在线办公
期刊信息
  • 岩土力学
    Rock and Soil Mechanics
    (月刊,1979年创刊)
    主管:中国科学院
    主办:中国科学院武汉岩土力学研究所
    主编:孔令伟
    编辑:《岩土力学》编辑部
    ISSN 1000-7598 CN 42-1199/O3
访问统计
  • 总访问量
    今日访问
    在线人数
摘要点击排行
一年内发表的文章 |  两年内 |  三年内 |  全部
Please wait a minute...
选择: 显示/隐藏图片
1. 中国大规模盐穴储氢需求与挑战
杨春和, 王贵宾, 施锡林, 朱施杰, 郑铸颜, 刘伟, 范金洋,
岩土力学    2024, 45 (1): 1-19.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.1785
摘要834)      PDF(pc) (20564KB)(512)    PDF(mobile) (1308KB)(22)    收藏
氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢纯度高等突出优势,是未来氢能大规模储备的重要发展方向,也是我国能源低碳转型的重大战略需求。综合调研了我国制氢产业和氢能消费现状,分析了我国盐穴储氢的需求。调研了国外利用盐穴储存天然气和氢气的技术及工程现状,总结了我国盐穴储气库发展和建设历程。对比了利用盐穴储存天然气、氦气、压缩空气和氢气的异同点,提出我国盐穴储氢面临三大科技挑战:层状盐岩氢气渗透与生化反应、盐穴储氢库井筒完整性管控、储氢库群灾变孕育与防控。研究成果明确了我国氢气储备需求的快速增长趋势和大规模盐穴储氢的重点攻关方向。
相关文章 | 多维度评价
2. 承压水地层基坑抗突涌稳定性的计算方法
黄茂松, 刘奕晖, 俞剑, 李弈杉,
岩土力学    2023, 44 (11): 3071-3081.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1728
摘要612)      PDF(pc) (4688KB)(576)    收藏
现行规范计算基坑抗突涌稳定性采用压力平衡法,该方法未考虑上方土体强度和基坑尺寸的影响,对接近临界承压水压力情况的评价偏于保守。针对上述问题,首先根据强度折减原理定义安全系数,采用有效应力分析并考虑基坑被动区的存在,改进了已有的考虑土体四周抗剪强度抗突涌计算方法,并基于弹性板理论提出了新的基坑抗突涌计算方法;随后在平面应变条件下利用强度折减有限元计算结果进行了讨论,并进一步分析了基坑长宽比的影响;最后对工程实例进行了计算分析。分析表明,改进后和新提出的方法相较于现有方法能更好地说明基坑抗突涌稳定性随承压水压力的变化情况,在保证工程安全的前提下提高经济性。
相关文章 | 多维度评价
3. EICP修复重金属污染土的环境耐久性研究
边汉亮, 吉培瑞, 王俊岭, 张旭钢, 徐向春,
岩土力学    2023, 44 (10): 2779-2788.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0992
摘要584)      PDF(pc) (5458KB)(550)    PDF(mobile) (5417KB)(9)    收藏

为探究脲酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme induced carbonate precipitation,EICP)技术修复重金属污染土的环境耐久性,分别对EICP修复后的锌、铅污染土进行酸液浸泡、冻融试验和雨淋试验,探讨了EICP修复锌、铅污染土在不同环境条件下的耐久性及其影响规律。结果表明,在不同浓度、不同类型酸液条件下,EICP修复后的锌、铅污染土中可交换态和碳酸盐结合态的重金属离子浸出量随pH值降低,碳酸盐结合态含量降低,可交换态含量逐渐增加,且硫酸环境下的稳定性大于硝酸环境下的稳定性;随着冻融循环次数的增加,EICP修复后的锌、铅污染土中可交换态离子浸出量增加,碳酸盐结合态含量减少;在大雨条件下,Zn2+、Pb2+主要在前20 min内进行释放,并由上往下迁移;经EICP修复重金属污染土在酸液、冻融循环和雨淋条件下具有良好的耐久性。

相关文章 | 多维度评价
4. 深埋隧道软弱围岩拱顶三维渐进性塌落机制上限分析
孙闯, 兰思琦, 陶琦, 关喜彬, 韩希平,
岩土力学    2023, 44 (9): 2471-2484.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1444
摘要485)      PDF(pc) (12200KB)(486)    收藏
隧道拱顶塌方是一个渐进性破坏的过程,为研究深埋隧道软弱围岩拱顶渐进性塌落特征,基于极限分析上限定理和非线性Hoek-Brown破坏准则,建立了深埋隧道三维渐进性塌落机制,推导了考虑孔隙水压力作用下的塌方全过程塌落体曲面解析解,绘制了拱顶渐进性塌落形态三维曲面图,分析了相关参数单一变化时塌落体形态特征以及不同孔隙水压力作用下各参数对塌落体重力和隧道支护力的影响规律。结果表明:表征岩体特征的无量纲参数、重度、孔隙水压力和岩体抗拉强度对渐进性塌方塌落体形态、重力和支护力有显著影响;深埋隧道围岩物理力学参数在渐进性塌方过程中逐渐减弱,主要体现为岩体强度随变形的发展逐渐衰减直至一个残余值,围岩强度的衰减情况和残余强度大小对塌落体重力和隧道支护力有一定影响。理论计算得到的隧道拱顶塌落形态与实际隧道工程F3断层破碎带隧道拱顶塌方范围基本吻合,验证了理论计算结果对预测隧道拱顶渐进性塌方塌落体范围的适用性,研究成果可为软弱围岩深埋隧道施工设计及安全防护提供理论依据。
相关文章 | 多维度评价
5. 真三轴循环主应力作用下砂岩能量演化规律
赵光明, 刘之喜, 孟祥瑞, 张若飞, 顾清恒, 戚敏杰,
岩土力学    2023, 44 (7): 1875-1890.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1757
摘要395)      PDF(pc) (17385KB)(78)    收藏
为了探究真三轴主应力循环加卸载对砂岩能量积聚与耗散的影响,利用自主研发的真三轴扰动卸荷岩石测试系统进行了3个主应力循环加卸载试验。基于真三轴循环加卸载应力−应变演化规律与加卸载特征,划分了主应力循环加卸载试验中加载、卸载的种类;通过对三向主应力循环加卸载过后岩体表面裂纹对比分析,发现最小主应循环对岩体产生损伤最大,中间主应力次之,最大主应产生损伤最小;利用图形面积积分法与叠加法分别计算了真三轴循环加卸载的弹性能密度、耗散能密度与输入能密度,分析了三者随主应力次数增加的演化规律与加卸载过程中的能量分配;利用真三轴同时加卸载试验,验证了上述提出的能量分析方法的合理性与准确性,对其3个主应力方向卸载释放弹性能密度分析,发现循环加卸载产生的损伤对岩体储存弹性能密度影响较小。对比了3个主应力卸载对砂岩损伤与能量耗散的影响,对巷道掘进方向进行了进一步讨论。
相关文章 | 多维度评价
6. 西北干旱区遗址夯土结构特性初探
崔凯, 葛诚瑞, 于翔鹏, 陈瑞, 吴国鹏,
岩土力学    2023, 44 (7): 1937-1948.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1191
摘要390)      PDF(pc) (10824KB)(157)    收藏
古代夯土这种经过人工取材分选、夯击并且在历史进程中接受环境陈化形成的特殊土体,其结构性及表征研究是西北干旱区夯土遗址保护领域所面临的基础性问题。研究选择分布于3个气候区域、5个朝代的15处典型遗址夯土为研究对象,通过基本物理性质测试、侧限压缩试验及无侧限单轴压缩试验与结构性理论分析,展开了对夯土结构性的初步研究。研究结果表明:15处典型遗址夯土的粒径分布、液性指数、结构屈服压力及抗压强度均随建造时代、赋存环境呈规律性变化,原状、重塑夯土的压缩性、强度及应力−应变特征表现出较大的差异性,其构度与上述的宏观性质指标具有良好的一致性表述,夯土的结构势变化中水敏势占主导作用,且扰动势、水敏势与建造距今年限和干旱指数均存在显著的线性对应关系。
相关文章 | 多维度评价
7. 带围压冻融循环下滨海重塑软土力学特性试验研究
张建新, 马昌虎, 郎瑞卿, 孙立强, 杨爱武, 李迪,
岩土力学    2023, 44 (7): 1863-1874.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1211
摘要357)      PDF(pc) (10412KB)(403)    收藏
滨海软土地区人工冻结工程中土体通常在一定围压下受到冻融作用进而力学性能发生改变,因此开展带围压冻融作用下土体力学特性研究具有重要意义。以天津滨海地区典型淤泥质土为研究对象,通过自主改进的温控应力路径仪,对比分析了常规无围压冻融和带围压冻融下淤泥质土力学特性差异,揭示了冻融围压、冷端温度、冻融循环次数对其超孔隙水压力、应力−应变曲线、强度及变形指标的影响,并通过电镜扫描试验揭示了冻融围压对其力学特性的影响机制。在此基础之上,采用指数函数建立了淤泥质土冻融循环作用下抗剪强度和弹性模量折减系数与上述因素的关系。结果表明:冻融围压降低了冻融后土体内孔隙大小和数量,能够在一定程度上减弱冻融对土体结构的破坏,但对其应力−应变曲线模式影响较小;随着冷端温度的降低和冻融循环次数的增加,冻融后土体强度和模量均大幅度降低;超孔隙水压力随冻融围压和冷端温度的升高及冻融次数的降低而降低。
相关文章 | 多维度评价
8. 水下双面真空预压离心模型试验及数值模拟分析
胡利文, 洪义, 王德咏,
岩土力学    2023, 44 (10): 3059-3070.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0578
摘要341)      PDF(pc) (25511KB)(262)    收藏
水下双面真空预压既有低位真空比顶部真空更大降低土体内孔隙水压力的特点,又有水下真空预压可以更好利用上覆水荷载的优点。然而双面真空预压目前仅在处理疏浚土时应用,在固结机制和固结行为方面研究尚不深入。为探讨水下双面真空预压的加固特征和加固效果,采用离心模型试验模拟软土在顶部与底部同时受真空联合砂井预压,并利用有限元分析离心模型试验结果,对孔隙水压力和变形进行了比较分析,探讨了水下双面真空预压总水头分布的变化、应力路径的发展,并评价了固结速率。通过试验和分析发现,水下双面真空预压比陆上真空预压有更大的有效预压荷载,砂井能加速土体固结并减少土体最终沉降,加固区中部应力路径基本按K0发展;同时在重力与真空双重作用下,底部孔隙水压力下降值远大于顶部孔隙水压力下降值,加固后期底部为低水头区。上述发现增强了对水下双面真空预压的认识和开发利用。
相关文章 | 多维度评价
9. 多因素影响下黏土比热容变化规律及预测模型
雷华阳, 薄钰, 马长远, 王磊, 章纬地,
岩土力学    2023, 44 (S1): 1-11.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1967
摘要340)      PDF(pc) (4385KB)(213)    收藏
在“双碳”目标背景下,土体比热容作为重要的热物理性质参数之一,在能源地下结构、地铁通风计算、地埋管线、核废料处置、冻结法施工、农耕灌溉等众多领域有着重要的意义。对不同初始干密度、初始含水率的黏土试样,在不同温度条件下开展了比热容测试分析,探讨了其变化规律及机制。试验结果表明:黏土比热容随初始干密度、初始含水率的增加而线性增加,且与温度的三次方呈正比。比热容变化机制与黏土三相比例变化、固相晶格振动、水冰相变等因素有关。建立了考虑多因素的黏土比热容预测模型,与反向传播神经网络(BP-ANN)预测模型、简化理论预测模型、其他经验预测模型的交叉验证结果显示,该模型在适用范围、预测性能等方面都具有较优的表现,可为理论计算、数值仿真、工程实践中黏土比热容的取值和计算提供可靠参考。
相关文章 | 多维度评价
10. 基于单轴压缩试验的不同风化程度花岗岩分形特征分析
王洪建, 崔炎宗, 袁广祥, 赵菲, 张翼宇, 黄志全
岩土力学    2023, 44 (8): 2249-2265.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1807
摘要326)      PDF(pc) (5343KB)(250)    收藏
风化花岗岩物理力学性质的弱化给工程稳定性带来很大影响,因此,研究不同风化程度花岗岩的破坏特性具有重要意义。利用河南五岳抽水蓄能电站库区采集的风化花岗岩,结合现场岩芯特征的定性描述及波速比定量评价指标,划分出了微、弱、强3种不同风化程度的花岗岩;对单轴压缩破坏后产生的碎屑进行质量和尺度的特征分析,在此基础上建立了碎屑分形维数值与波速比之间的对应关系,并利用MATLAB对花岗岩破坏后主破裂表面裂缝进行分形维数计算。结果表明:风化试样产生的碎屑以粗粒组为主,且随风化程度增强,粗粒组碎屑质量占比逐渐增大;强风化岩石碎屑长厚比分布范围小,块状碎屑占比低,破坏动力学特性不明显,其形状更单一,主要以板状为主;随着风化程度的降低,块状碎屑含量增多,岩石动力学破坏特征增强,碎屑分形维数随着表征风化程度波速比的增大而呈增大趋势;相较于碎屑质量、宽度和厚度,碎屑数量和长度是影响碎屑分形维数的主控因素,是反映不同风化程度花岗岩破碎分形特征的主要参量;强风化类组花岗岩表面裂缝分形随波速比变化不明显,而弱风化、微风化花岗岩的裂缝分形维数随波速比增大而呈显著增大趋势,说明其自相似程度更高,形状更复杂,而在裂缝形成过程中所需要的能量也更多。
相关文章 | 多维度评价
11. 应力-渗流耦合作用下不同卸荷路径对砂岩损伤特性及能量演化规律的影响研究
张培森, 许大强, 颜伟, 张晓乐, 董宇航, 赵铭,
岩土力学    2024, 45 (2): 325-339.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0204
摘要293)      PDF(pc) (32553KB)(376)    收藏

岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力-渗流耦合因素影响下岩石损伤特性及能量演化规律研究较少的特点,采用Rock Top多场耦合试验仪,在应力-渗流耦合作用下对砂岩开展了常规三轴(C组)、不同初始损伤程度常规卸围压(W组)及循环加卸围压(X组)3种应力路径下的岩石损伤特性及能量演化规律试验研究。试验结果表明:岩石能量演化规律与应力-应变曲线具有明显相关性,基于岩石弹性应变能演化特征,将常规三轴压缩(C组)下岩石应力-应变曲线分为5个阶段,并对每个阶段U1U3UeUd及渗透率变化特点进行了详细阐释(Ue为弹性应变能,Ud为耗散能,U1为轴向应力对岩石做正功转化的岩石应变能,U3为做负功所释放的应变能);常规卸围压过程中,U1U3演化规律与C组岩石基本一致,但U3负增长更为显著,岩石输入能逐渐从以Ue为主导转变为以Ud为主导,初始损伤程度对该规律无明显影响,卸围压过程中渗透率呈波动上升趋势,围压与渗透率呈负相关;循环加卸围压过程中,各能量演化规律与W组岩石基本一致,仅因时间效应而导致能量积累量存有差异。整体来看,无论何种应力路径,峰前阶段岩石均以Ue为主导,以能量存储为主,峰后阶段则以能量释放及耗散为主,轴向应力加载是Ue得以快速积累的主要影响因素,围压改变不足以引起Ue发生较大变化,轴向载荷作用为工程致灾的主要影响因素。此外,岩石损伤变量与围压存在明显负相关,围压越大,岩石Ue释放比例越小,岩石损伤越小,围压束缚作用可有效提高岩石储能能力并抑制岩石能量的耗散与释放。

相关文章 | 多维度评价
12. 近接建筑荷载作用下阳角型深基坑最佳支撑位置
陈保国, 贾曾潘
岩土力学    2023, 44 (8): 2400-2408.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.00112
摘要289)      PDF(pc) (4263KB)(158)    PDF(mobile) (291KB)(7)    收藏
近接荷载作用下基坑阳角区的受力机制复杂,因此,研究支撑位置变化对基坑阳角区的影响具有重要意义。采用现场监测和数值模拟方法研究了支撑位置变化下基坑阳角区的受力特性和变形规律,主要包括内支撑轴力、桩身侧向土压力、支护桩水平位移、近接建筑沉降和支护桩弯矩等。研究结果表明,支撑位置深度太大或太小均对基坑支护系统的受力和协调变形规律不利,最佳支撑位置的深度在基坑深度的0.33~0.50倍之间(支护桩深度的0.10~0.33倍)。
相关文章 | 多维度评价
13. 冲击荷载下土体动力响应与加载速率效应研究
刘勇健, 傅杨攀, 赖明洋, 李彰明, 方昊圆, 谢治堃,
岩土力学    2023, 44 (9): 2485-2494.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1596
摘要287)      PDF(pc) (10159KB)(376)    PDF(mobile) (26089KB)(20)    收藏
为揭示土体在冲击荷载作用下的动态响应特征,运用自主研发的附加激发力式平板动力载荷试验系统(flat dynamic load test,简称FDLT试验)对广州大学城区内两种典型土体(砂土和黏土)进行了不同荷载大小和加载速率的FDLT试验,获取了土体在冲击荷载下的荷载−时程曲线、位移−时程曲线、荷载−位移曲线的3种关系曲线。建立了动态变形模量与加载速率的经验公式,对比分析了两种土体在冲击荷载作用下的加载速率效应。研究表明:(1)砂土的FDLT试验存在一个充电量临界值,在该充电量冲击试验过程中,加载速率对砂土的动态强度及变形有较大的影响,而对黏土在本次试验条件下未有明显影响。(2)加载速率对黏土与砂土的位移响应的相同之处在于,最大荷载和最大位移均随加载速率的增大而提高;不同之处在于,黏土达到位移峰值时间会随加载速率增大而延长,而砂土达到位移峰值时间随加载速率增大呈现先增加后减小的规律。(3)土体的动态变形模量与加载速率曲线呈对数变化关系。本研究成果可为土体动力特性研究、土的动静参数换算和工程设计提供依据。
相关文章 | 多维度评价
14. 区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述
孔纲强, 常洪林, 王天赐, 杨庆,
岩土力学    2024, 45 (5): 1265-1283.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0952
摘要284)      PDF(pc) (19531KB)(357)    收藏
随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。
相关文章 | 多维度评价
15. 土工泡沫减压膨胀土挡墙侧向压力及影响因素分析
邹维列, 樊科伟, 张攀, 韩仲,
岩土力学    2023, 44 (9): 2537-2544.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0488
摘要281)      PDF(pc) (14438KB)(242)    收藏
墙后膨胀性填土在吸水膨胀后,将对挡墙产生较大的侧向压力,严重时可能引起挡墙失稳。在墙背与膨胀性填土之间铺设可发性聚苯乙烯土工泡沫(expanded polystyrene geofoam,简称EPS)缓冲层,利用EPS的高压缩特性,为填土的侧向变形提供空间,可有效减小作用于挡墙的侧向压力。为了探明墙后铺设EPS的膨胀土挡墙在膨胀土浸润至饱和状态时,侧向压力沿墙高的分布规律及影响因素,开展了EPS减压膨胀土挡墙模型试验和相应的理论分析。结果表明:(1)当膨胀土浸润至饱和时,铺设密度为12 kg/m3的EPS可减小膨胀土挡墙约50%的总侧向压力;(2)无EPS的膨胀土挡墙的侧向压力沿墙深逐渐增大,而含EPS的膨胀土挡墙的侧向压力沿墙深基本相同;(3)EPS厚度越大,密度越小,对挡墙侧向压力的减压效果越好。
相关文章 | 多维度评价
16. 下伏空洞桥梁群桩桩端岩层极限承载力计算方法研究
雷勇, 陈于斯, 谭豪, 李鹏甲, 刘运思, 于艺林,
岩土力学    2023, 44 (12): 3339-3348.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1886
摘要281)      PDF(pc) (7675KB)(303)    收藏
为探究下伏空洞桥梁群桩桩端岩层的承载机制和破坏模式,进行了单桩及不同桩数群桩的室内模型试验研究,得到了不同桩数群桩桩端岩层的极限承载力和破坏模式。根据下伏空洞桥梁群桩桩端岩层破坏模式的特点将破坏面分为两个部分,结合极限分析法提出了下伏空洞桥梁群桩桩端岩层极限承载力计算方法,理论计算值与室内试验值吻合良好,验证了计算方法的合理性。同时分析了桩端岩层极限承载力随桩数增加的变化规律,可为岩溶区桥梁桩基工程建设提供参考。试验及理论计算结果表明:1)下伏空洞群桩桩端岩层发生整体冲切破坏时,破坏体整体可视为与单桩破坏体等效的大型墩基;(2)当桩间距较小时,群桩桩端岩层极限承载力随外围基桩外包络线长度增大而增加,当外包络线长度相同时,内部基桩布置方式对群桩桩端岩层极限承载力无影响;(3)群桩效应系数随桩间距的增大而增加,临界桩间距为5d~6dd为桩径)。
相关文章 | 多维度评价
17. 冲击荷载下含瓦斯煤能量耗散及损伤破坏规律
王磊, 张帅, 刘怀谦, 陈礼鹏, 朱传奇, 李少波, 王安铖,
岩土力学    2023, 44 (7): 1901-1915.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0412
摘要275)      PDF(pc) (16273KB)(185)    收藏
为探究冲击荷载下含瓦斯煤体动态响应差异,利用可视化含瓦斯煤分离式霍普金森压杆试验系统,对不同初始瓦斯压力下的煤体进行动态冲击试验,分析了不同瓦斯赋存状态下煤体能量耗散规律,并借助超高速摄像机和数字图像相关(digital image correlation,简称DIC)技术阐述冲击过程含瓦斯煤表面裂纹演化特征,结合分形理论获得了瓦斯压力对破碎煤体分形特征的影响,揭示了瓦斯赋存状态与破碎煤体特征尺寸的内在联系。结果表明:冲击荷载下,含瓦斯煤体应力−应变曲线基于能量耗散规律大致可分为4个阶段,瓦斯对煤体劣化作用显著,破碎耗能与破碎耗能密度随初始瓦斯压力增加均呈指数函数减小;受瓦斯气楔效应影响,冲击荷载下含瓦斯煤体应变场演化更为复杂,煤体破坏逐步从横向层裂破坏演变为横向层裂−纵向劈裂的复合型破坏;瓦斯压力作用下,煤体内部损伤加剧,破坏失稳后,破碎煤体平均粒径及破碎块度尺寸随初始瓦斯压力增加而逐渐减小,但分形维数呈指数函数增加,煤体破碎程度更加剧烈;构建了基于煤体破碎过程中能量消耗守恒的多维动态含瓦斯煤破碎模型,结合试验数据验证了模型的合理性,可较好地描述受瓦斯影响下的破碎煤样特征尺寸。研究成果对矿井煤岩瓦斯动力灾害防治具有重要的理论意义和一定的应用前景。
相关文章 | 多维度评价
18. 考虑实测锤击数影响的动力触探杆长修正系数研究
刘慧, 沈志平, 付君宜
岩土力学    2023, 44 (7): 2050-2063.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1158
摘要275)      PDF(pc) (11696KB)(161)    收藏
现行规范中动力触探锤击数修正系数的确定需考虑实测锤击数影响,而业内对此少有研究。在一次人工做功击打时,动力触探落锤和探杆通过碰撞传递机械能,基于一维碰撞理论,若恢复系数不为0,则二者碰撞后速度不等,在重力和土阻力作用下会继续碰撞。推导了仅计算首次碰撞后探杆能量、计算首次碰撞后落锤与探杆能量之和及计算首次碰撞后有限次碰撞3种计算方案下的杆长修正系数计算方法。研究结果表明:在碰撞过程中和在一次人工做功击打的两次碰撞间是否考虑土体阻力作用,对杆长修正系数的计算都有影响。使用计算首次碰撞后落锤与探杆能量和的计算函数对现行规范中杆长修正系数拟合,得到重型和超重型决定系数分别为0.993 5、0.975 1。仅考虑两次碰撞间土体对探杆阻力的影响,使用计算首次碰撞后有限次碰撞的计算方法,当恢复系数≤0.3时,计算得到的杆长修正系数随锤击数增大而减小。
相关文章 | 多维度评价
19. 南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制
曾召田, 崔哲旗, 孙德安, 姚志, 潘斌,
岩土力学    2023, 44 (8): 2177-2185.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1385
摘要269)      PDF(pc) (741KB)(287)    PDF(mobile) (302KB)(8)    收藏

采用蒸汽平衡法测定了4种温度(T=5、25、40、60 ℃)条件下Whatman No.42滤纸的率定曲线,建立了考虑温度影响的双线性率定曲线方程,发现滤纸的持水性能随温度升高而降低,且温度对率定曲线高吸力段滤纸持水性能的影响要弱于低吸力段。在此基础上,以南宁膨胀土为研究对象,使用滤纸法测定了不同温度作用下膨胀土试样的土-水特征曲线。试验结果表明,随着温度的升高,膨胀土持水性能下降,但温度的影响幅度会随着吸力的增大而减弱,当基质吸力达到40 MPa时,不同温度下试样的体积含水率并没有明显变化,即此时温度对膨胀土的持水性能变化几乎无影响。为解释上述宏观现象,选取部分试样进行了压汞试验和吸附结合水试验,并根据试验结果从土体中各相及各相界面相互耦合作用的物理机制角度阐述了南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制。

相关文章 | 多维度评价
20. 低应力条件下高液限红黏土湿化变形特性研究
邱祥, 李锦鸿, 曾波, 付宏渊, 罗震宇, 陈镜丞, 刘忠伟,
岩土力学    2023, 44 (7): 2028-2040.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1222
摘要269)      PDF(pc) (12961KB)(131)    收藏
针对我国南方地区高液限红黏土低路堤存在工后沉降变形的问题,采用自主设计可测试低应力条件下岩土体湿化变形的试验装置,研究了不同围压、轴压与围压之比和压实度条件下高液限红黏土竖向湿化应变、侧向湿化应变的变化规律,建立了可以考虑围压、轴压与围压之比、压实度影响的高液限红黏土竖向湿化应变峰值预估模型,并对预估模型进行了验证。研究得到的主要结论为:渗流与应力耦合作用下,高液限红黏土侧向湿化应变与竖向变形均先增大、后趋于稳定,高液限红黏土试样在湿化变形稳定后呈现上部大、下部小的特点;高液限红黏土侧向湿化应变开始响应至达到峰值所需时间、侧向湿化应变峰值、竖向变形量峰值与围压、轴压与围压之比呈正相关;高液限红黏土侧向湿化应变峰值、竖向变形量峰值与压实度呈负相关,侧向湿化应变开始响应至达到峰值所需时间与压实度呈正相关;高液限红黏土侧向湿化应变可以分成由增湿引起的侧向湿化应变和由膨胀性矿物吸水引起的侧向湿化应变两部分;不同因素对高液限红黏土竖向湿化应变峰值的影响程度为:压实度>轴压与围压之比>围压;本研究对高液限红黏土低路堤工后沉降变形预测与控制具有重要的工程意义。
相关文章 | 多维度评价
21. 冲击作用下花岗岩的I型裂纹形态及断面粗糙度研究
王雪松, 郭连军, 刘鑫, 邓丁, 张久洋, 徐振洋,
岩土力学    2023, 44 (7): 1925-1936.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1209
摘要268)      PDF(pc) (13337KB)(173)    PDF(mobile) (776KB)(8)    收藏
岩体工程中岩石常因动载作用产生断裂,研究岩石在冲击荷载下I型裂纹的响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统开展了侧开单裂纹三角形(single cleavage triangle,简称SCT)花岗岩试样的动态冲击断裂试验。采用Hough变换方法实现了表面裂纹形态长度及角度分布的定量描述,分析了表面裂纹形态与试样吸收能量的关系;并利用三维表面形貌仪获取了断面的三维点云数据,提出了基于拟合曲面阈值检测的断面重构方法,有效解决了断面三维点云数据误差点出现导致的误差问题;讨论了断面粗糙度与试件吸收能量间的关系。结果表明:随着吸收能量的增大,裂纹长度的指数分布值有增大的趋势;裂纹角度的分布较为平均,水平方向上的裂纹相对较少,试件能量耗散较低时,裂纹具有明显的方向性,能量耗散较高时,裂纹的弯曲程度更高且贯通性较好;断面重构方法在x、y方向点数的0.03~0.08,阈值为0.25时能够较好的完成断面处理,试件A、B断面的粗糙度统计参数随能量耗散的增大呈下降趋势。
相关文章 | 多维度评价
22. 微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验研究
余云燕, 丁小刚, 马丽娜, 崔文豪, 杜乾中
岩土力学    2024, 45 (3): 647-658.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.1110
摘要267)      PDF(pc) (1539KB)(319)    收藏
红层泥岩的膨胀性和水敏性对地区公路、高铁的建设和工后变形控制构成了长期潜在威胁。为此,依托甘肃兰州一红层泥岩路堑段,开展了微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验,分析泥岩地基膨胀变形量、膨胀力和体积含水率时空演化规律,并讨论了室内试验和原位试验的差异性。研究结果表明:红层泥岩地基水分入渗形式包括裂隙流和孔隙流,水分场具有明显的时空分布不均匀性,岩体裂隙对渗流、膨胀具有促进作用。入渗过程中泥岩吸水膨胀具有显著的时效性,原位地基膨胀量和膨胀力均经历骤增、减速增长和缓慢增长阶段,并未能达到收敛,浸润峰后泥岩表面逐渐软化甚至泥化,会导致地基承载力下降。室内试验对原位泥岩的水分入渗响应特征反映有限。
相关文章 | 多维度评价
23. 软土地区超深圆形竖井的坑底隆起特性与机制
乔亚飞, 闫凯, 赵腾腾, 丁文其,
岩土力学    2023, 44 (9): 2707-2716.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1583
摘要261)      PDF(pc) (9963KB)(255)    PDF(mobile) (14040KB)(11)    收藏
依托上海某超深圆形竖井工程,收集了施工期坑底土体隆起的实测数据,总结了坑底土体隆起的竖向分布模式、演变规律和主要影响因素;建立并验证了轴对称数值模型,探讨了开挖卸荷、降水、地下连续墙和土体力学特性对坑底土体隆起的影响规律,探明了坑底土体的隆起机制。土体隆起是开挖卸荷、降水和地下连续墙约束作用下土体力学响应的综合结果,其中开挖卸荷和墙体挤压会引起隆起,降水和墙体的负摩阻力会抑制隆起。开挖卸荷存在主要影响深度,卸荷回弹主导了该深度范围内土体的隆起,而土体剪切变形则控制了该深度范围外的土体隆起。土体流变以及负孔隙水压的消散共同导致了土体隆起的时间依赖性。软土地区小直径超深竖井的坑底隆起沿深度方向减小近似线性,最大值位于开挖面中心处;土体隆起随开挖先缓慢增加后近似线性快速增大,而在非开挖阶段,土体隆起随时间有缓慢增大趋势。
相关文章 | 多维度评价
24. 饱和黏土中抗拔桩上限承载力分析及土塞效应
朱克文, 俞剑, 黄茂松,
岩土力学    2023, 44 (7): 1995-2004.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1185
摘要259)      PDF(pc) (9351KB)(159)    PDF(mobile) (6460KB)(9)    收藏
构造了抗拔桩上限分析机构,对饱和黏土中闭口桩与开口管桩抗拔承载力进行了上限计算,通过与弹塑性有限元、下限法及API方法进行对比说明了其合理性,并与实测资料对比验证了此方法的可靠性。研究了长径比、桩壁粗糙程度、土体强度非均匀性和土塞高度对抗拔承载力的影响,拟合出了闭口桩的抗拔净承载力预测公式。主要结果表明:对于闭口桩,归一化的抗拔净承载系数和单桩长径比之间近似呈线性关系。对于开口管桩,开口管桩抗拔净承载力系数与闭口桩抗拔净承载力系数的比值随长径比的增大有增大的趋势;管桩抗拔净承载力系数随着土塞高度的增加而增加,土塞对管桩的抗拔承载力有不可忽略的影响。
相关文章 | 多维度评价
25. 基于标准贯入试验的土壤液化判别公式锤击数 基准值研究
贾端阳, 陈龙伟, 谢旺青, 李鑫洋,
岩土力学    2023, 44 (10): 3031-3038.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0803
摘要258)      PDF(pc) (449KB)(183)    收藏
我国抗震设计规范中基于标准贯入试验(standard penetration test,SPT)锤击数的砂土液化判别公式是我国科学家提出的适于我国国情、具有中国特色且工程应用最广泛、最权威的液化判别公式。该公式的基本原理是采用场地地下水位和饱和砂层埋深修正SPT锤击数基准值得到临界锤击数。该方法中SPT基准锤击数取决于液化数据,而构建规范判别公式所采用的数据库主要来自我国20世纪六七十年代发生的几次地震的震后勘察测试数据及震害经验,但数据一直未得到系统地更新。通过搜集、整理、吸收近期国内地震的液化数据,极大地扩充了我国液化数据库。借鉴我国规范液化判别方法的理论框架,通过数据分析给出不同烈度下SPT锤击数基准值,构建新的液化判别公式。利用新的判别公式对液化数据进行回判检验。结果显示,新公式能够较好地判别液化数据和非液化数据,保持较高、且液化数据和非液化数据均衡的回判成功率。该研究结果可为我国规范液化判别方法的改进提供支撑。
相关文章 | 多维度评价
26. 地震波斜入射下岩质边坡放大效应的数值模拟研究
申辉, 刘亚群, 刘博, 李海波,
岩土力学    2023, 44 (7): 2129-2142.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1494
摘要256)      PDF(pc) (15160KB)(221)    收藏
近源地震中,地震波入射角对岩质边坡的放大效应影响显著。基于黏弹性人工边界理论和等效节点力原理,结合有限单元法建立了可以考虑地震SV波和P波斜入射的地震动输入方法,研究了岩质边坡的坡角、地震波入射角以及入射波类型对边坡放大效应的影响规律。边坡峰值地面加速度(peak ground acceleration,简称PGA)放大系数结果表明,若仅考虑地震波垂直入射的情况,边坡的动力放大效应可能会被严重低估。此外,边坡坡角的变化和入射波类型的改变也对边坡的放大效应有显著的影响。将计算得到的PGA放大系数与相关规范中建议的放大系数对比发现,规范建议值在一些情况下低估了放大效应。边坡坡顶的加速度频谱结果显示,地震波入射角对坡顶加速度傅里叶谱的主频影响较小,但对其傅里叶谱的幅值影响较大。随着SV波入射角的增大,坡顶水平加速度傅里叶谱幅值整体上变化不显著,而竖向加速度傅里叶谱幅值逐渐增大;随着P波入射角的增大,坡顶竖向加速度傅里叶谱幅值逐渐减小而水平向幅值逐渐增大。引入谱比曲线定量评估了不同入射条件下边坡坡顶的谱放大效应,获得了坡顶谱比峰值的变化规律。
相关文章 | 多维度评价
27. 平面应变条件下不同裂隙方向原状膨胀土变形破坏性状与剪切带演化特征
高志傲, 孔令伟, 王双娇, 刘炳恒, 芦剑锋,
岩土力学    2023, 44 (9): 2495-2508.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1433
摘要252)      PDF(pc) (44944KB)(376)    收藏
富含裂隙是膨胀土的重要特性之一,原生裂隙以及受力过程中的裂隙扩展对土的力学行为影响显著。为了调查裂隙对膨胀土的变形规律与破坏模式的影响,借助改进型真三轴仪,对不同原生裂隙主方向角的原状膨胀土(I型裂隙试样长轴垂直优势裂隙方向、II型裂隙试样长轴45º斜交优势裂隙方向、III型裂隙试样长轴平行优势裂隙方向),开展固结排水平面应变剪切试验,并利用数字图像相关(digital image correlation,简称DIC)技术分析变形规律,重点研究裂隙影响的变形局部化特征。结果表明:同一围压作用时,II型裂隙试样的峰值应力最小,应力−应变曲线呈应变软化型,其破坏类型为滑动破坏;I型裂隙试样峰值应力最大,且I型裂隙试样与III型裂隙试样的应力−应变曲线呈应变硬化型。I型裂隙试样的破坏类型为压缩剪切破坏,III型裂隙试样的破坏类型随围压不同而存在差异。同一围压作用下,I型裂隙试样产生的剪切带倾角较其他裂隙类型样品小,且基本不随围压变化。II型裂隙试样的剪切带沿原生裂隙面发育形成,其倾角大小随围压变化并无明显规律,围压影响II型裂隙土试样剪切带发育的数量。对于III型裂隙试样,围压影响剪切带发育类型,且随着围压增大,主剪切带倾角减小。利用Roscoe理论得到不同裂隙方向土样的剪切带倾角大小与试样实际破坏时剪切带的倾角较为符合。该试验为研究裂隙性膨胀土力学特征各向异性奠定了基础。
相关文章 | 多维度评价
28. 岩石节理微生物诱导碳酸钙沉积封堵渗流演化 规律试验研究
肖维民, 林馨, 钟建敏, 李双, 朱占元,
岩土力学    2023, 44 (10): 2798-2808.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0228
摘要252)      PDF(pc) (963KB)(321)    PDF(mobile) (872KB)(10)    收藏

微生物诱导碳酸钙沉积技术(microbially induced calcite precipitation,MICP)在土体加固中应用广泛,但在岩体封堵领域的研究成果还不多见。为了研究岩石节理MICP封堵机制,以透明树脂模拟粗糙岩石节理试件为研究对象,考虑MICP反应影响因素,开展了6种不同工况下的岩石节理MICP封堵室内试验,得到了MICP封堵过程中岩石节理导水系数和水力隙宽变化规律以及相应的碳酸钙时空分布图像。试验结果表明:MICP封堵过程中岩石节理水力隙宽随灌注轮次大致呈线性减小趋势,且水力隙宽减小速率与岩石节理中碳酸钙分布情况密切相关,而MICP反应过程中碳酸钙分布又受灌注速率、固定液、菌液和反应液灌注时长、静置时长等因素影响;6种工况中灌注速率较大、先灌注菌液和固定液静置一段时间再灌注菌液和反应液、灌注和静置时间最长的工况4封堵效率和效果最佳,在仅灌注2轮的情况下可将岩石节理导水系数由40.51×10–6 m2/s减小至0.52×10–6 m2/s,降幅达98.72%,对应的水力隙宽值由0.367 mm减小至0.086 mm,降幅达76.6%;通过观测岩石节理试件上、下表面的碳酸钙沉积情况,发现岩石节理中MICP反应产生的碳酸钙在较短时间内就可以形成一定胶结强度,在封堵岩石节理减小其渗透性的同时,还有改善其力学性能的潜力。

相关文章 | 多维度评价
29. 脆性岩石试样断裂过程区及宏观疲劳裂纹行为研究
ERARSLAN Nazife,
岩土力学    2023, 44 (7): 2041-2049.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.00244
摘要248)      PDF(pc) (8649KB)(201)    PDF(mobile) (45859KB)(11)    收藏
通过脆性岩石试样巴西圆盘试验研究了疲劳效应对脆性岩石断裂韧度KIC的影响,阐释了脆性岩石的疲劳损伤机制,首次展示了脆性岩石破坏前宏观裂纹的张开和闭合行为。巴西圆盘试验结果表明,循环荷载作用下,脆性岩样的KIC降低了35%,巴西劈裂拉伸强度降低了30%。通过高速相机数小时的记录观测到了岩石力学领域从未观测到的过程,即脆性岩样破坏前,疲劳裂纹在正弦荷载作用下弹性张合。扫描电镜和计算机断层扫描结果显示,巴西圆盘和V形切槽巴西圆盘试样的破坏是由断裂过程区(fracture process zone,简称FPZ)引起的,FPZ中包含许多异于循环荷载作用下单条宏观裂纹的微裂纹,切槽裂纹尖端FPZ的形成导致未破坏脆性岩样中可视疲劳裂纹弹性张合。室内试验和数值计算结果表明,切槽裂纹倾角为60º时获得最大FPZ(即FPZmax),这表明最大FPZ的形成可能与I-II型(拉伸和剪切)组合加载模式有关。
补充材料 | 相关文章 | 多维度评价
30. 基于裂隙连续方法的三维裂隙岩体渗流传热数值模拟
刘东东, 魏立新, 徐国元, 项彦勇,
岩土力学    2023, 44 (7): 2143-2150.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1230
摘要243)      PDF(pc) (11989KB)(208)    PDF(mobile) (42949KB)(9)    收藏
模拟裂隙岩体渗流传热的主要困难在于岩体各种尺度上的非均质性。为了兼顾裂隙岩体渗流传热过程模拟的效率和精度,将二维裂隙连续方法拓展到三维问题中,应用深度优先搜索算法挑出对网格块渗透性有贡献的有效裂隙,综合考虑有效裂隙和岩石基质作用给出网格块的等效渗透率张量,采用Matlab对COMSOL Multiphysics有限元软件进行二次开发,生成由不同渗透率网格块组成的三维裂隙连续模型。数值模拟结果表明:裂隙连续模型结合了随机连续介质模型和离散裂隙模型的特点,既能避免处理裂隙网络的复杂性,又能考虑岩体渗透率的空间变异性,兼顾了模拟效率和精度;当岩石基质渗透率与裂隙渗透率比值的数量级在10−4~10−6范围内时,有效裂隙网络模型的流量计算误差会超过5%。
相关文章 | 多维度评价
31. 新拌不同液限淤泥固化土流动性试验研究
郎瑞卿, 裴璐熹, 孙立强, 周龙, 李恒
岩土力学    2023, 44 (10): 2789-2797.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0867
摘要239)      PDF(pc) (15498KB)(316)    收藏

流态固化淤泥可用于基坑肥槽、道路路基等浇筑工程,其流动性是保障施工质量的重要因素,但不同液限新拌固化淤泥流动性缺乏系统研究,开展相关研究具有重要实践意义。通过对6种不同液限(wL = 27.2%~62.0%)淤泥与固化淤泥开展流动度与黏滞性试验,揭示了固化材料掺量、含水率、液限三因素对淤泥和新拌流态固化淤泥流体流变特性的影响规律,并建立了流动度和黏滞剪切力的计算方法。研究表明:固化材料的掺入使新拌固化淤泥流动性下降明显,但掺入量超过5%后,降低幅度减缓,超过10%后,流动度基本保持不变;初始含水率越大,新拌固化淤泥流动性越好;含水率在wL附近时,固化淤泥流动度变化较小,超出wL一定倍数后,其流动度才明显增大,且wL越小,该数值越大,当含水率超过一定限值后,流动度增速减缓,该限值与土体wL呈正相关关系。在此基础之上,提出了淤泥和新拌淤泥固化土流动程度与淤泥wL间的幂函数关系,建立了不同wL新拌固化淤泥剪切力双曲计算模型。成果可为新拌固化淤泥的设计和施工提供参考。

相关文章 | 多维度评价
32. 不同坡度植被边坡降雨入渗和径流侵蚀规律的试验研究
黄少平, 陈俊毅, 肖衡林, 陶高梁
岩土力学    2023, 44 (12): 3435-3447.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1936
摘要235)      PDF(pc) (16115KB)(182)    收藏
为研究不同坡度植被边坡降雨入渗和径流侵蚀的规律,开展大型边坡模型降雨试验,对边坡含水率、水土流失等参数进行实时监测,量化分析坡度对边坡雨水入渗、坡面径流和土壤侵蚀的影响。结果表明:在持时为4 h、降雨强度为60 mm/h持续降雨条件下,1:2、1:1.75、1:1.5裸土边坡累计雨水入渗量分别为同坡度植被边坡的70.6%、80.4%、92.3%,植被覆盖会加快雨水入渗速率,增大边坡累计雨水入渗量。植被边坡坡度越小,雨水入渗速率越快,累计雨水入渗量越大,而裸土边坡则相反。植被覆盖可有效降低坡面径流速率、减少累积径流量,边坡坡度越小,减流效果越显著,1:2、1:1.75、1:1.5植被边坡对比同坡度裸土边坡分别减少径流量53.11%、32.56%、17.73%。植被边坡水土流失含泥沙量均不足0.1%,植被可有效抑制坡面土壤侵蚀,而裸土边坡坡度越大坡面土壤侵蚀越严重,1:2、1:1.75、1:1.5裸土边坡单位面积侵蚀土壤质量分别为3.623、5.710、11.295 kg/m2,水土流失含泥沙量分别为3.06%、4.29%、7.34%。根据试验结果拟合得到裸土边坡产泥产沙总量y与坡度x、降雨时长t关系式:y=0.0028t-0.67x4.11t0.0647
相关文章 | 多维度评价
33. 可发性聚笨乙烯板减载条件下高填方箱涵长期受力特征与减载效果
高琦, 陈保国, 吴森, 袁山, 孙梦尧
岩土力学    2023, 44 (7): 2151-2160.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1181
摘要228)      PDF(pc) (8803KB)(105)    PDF(mobile) (14783KB)(9)    收藏
在高填方箱涵顶部铺设可发性聚苯乙烯(expandable polystyrene,简称EPS)板降低其荷载已经在工程中得以应用,而EPS板的蠕变会使箱涵受到的土压力随时间发生变化。现有的箱涵设计理论未能明确的反应EPS板的长期减载效果以及箱涵长期受力特性。开展了EPS板减载条件下箱涵短期受力特性模型试验,并利用模型试验结果验证数值模型。之后利用验证后的数值模拟方法分析涵−土体系应力重分布规律以及高填方箱涵长期受力特征;在此基础上提出涵−土体系力学模型,推得涵顶长期土压力计算方法,并与数值模拟结果进行对比验证。研究表明:涵顶土压力先随时间逐渐减小,然后会出现小幅增大,最终趋于稳定,对比填土完成时土压力减小了52.12%;涵侧竖向土压力和水平土压力总体上均随着时间逐渐增大并趋于稳定,涵侧上部范围内最终水平土压力比填土完毕时增长了28.32%;基底土压力也是先增大后趋于稳定。实际工程中侧墙的设计应考虑EPS板蠕变引起水平土压力的增加,避免箱涵侧墙在长期使用中产生受弯破坏。
相关文章 | 多维度评价
34. 循环剪切作用下三维粗糙裂隙非线性渗流特性数值模拟研究
蔚立元, 杨瀚清, 王晓琳, 刘日成, 王蓥森
岩土力学    2023, 44 (9): 2757-2766.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1524
摘要227)      PDF(pc) (21628KB)(190)    收藏
研究了循环剪切过程中剪切位移和循环次数对三维粗糙裂隙非线性水力特性的影响。首先,基于天然粗糙裂隙面的高程数据生成三维裂隙面,并通过前人的研究结果确定循环剪切过程中的法向位移变化值,建立了16个开度空间模型,从而得到了不同剪切位移和循环次数下接触面积和开度分布情况,发现当循环次数一定时,随着剪切位移的增加,原本吻合的上下表面发生错动,平均开度和各向异性增大,接触面积减小;剪切位移一定时,随着循环次数的增加,上下表面起伏在剪应力作用下被磨平,接触面积增大,平均开度减小。将模型导入数值模拟软件进行计算得到流量数据,结果表明,水力梯度随流量变化规律符合Forchheimer定律。循环1次时,随着剪切位移从4 mm增加到10 mm,线性Fochheimer系数减小了88.3%,非线性Fochheimer系数减小了95.2%;循环2次时,随着剪切位移从4 mm增加到10 mm,线性Fochheimer系数减小了95.4%,非线性Fochheimer系数减小了99.7%,两系数减小的幅度随循环次数增大而增大。进一步分析发现,剪切位移的增加对裂隙渗透性有促进作用,循环次数增加对渗透性起抑制作用。此外,归一化渗透系数随雷诺数变化规律与Zimmerman等提出的预测公式相吻合,且本研究数值模拟计算结果与其公式的拟合系数趋近1,公式中的Fochheimer系数β 随剪切位移增大而减小,随循环次数增大而增大。
相关文章 | 多维度评价
35. 宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型
赵煜鑫, 李 旭, 赵红芬, 刘 艳
岩土力学    2023, 44 (10): 2809-2820.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0392
摘要223)      PDF(pc) (1156KB)(310)    PDF(mobile) (1160KB)(7)    收藏

非饱和土的抗剪强度指标随饱和度变化的规律错综复杂,为了用数学模型描述这些规律,对现有文献中非饱和土的黏聚力、内摩擦角、剪胀角随饱和度变化的规律进行分析。分析结果表明:(1)当土体饱和度降低,土体从毛细作用主导逐步过渡到吸附作用主导时,土体内摩擦角会增大,其变化规律存在一个转折点,可以定义为临界饱和度Src。当饱和度Sr大于临界饱和度Src时,内摩擦角可视为常数;当饱和度Sr小于临界饱和度Src时,内摩擦角随着饱和度的减小线性增加,传统扩展摩尔−库仑准则等模型不再适用。(2)黏聚力随饱和度的变化过程存在山峰效应,即黏聚力先随饱和度Sr的降低呈指数函数关系增加,当饱和度Sr达到非饱和土强度极值对应的饱和度Srv时达到最大,随后有所降低,这也是导致非饱和土强度存在山峰效应的主要原因。(3)剪胀角随饱和度的降低和垂直压力的降低而增大,可采用线性模型描述。基于以上规律,提出了一个宽饱和度范围内的非饱和抗剪强度演化模型。通过与文献中的试验数据及现有强度模型拟合结果进行对比发现,新模型在描述宽饱和度范围内的土体强度时具有更好的适用性。

相关文章 | 多维度评价
36. 不同组分断层泥的剪切特性试验研究
谢礼焕, 刘贺娟, 班胜男, 冒海军, 夏德斌, 宋宇家, 童荣琛, 应琪祺,
岩土力学    2023, 44 (9): 2545-2554.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1549
摘要220)      PDF(pc) (9672KB)(222)    PDF(mobile) (2575KB)(8)    收藏
断层泥的强度参数是影响地下储气库断层封闭性好坏的主要因素之一。利用3种矿物含量(高岭土含量K、蒙脱石含量M和石英含量Q)批量制作了不同组分的含水率为30%的断层泥并开展土工直剪试验来获取不同断层泥剪切强度参数(黏聚力c和内摩擦角φ)。试验研究表明:(1)断层泥的黏聚力与蒙脱石含量呈正相关关系,而与石英含量呈负相关关系。高蒙脱石含量(M≥40%)下断层泥黏聚力与高岭土含量呈正相关关系;(2)断层泥的内摩擦角与蒙脱石的含量呈负相关关系,与高岭土的含量呈正相关关系;(3)断层泥的黏聚力与塑性指数IP呈正相关关系,内摩擦角与塑性指数IP呈负相关关系;(4)通过统计学方法获取的断层泥剪切强度参数预测值与试验结果吻合度很高,表明统计学方法可以用于预测断层泥的剪切特性。
相关文章 | 多维度评价
37. 超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置研制及应用
石磊, 张希巍,
岩土力学    2023, 44 (7): 2161-2169.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1697
摘要217)      PDF(pc) (11445KB)(181)    收藏
为研究超深部岩芯的变形与破裂行为,研制了超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置。该装置主要用于测试超深钻岩芯加工的试样(25 mm×25 mm×50 mm)在真三轴应力下的全应力−应变行为、循环加卸载破裂行为和时效变形行为,解决了试样变形测量不准确、加载系统低刚度、高油压与作动器压力互相干涉等技术难题。利用该装置完成了山东黄金集团三山岛金矿西岭副井工勘孔岩芯真三轴应力下力学行为的测试,发现:循环加卸载弱化了试样的脆性破裂特征,诱导3个方向的变形表现出各向异性;分级蠕变试验中,试样3个方向的变形均表现出初始蠕变、稳态蠕变、加速蠕变,且3个方向的蠕变速率均随偏应力的增加近似线性增加。
相关文章 | 多维度评价
38. 单轴压缩下酸腐蚀花岗岩能量演化与分形特征
于洋, 王泽华, 唐才萱
岩土力学    2023, 44 (7): 1971-1982.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1204
摘要217)      PDF(pc) (12631KB)(183)    收藏
利用单轴压缩、声发射监测及X射线衍射试验手段分析了不同腐蚀时间花岗岩力学特性,获得了声发射特征参数变化规律,从腐蚀机制角度分析了花岗岩内部结构劣化原因,并对岩样破坏过程中能量演化规律及破碎分形特征进行研究。主要结论如下:随着腐蚀时间增加,单轴抗压强度和弹性模量分别降低了25.6%和38.3%;声发射累计振铃计数降低,高水平声发射振铃计数持续时间缩短;岩样内部结构因矿物成分分解而劣化,而二氧化硅悬浮物又会延缓这一劣化,导致力学参数折减速率与腐蚀时间呈负相关;塑性阶段之前,腐蚀岩样耗散能增长率较大,其内部损伤已经快速发育,耗散能也处于较高水平,在塑性阶段,损伤发育程度低于未腐蚀岩样;耗散能随腐蚀时间增加而降低,但耗散能占比由29.1%升高到35.0%,延性提高;总能量和弹性应变能的峰值、增长速率均随着腐蚀时间增加而减小,内部结构劣化程度增大,岩样吸能能力和储能极限降低;破坏模式由剪切−劈裂破坏转变为剪切破坏,中、小粒径碎块质量占比由44.6%降低到22.8%,破碎分形维数降低了9.5%,破碎程度降低,用于破碎的耗散能也随之降低。
相关文章 | 多维度评价
39. 基于统一屈服准则超固结土的应力诱导各向异性下负荷面模型
王智超, 彭乙芹, 秦云, 田英辉, 罗光财,
岩土力学    2023, 44 (7): 1891-1900.   DOI: 10.16285/j.rsm.2022.1369
摘要215)      PDF(pc) (8399KB)(180)    收藏
为了描述中主应力对超固结土力学行为的影响,提出了一种表征土体超固结和应力诱导各向异性新的弹塑性本构模型。采用统一表述Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai 4种屈服准则的形状函数gθ,将其引入到下负荷面模型中修改临界状态破坏线的斜率M值,从而实现新模型中M值能随洛德角θ 改变而变化;选择塑性偏应变增量为迭代变量,利用Newton-Raphson迭代开发了新模型的应力积分算法,编写了UMAT子程序,成功将新模型嵌入大型商业有限元软件ABAQUS中。结果表明:新模型能同时表征土体的超固结、剪胀和应力诱导各向异性,预测结果与试验数据吻合良好;新模型物理意义明确表述简单,便于工程推广应用;新模型的应力积分算法收敛速度快,每个增量步所需的迭代次数少,收敛精度高,算法运行稳定可靠。
相关文章 | 多维度评价
40. 劲性复合桩挤土效应及承载力作用机制研究
朱锐, 周峰, 陈廷柱, 邓亚光,
岩土力学    2023, 44 (12): 3577-3586.   DOI: 10.16285/j.rsm.2023.0347
摘要214)      PDF(pc) (10540KB)(139)    收藏
劲性复合桩施工工艺复杂,为了明晰其成桩过程中的挤土效应及荷载传递机制,开展了劲性复合桩挤土效应试验、静力触探试验研究,描述了劲性复合桩成桩过程中桩周土体孔隙水压力、总应力、有效应力的变化情况,探讨了劲性复合桩承载力形成机制。试验结果表明:劲性复合桩挤土效应沿桩径方向逐渐减小,沿桩长方向逐渐增大;在劲性复合桩成桩过程中,周围土层的有效应力增长了12%~63%,桩侧摩阻力也因此显著提升;锥尖阻力、侧壁阻力则分别提高了13%~84%、8%~97%。同时,劲性复合桩通过多种不同强度材料的组合,沿桩径方向依次形成了承载力递减的4个受力构件,实现了比常规桩基均质材料更好的承载效能,本质上是契合了桩顶荷载沿桩径方向、桩长方向引起的桩身剪切应力、压缩应力均会逐渐衰减的特性,这也是劲性复合桩显著经济优势的来源。
相关文章 | 多维度评价