含软弱夹层岩体的剪切变形及破坏机理研究

软弱夹层作为一种力学性质比较特殊的结构面,会显著影响岩体的稳定性.采用数值模拟方法研究了不同粗糙度和不同法向应力对含软弱夹层岩体试样的强度和变形的影响,并从微观角度分析了试样的起裂特征、裂纹扩展途径.结果表明：(1)试样的峰值强度和残余强度均随着结构面粗糙度和法向应力的增加而增加.(2)当试样发生剪切破坏时,产生的裂纹以张裂纹为主,且裂纹起裂位置主要集中在软弱夹层和结构面相交处.(3)粗糙度越大,试样的破坏程度就越大;法向应力越大,对试样的破坏作用就越明显.     

壁面强度及粗糙度对含软弱夹层岩体影响研究

软弱夹层作为一种特殊的结构面是影响岩体稳定性的重要因素之一.软弱岩层与围岩接触壁面的物理力学性质很大程度上影响着整个岩体的强度特征和破坏特征.为研究其中规律自行设计并制作了不同粗糙度和强度壁面的试样,通过室内直剪试验结果分析了壁面强度和壁面粗糙度对岩体强度特征和破坏特征的影响.发现岩体峰值抗剪强度与壁面强度和粗糙度成正相关关系,法向应力较小时,随着壁面强度增加,试样主破坏裂纹与水平面夹角越来越小,随着壁面粗糙度增加,岩体从无裂纹变成夹层上部岩体出现裂纹,法向应力较大时,随着壁面强度增加,试样主破坏裂纹与水平面夹角越来越大,随着壁面粗糙度增大,主裂纹与水平面夹角逐渐减小,并且裂纹数有所增加.     

炭质泥岩软弱夹层岩质边坡稳定性影响因素分析

为探究软弱夹层对岩质边坡稳定性的影响规律,采用自编的强度折减程序对多种工况下单因素变化的边坡稳定性进行了数值计算,并通过极差分析法设置正交试验对边坡稳定性多因素敏感性展开了分析。结果表明:软弱夹层空间位置分布和抗剪强度指标对边坡稳定性影响程度依次为软弱夹层的倾角、内摩擦角、黏聚力、厚度;当软弱夹层的倾角在25°~60°范围内变化时,边坡的安全系数变化曲线大致呈开口向上的抛物线,抛物线顶点位于软弱夹层45°倾角处,此时边坡的稳定性最差,在实际工程中应特别注意此类软弱夹层边坡的失稳问题。     

软弱夹层强度参数的室内模拟

软弱夹层影响边坡稳定和爆破效果。特定软弱夹层的含水率和颗粒组成随着气候变化和时间推移会有所变化。通过对张坝沟石灰石矿山软弱夹层土样的室内模拟剪切试验,探讨泥质软弱夹层的内摩擦角与其颗粒组分和含水率之间的定量关系,建立了该软弱夹层的内摩擦角与其含水率和粗颗粒含量的相关方程。在此基础上进一步分析了不同粉砂粒含量的土在相同含水率时的摩擦角变化规律及其原因。     

含水率及夹层厚度对软弱夹层强度影响分析

软弱夹层对斜坡及围岩稳定性影响较大,对其剪切力学特性的研究具有实际工程意义。巴东组第三段(T₂b³)特殊岩体特性使风化后的软弱夹层和地下水中含有较多CaCO₃,使软弱夹层力学性质发生改变。基于此,以三峡库区巴东组第三段泥灰岩和层间软弱夹层为研究对象,对土-岩剪切试样进行室内直剪试验及微计算机断层扫描试验、电镜扫描试验,从宏微观角度重点研究含水率、夹层厚度及CaCO₃含量对软弱夹层抗剪强度的影响规律及动态特性。研究表明:CaCO₃通过降低土体孔隙率和改变土颗粒形态提升内摩擦角,通过增强土体胶结能力提升内聚力,从而增大其抗剪强度。低CaCO₃含量下,试样抗剪强度随含水率的增大而减小;高CaCO₃含量下,18%含水率以下时,抗剪强度随含水率的增大而增大,而到22%时抗剪强度突降。低法向应力下,试样抗剪强度受夹层厚度影响较小且随CaCO₃含量的增大而增大;高法向应力下,从高夹层厚度低CaCO₃含量到...     

蝴蝶突变理论在含软弱夹层边坡稳定性评价中的应用

影响含软弱夹层边坡的稳定性的因子有很多,建立了软弱夹层的倾角、黏聚力、内摩擦角及厚度4个因子综合影响下的蝴蝶突变模型,并运用综合指标判断边坡的稳定性的状态。对16个试验边坡设置正交试验对边坡的稳定性状态进行分析研究。结果验证蝴蝶突变模型分析方法比传统方法更加简单,避免了多因素分析的复杂性。采用综合指标较直观地判断边坡的稳定性,从而补偿了传统最小安全系数法分析稳定性的模糊不确定。蝴蝶突变模型可为类似工程提供相应参考。     

采用强度折减法确定含软弱夹层岩质边坡安全系数

 应用FLAC3D数值模拟软件,采用强度折减法,求解常德—张家界高速公路某段含软弱夹层的岩质边坡安全系数,讨论了求解效率及失稳判据等。实际运用表明,结合两种失稳判据控制程序运算,即利用收敛性判据作为边坡失稳的判据,实现运算循环的自动化,参照塑性区贯通准则来衡量每次运算循环的步数,可使计算模拟更符合工程实际。结合“二分法”的强度折减法与极限平衡法相比,计算结果误差较小,偏于保守。此外,强度折减法与“二分法”的结合运用可明显提高计算速率,夹层1、2的安全系数求解时间分别为2046和5929s。相比FLAC3D内置强度折减法的计算时间,前者效率提高近6倍,且所求解的边坡安全系数可信度高。     

含软弱夹层锚框支护边坡地震动态响应的数值模拟研究

在已完成的振动台模型试验基础上,进一步采用数值模拟方法定量研究含软弱夹层锚框支护边坡的地震动态响应规律.坡面与坡内各测点处的水平加速度峰值(PHA)放大系数均随高程增加而非线性增大,表现出明显的鞭梢效应;但软弱夹层的存在改变了其附近测点高程效应表现形式,并在大振幅工况下表现出明显的隔震效应.小振幅工况下,各测点处的正负...     

软弱夹层的地震动强度效应研究

地下隐伏的软弱夹层对工程场址地震动强度的影响是一个非常复杂的问题,这个问题的研究对高地震烈度区大型工程建设的可行性评价和抗震设计具有重要的现实意义.从概化的模型出发,对这一问题作了计算机模拟研究.所考虑的软弱层埋深在10～400 m之间,厚度在0～10 m之间.结果发现,隐伏软弱夹层就像地表低速层一样也会产生地震动的放大作用.隐伏的软弱夹层就像地表低速软弱层一样也会对特定频率的波产生放大作用.在总体揭示软弱夹层对地震动影响的基础上,重点探讨了这种放大作用的出现规律.     

泥岩地基中钻孔灌注桩承载力特性试验研究

依据某工程3根钻孔灌注桩的单桩竖向抗压静载试验,通过对其静载试验Q～s曲线的特性、桩身轴力传递机理、桩侧阻力发挥性状和桩端阻力发挥性状的分析,探讨了钻成孔方法、泥浆循环等施工因素对钻孔灌注桩工程性状的影响,揭示了泥岩地基中钻孔灌注桩的承载力特性和破坏机理模式.     

炭质页岩软弱夹层路堑边坡稳定性分析

炭质页岩遇水软化易崩解,且强度低,作为夹层其软化特性对边坡稳定性有重要影响。通过室内试验研究了炭质页岩物理力学性质,运用Ansys建模,并将模型导入有限差分软件FLAC 3D,对炭质页岩夹层水软化下的边坡稳定性进行了数值模拟。重点分析了炭质页岩水软化下边坡塑性区分布、边坡最大位移及安全系数变化规律。结果表明:随着炭质页岩剪切面含水量的增大,路堑边坡稳定性随之降低;对于坡比为1∶1的炭质页岩路堑边坡,当炭质页岩剪切面含水量达到10%时,边坡失稳。     

空气隔层对水中冲击波衰减效果的实验研究

依据一维击波绝热透、反射理论和冲击波在空气、水中的衰减规律,分析了水中空气隔层对水下爆炸冲击波衰减的原理,并通过两次小药量模型实验对分析结果进行了验证.结果表明,空气隔层不仅可以削弱水中冲击波峰值压力,而且可以有效减少冲击波的冲量和总能量,从而可以有效防止水中爆炸冲击波对保护目标的破坏.     

脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究

对脱空率为0～1.24%、外径为168 mm、壁厚为5 mm、长为500 mm、内填C50混凝土的钢管混凝土短柱进行偏心受压试验.试验结果表明:短柱承载能力和破坏形态与脱空率和加载位置密切相关,脱空率越大,短柱承载能力下降越多、偏心侧的挠度越大;在脱空侧偏心加载时,脱空侧钢管出现凹陷,如脱空率较小,脱空钢管凹陷至混凝土断面,钢管壁局部凹陷使构件产生缺陷,导致构件承载能力降低;若脱空率较大,脱空钢管未凹陷至混凝土断面,构件因脱空处的混凝土破坏而整体承载能力下降;在非脱空侧偏心加载时,则未观测到脱空侧钢管凹陷.研究成果可为相关工程设计提供参考.     

南宁盆地软硬水平互层泥岩强度特性分析

为研究软硬水平互层泥岩的基本物理力学性质、强度特性,选取南宁盆地某典型泥岩层,通过建立水平互层泥岩模型,进行了物理力学试验、单轴抗压强度试验、三轴剪切试验、天然状态下岩石抗剪断强度试验以及现场标准贯入试验研究,着重考察了互层泥岩强度变化规律与物理力学特性的影响因素,结果表明:①互层泥岩强度低,强度变异大,天然状态下的单轴抗压强度为1.0～7.0 MPa,饱和单轴抗压强度为0.4～1.3 MPa.岩石在长期浸泡下,强度将折减约75％.②岩相变化大,裂隙发育,具有吸水膨胀失水收缩,并极易软化,水稳定性极差.③抗扰动性能差,无法准确划分风化带,具有较高的超固结特性.     

废弃玻璃和橡胶颗粒混凝土的抗压强度试验

为了充分利用废弃固体材料减少环境污染,将废玻璃和废橡胶作为建筑材料掺入混凝土中制备混凝土构件。为了确定适当的废弃固体颗粒混凝土的配合比,本文按不同体积取代率制作了60个混凝土立方体标准试块进行抗压试验。结果表明:废橡胶掺量是影响废弃固体颗粒混凝土抗压强度的主要因素,两种固体废弃材料体积取代率为30%混凝土试件的抗压强度较普通混凝土下降约30%。     

聚丙烯纤维轻骨料混凝土抗压强度试验研究

为了研究聚丙烯短纤维长度和掺量以及陶粒的掺量对混凝土砌块抗压强度的影响,制备了不同材料的57个立方体试件进行抗压强度试验,实验数据及试件破坏形态表明,聚丙烯纤维轻骨料混凝土能有效提高混凝土的抗压、抗裂强度,控制裂缝的发展。     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。     

F1离子固化剂加固黄土强度及微观结构试验研究

为研究F1离子固化剂加固黄土的物理力学特性,开展了CBR试验、无侧限抗压强度试验和三轴不固结不排水试验,并基于SEM、NMR和XRD测试结果,对F1加固黄土的力学特性和微观孔隙结构进行研究.试验结果表明:F1固化剂可通过阳离子交换、破坏双电层结构和磺化油的疏水作用,减小土体塑限,增大液限、塑性指数和最大干密度,改善水敏...