岩石单结构面剪切变形渗透性演化规律

为了研究剪切作用下单裂隙渗透性的演化规律,在Comsol中采用Weierstrass随机分形函数来生成单裂隙,调整2个裂隙面的相对位移来模拟剪切作用,通过分析不同剪切位移条件下裂隙隙宽的变化以及不同流量下的非线性效应发生的界定范围,并绘制散点图与函数曲线拟合确定剪切过程影响裂隙渗透率的因素,给出定量关系。结果表明：未发生剪切时,隙宽的概率密度分布满足标准的高斯分布,而随着剪切过程的发生,隙宽的高斯分布被破坏,仅体现标准高斯分布的部分特征;发生剪切时,渗透率先有一个减小的过程,然后在一定范围内波动;当Re>9.6时,流体开始从线性向非线性发展。对岩石单结构面剪切变形过程中裂隙孔径变化对流体渗流特性的影响进行模拟,可为分析地质体中结构面变形对地热变化的影响提供参考。     

中承式空间Y形钢拱桥力学分析

异形拱桥作为景观桥可以很好满足人们的景观需求,但同时它的受力形式也复杂多样,为了研究某空间Y型拱桥在施工阶段以及成桥阶段的受力特点,采用有限元分析软件建立全桥的数值模型。在考虑结构所受强风荷载的基础上,主要研究该结构在各个施工阶段以及成桥阶段关键部位的内力和应力,然后对结构进行动力和稳定性分析。结果表明: 该桥所受风荷载较为显著,双拱侧拱脚因为倾角的原因弯矩值较大,结构的受力均满足规范要求。通过对该拱桥的相关力学行为分析,研究结论可以给未来类似结构的设计和施工提供参考。     

电石渣-高炉矿渣胶凝材料碳化后力学性质与微观特性

为研究典型工业固废胶凝材料碳化后性质变化,本文选用电石渣和高炉矿渣作为原材料,选定碳化时间和电石渣-高炉矿渣掺量比作为影响因素开展正交试验,并设置普通养护的对照组,开展了无侧限抗压强度、应力-应变曲线分析、X射线衍射、扫描电子显微镜试验。结果表明：碳化时间的延长和掺量比的降低均对试样的无侧限抗压强度提升有显著影响,掺量比的影响程度大于碳化时间;且能使应力-应变曲线的峰值应变产生右移的趋势,试样脆性明显提升。未碳化时试样中的主要产物为C-S-H,碳化后为CaCO3,可以有效填充试样中的孔隙,宏观上表现为无侧限抗压强度的提升。建议材料的碳化时间和掺量比可根据实际情况需要,分别控制在2~4 d的区间内和3:2。     

高温后花岗岩循环加卸载力学行为数值模拟

高放核废料处置库在开挖和使用过中围岩不断承受周期荷载,进而影响了高放核废料处置库的安全稳定。基于此,本文使用数值模拟方法研究了高温作用后花岗岩循环加卸载力学行为,在得到一组可以反映高温作用后花岗岩三轴压缩力学行为细观参数的基础上,分析了温度及围压对循环加卸载应力-应变曲线、弹性模量和破裂过程的影响。研究结果表明,常温下循环加卸载应力-应变曲线与单调加载吻合较好,循环加卸载造成宏观裂纹两侧晶粒脱落;600°C高温处理后,单轴循环加、卸载过程都会对应微裂纹增加,导致应力-应变曲线偏离较多。而高围压限制了卸载过程微裂纹数目增加及Felicity效应,循环加卸载峰值强度与单调加载差距明显减小,但循环加卸载会造成宏观裂纹两侧出现晶粒压碎现象。弹性模量随循环次数变化主要分为峰前阶段、峰后破裂阶段及残余强度阶段。600°C处理后试样内存在大量热裂纹,弹性模量峰前阶段会存在明显上升阶段,且对围压更加敏感。     

山岭隧道衬砌外水压力公式解析研究

隧道衬砌外水压力问题,一直是人们关注的焦点。本文以甘肃木寨岭隧道为工程实例,考虑地下水渗流流速对于衬砌外水压力的影响,运用线性渗流定律及地下水动力学理论,推导出隧道衬砌外水压力及隧道毛洞涌水量的理论计算公式,并与其他经典、经验公式进行了对比验证分析。通过对推导公式的解析,得出了影响隧道衬砌外水压力大小的各因素主次关系,依次是：衬砌渗透系数>注浆圈渗透系数 >注浆圈厚度>渗流流速,其研究成果可对隧道设计施工和安全管理提供理论指导。     

西南某堆积体潜在变形破坏模式及力学参数研究

西南地区广泛分布着堆积体组成的深厚堆积体边坡。堆积体边坡的稳定计算主要受堆积体的变形破坏模式和力学参数影响。结合雅砻江某水电站左岸某堆积体,分析确定该堆积体边坡的边界条件和变形破坏模式。通过工程类比、室内试验及反分析法,兼顾各取值方法的差异和局限性,综合确定堆积体的强度参数。     

路用单组分湿固化聚氨酯冷补液的制备与性能

为了制备一种新型的、有望代替沥青的单组分湿固化路用聚氨酯胶结料,优选聚氨酯冷补液反应单体异氰酸酯衍生物(液化MDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、聚氧化丙烯二醇、三羟基聚氧化丙烯醚,采用二月桂酸二丁基锡为催化剂、三羟甲基丙烷为扩链剂,通过设计不同材料组成、合成工艺,制备得到不同类型的单组分湿固化聚氨酯冷补液。通过聚氨酯的黏度、拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度和拉拔强度测试,研究了原材料组成和合成工艺对聚氨酯路用性能的影响;通过红外光谱表征了聚氨酯的微观结构;通过测试聚氨酯混合料的马歇尔稳定度和膨胀率,确定了聚氨酯的最佳用量,以此作为基础制备了聚氨酯混合料研究其力学强度发展规律固化特性,并评价其路用性能。研究结果表明：异氰酸酯基/羟基物质的量比为7/2～9/2,聚氧化丙烯二醇/三羟基聚氧化丙烯醚的物质的量比为5/5～7/3,二月桂酸二丁基锡掺量(质量分数,下同)为0.1%、三羟甲基丙烷掺量为0.5%～1%、反应温度和搅拌速率分别为80℃～90℃和400～500 r/min时,异氰酸酯基与羟基成功的发生了反应,所合成的聚氨酯具有良好的力学强度和流动性。聚氨酯的掺量为集料用量...     

地下水水源热泵系统中的细菌生长

地下水式水源热泵系统是一种节能的小型商业建筑和民用建筑的制冷取暖方案。为研究其对地下水环境是否污染,分析了北京某开发区水源热泵系统运行后对地下水环境监测资料,建立了该系统运行后地下水微生物生长的数学模型,并与美国地质调查局开发的HST 3D程序相结合,在模型率定和验证的基础上,对地下水式水源热泵系统影响地下水细菌环境的过程进行了数值模拟。计算表明:在地下水环境中温度梯度变化较大的地方,细菌总数和大肠杆菌总数变化也较大,并容易形成一个高浓度的细菌和大肠杆菌微生物圈,其余地方细菌总数和大肠杆菌总数变化较小。     

基于深度学习的钻孔图像岩体结构面识别

岩体结构面对岩体稳定性和渗透性有着重要影响,是决定深部地下工程稳定性的重要因素.针对井下电视技术获取的钻孔影像,提出了一种基于深度学习算法(You Only Look Once version 4,YOLO v4)的岩体结构面识别方法,并计算识别岩体结构面的几何参数.首先,采集图像数据并进行预处理.以某隧道工程为案例,使用智能钻孔光学成像仪采集4号和6号钻孔图像,筛选含有结构面的钻孔图像进行标注以建立Ground truth数据集.从中随机选择数据集的70%作为训练数据、10%作为验证数据、20%作为测试数据,并对训练数据集使用数据增强处理.接下来使用CSPDarkNet53网络作为特征提取网络,构建YOLO v4模型,并采用试错法获取最优参数进行模型训练.利用测试集生成P-R(Precision-Recall)曲线来测试最终的模型训练效果,结果显示P-R曲线的平均精度达0.87,这表明YOLO v4训练结果较好.最后,将定位的结构面采用Canny算法通过拟合上、中、下正弦曲线函数获取岩体结构面边缘,并依据正弦函数的系数计算结构面的4个几何参数(倾向、倾角、深度和张开度).     

渗流作用下三亚河口通道管幕冻结法温度场数值模拟分析

为得到在渗流作用下管幕冻结法温度场的变化规律,以三亚河口通道海底隧道工程初步设计为例,运用有限元数值模拟软件建立水热耦合模型,假设模型中渗流流向自左向右,通过改变模型中平均渗流速度的大小对冻结帷幕的发展、封闭性、厚度变化等进行分析.结果表明：在冻结期间,随着平均渗流速度的增大,外圈冻土帷幕的形成时间延迟,其向渗流流向偏移的程度增大,且最终稳定的冻土帷幕平均厚度减小;在冻结约14 d后,不同水头差下的冻土帷幕内部渗流速度均降至0 m/d,冻土帷幕在形成的早期受渗流作用的影响较大.鉴于原冻结方案较为保守,提出优化冻结方案：将原冻结方案外圈冻结管减少一半至48根,且调整盐水降温计划实现二次优化.对二次优化结果分有渗流与无渗流两种情形进行讨论,结果得出：优化后在渗流作用下冻土帷幕厚度约5 m,比原方案减少了2 m,既满足冻结设计要求,又提高了经济性.