砂土液化后液-固相变机理的单元试验与模拟

液化后砂土流动是一个涉及液相向固相转化的过程。针对目前常规三轴加载模式在进行松砂液化后性质研究中存在局限性的现状,提出应力与应变控制相结合的加载方法,获取初始液化状态,开展液化后松散土体流态化性质研究。基于试验结果,引入液-固相变参数,耦合流体本构与固体本构关系,建立可统一描述液化后土体应力应变关系的经验模型,实现不同密实度条件下砂土液化后液-固相变转化全过程力学行为的模拟。     

蟠龙抽水蓄能电站硐室围岩三轴试验及本构模型

利用岩石全自动伺服试验仪对重庆蟠龙抽水蓄能电站硐室围岩的砂岩试样开展了不同围压下的常规三轴压缩试验,进而构建了包含统一硬化/软化函数的弹塑性本构模型并进行了验证。试验结果表明,随着围压的增大,由原生缺陷闭合引起的初始非线性变形阶段逐渐减小,试样破坏时的峰值强度随围压增大而增大,由单轴压缩时的84.8MPa增大到围压10MPa时的168.5MPa;峰值强度和围压之间呈现较好的线性关系,黏聚力和内摩擦角分别为15.2MPa和52°。数值模拟与试验数据的比较表明,提出的弹塑性本构模型能够描述砂岩的主要力学现象,验证了该模型的可靠性。     

重塑黄土的强度特性研究

在前人工作的基础上通过室内三轴试验讨论原状黄土和重塑黄土在不同含水量,不同干密度,不同孔隙比的情况下重塑黄土的力学性能,进而推导其规律,通过扰动函数的建立,探讨重塑黄土抗剪强度与其扰动度之间的对应线性关系。     

饱和砂土稳态性状的三轴试验研究

完全饱和松砂在不排水试验中达到液化后发生稳态变形,大多数松砂在三轴不排水试验中表现出准稳态性状,而不是达到唯一最终稳态.当前研究结果认为砂在稳态变形中的应力状态仅仅取决于孔隙比.本文通过一系列三轴不排水试验来测定饱和松砂、中密砂和密砂的稳态,一种先进的计算机控制三轴测试系统(MTS)应用于本项研究中.试验结果表明:准稳态不仅取决于孔隙比,还与围压有关.文中详细讨论了孔隙比和围压对准稳态的影响关系以及土样出现稳态和准稳态时的应变大小.另外,文中提出一个可供讨论的问题:一些密砂试验中常不出现临时稳态,其原因是试验中剪切应力带发生并扩展导致了土样局部颗粒破碎从而影响了试验结果.     

用三轴应力防塌实验优选钻井液配方

研究了使用三轴应力防塌实验优选钻井液配方的技术，探讨了制样方法及仪器各测量参数间的关系，用三种不同配方的钻井液分别对吐哈油田台参２井Ｊ３ｑ和Ｊ２ｓ地层的防塌特性进行了评价，其中最好的钾铵基聚磺钻井液经１３６２ｍｉｎ三轴实验后岩样的轴向变化量仅为０．０１２ｍｍ，岩样的冲蚀率约１０％，可有效防止胜北构造井壁垮塌．由于三轴实验的动态实验条件，这种方法优选的钻井液配方比热滚实验更符合钻井实践．但机械成型的人造岩心的内部结构仍无法完全模拟天然岩心，因而流速、围压等实验条件对岩样的水敏破坏评价会有明显影响     

人工堆石料的颗粒破碎率

天然堆石料的颗粒破碎率不易准确测量。为精确测量堆石料的颗粒破碎率,对人工模拟堆石料进行了颗粒破碎三轴试验研究,并对试验后试样颗粒破碎的情况进行了详细筛分和统计。结果表明:破碎颗粒可分为残缺颗粒和完全破碎颗粒,两者的质量分数存在幂函数关系。现有的多粒径指标Bg、Bf和Br仍可作为颗粒破碎的影响参量使用,而单一粒径破碎指标B15、B10和B60局限性较大。     

上海地区第⑤_2层砂质粉土的液化特性试验研究

针对目前上海地区第⑤2层砂质粉土的液化特性尚缺乏研究的实际问题,结合上海某电厂海底隧道的工程实例,基于动三轴试验,对场地内第⑤2层土体动力特性进行研究.内容包括往返作用力、固结压力、结构性、颗粒组成等因素对于液化特性的影响,确定了场地内饱和粉性土的抗液化强度指标等.通过Seed简化法,判别该土层地震液化可能性,给工程场地抗震设计及液化防治提供了科学依据,同时对类似工程的可液化场地处理可以有良好的借鉴.     

三维隐伏溶洞对临近隧道围岩破坏特征的影响：真三轴试验与数值模拟研究

地质体中的溶洞经常导致地下工程围岩呈现不稳定状态甚至出现剧烈破坏现象。针对贵州紫金部分矿井巷道围岩存在溶洞这一典型工况,利用简化的类岩石试样开展真三轴压缩试验,结合声发射和内窥摄像头监测围岩的变形和次生破坏行为。研究表明：1) 溶洞将导致试样Z轴峰值荷载降低约25 %,次生破坏的出现时间更早,且主导性破坏更加集中地出现在峰值应力时段。2) 位于隧道右上侧的溶洞导致隧道右侧围岩呈现一种新的板状破坏,即破坏由隧道-溶洞的中间岩柱起始、沿隧道右侧壁表层围岩纵向发展、并最终形成岩块向内移动,该类型破坏的起始位置和岩块厚度与典型板裂破坏明显不同。3) 压缩型应力和剪切破坏在隧道围岩的板裂破坏过程中占据主导地位,且由于三维溶洞位于隧道右上方,其对隧道下方和左侧围岩的影响相对较小。4) 球形溶洞导致其与隧道之间的岩体内出现更为密集的次生拉伸和剪切裂纹,即该区域内岩体破坏程度明显高于其他位置。     

西香高速泸沽湖特大型桥梁处碎石土力学特性研究

针对桥梁重力锚布设对碎石土堆积体稳定性的影响问题,文章以西香高速泸沽湖特大型桥梁为例,围绕该处碎石土的力学特征与变形参数,采用室内大型三轴试验与PFC-FLAC耦合的数值仿真技术,建立柔性边界条件下的三轴试验模型,分析该碎石土的变形破坏特征以及力学机制变化规律。研究结果表明：在三轴试验中围压与初始弹性模量Ei呈正相关性,随着碎石土试样中粗颗粒料含量增加,内聚力会减少而内摩擦角增加;拟合得到该处碎石土试样破坏强度与围压的线性关系式：σcre=2.95σ3+176.105;三轴试样在低围压下,上下锥形区域持续压密吸收能量,碎石土试样内部出现两条剪切带,整体呈“X”形,随着围压的增加,能量出现冗余并向剪切带外扩散,产生新的裂隙,掩盖了剪切带的区域化特征,导致剪切带逐渐减少并在围压达到400kPa时消失。该研究结果对碎石土堆积体稳定性问题具有一定的参考价值和指导意义。     

饱和砂的动孔压演化特性试验研究

利用GDS 10 Hz/20 kN双向振动三轴系统,对饱和砂进行不排水动三轴液化试验,研究了液化进程中动孔压的发展规律,并阐述了动孔压的演化机理.基于试验结果,提出适用于饱和砂的动孔压应变模型.该模型直接和动力分析中应变幅相联系,能够弥补应力模型的不足,并具有较好的适用性.等压固结条件下,动应力和固结压力对动孔压比与动应变比的关系影响较小,动孔压发展规律可近似用同一模型表示.不同动应力和固结压力作用下,饱和砂土动孔压的增长模式用Seed提出的孔压应力模型描述时,试验常数可取相同值.