验研究,结果表明:淤泥质粘土存在应变软化特征;桩端持力层强度越大,桩侧摩阻力增加越大.实验结果解释了上海市<地基基础设计规范>关于桩身大部分位于淤泥质粘土中且桩端支撑于第⑤层土(弱持力层)的预制桩,桩侧摩阻力作"适当折减"的原因.     

岩体裂隙网络的二维分形仿真

以裂隙在岩体分布中具有自相似性为基础,建立了一个岩体裂隙计算机模拟方法,该方法考虑了裂隙分布的方向性和成带性特点,利用分维原理产生仿真裂隙网络,还给了 模拟实例,对岩体的稳定性和渗透性评价有实际指导意义。     

沉积岩的孔隙分维与孔隙率的关系

本文在分形几何框架下,借助对几种规则分形结构的孔隙率和分维关系的讨论以及关于沉积岩孔隙分维测量结果的分析,得到了沉积岩的孔隙分维与孔隙率的关系。