随机裂隙不同特征对隧道围岩损伤影响分析

基于损伤力学、岩体力学及有限元分析方法,编制损伤附加位移有限元计算程序,选取一组倾向为NW45°的随机裂隙,讨论不同倾角、密度（损伤因子）及充填情况（拉剪、压剪应力传递系数）等对节理岩体隧道损伤影响。分析表明：隧道拱顶（底板）损伤附加位移绝对值随损伤因子的增大而增加,并成非线性关系;当倾角为0°和90°时,隧道的损伤影响与拉剪应力传递系数无关;相同倾角的随机裂隙对底板和拱顶关键点的损伤影响基本是相反的;倾角越小对拱顶下沉和底板隆起的损伤影响越大。拉剪应力传递系数对隧道损伤影响比压剪应力传递系数大;拉剪应力传递系数的变化对隧道损伤影响比压剪应力传递系数变化的影响小。     

岩溶隧道断续节理掌子面突水判据及灾变过程

为了给岩溶区隧道掌子面突水灾害的预警与防治提供理论支持,针对岩溶隧道掌子面断续节理防突岩体,从断裂力学角度分析了地应力和岩溶水压力等自然营造力作用下断续裂纹的压剪起裂属性以及分支裂纹尖端应力强度因子随水压和支裂纹扩展长度的变化规律,推导了断续节理岩体发生轴向张拉贯通破坏突水的临界水压力。运用两带理论和推导的临界水压力公式,建立了基于最小安全厚度的岩溶隧道掌子面断续节理防突层失稳突水判据,并分析了掌子面前伏岩溶水压力、断续主裂纹长度、断续裂纹排距及裂纹与最大主应力夹角等对防突层最小安全厚度的影响规律。采用可考虑流固耦合效应和岩体结构特征的三维离散元数值分析方法,研究了岩溶隧道近接前方高压富水溶腔顺序开挖中掌子面防突层岩体位移场、渗流场等演化规律及其临突特征。数值模拟结果表明：随着岩溶掌子面的不断推进,掌子面防突层岩体挤出位移逐渐由单一卸荷引起向卸荷和前伏岩溶水压共同影响过渡;掌子面各测点位移及位移增加幅度均持续增大;掌子面挤出位移和掌子面水流速度在突水通道即将形成时出现激增和突升现象,具有明显的突水前兆特征。     

单轴压缩下不同长度单裂隙岩体能量损伤演化机制

为探寻裂隙岩体变形破坏过程中内在的能量演化机制,基于岩石能量耗散理论和室内试验数据,研究了单轴压缩条件下单裂隙岩体变形破坏过程中各能量指标（总能量、弹性应变能及耗散能）演化规律,分析了裂隙长度变化对岩样力学特性、破坏模式、各能量指标及峰前能量突变幅度的影响规律。研究结果表明：裂隙岩体的峰值强度、峰值应变及弹性模量均随裂隙长度增大呈逐渐减小趋势,岩样最终的破坏模式主要为拉剪复合破坏;依据岩样变形破坏过程中耗散能演化规律可将裂隙岩体受荷能量损伤划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、突变损伤阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段6个阶段;峰值点岩样的总能量、弹性应变能及耗散能均随裂隙长度的增大而逐渐减小,但耗散能减小幅度最小;储能极限随裂隙长度变化拟合公式符合指数递减规律;岩样峰前能量突变幅度随着裂隙长度的增加而逐渐减小,且能量突变幅度越大,引起裂纹损伤扩展程度越严重。研究成果对于深化认识裂隙岩体的能量演化机制具有重要的理论价值和实际意义。     

基于D-P系列屈服准则的隧道开挖效应研究

为选用合适的D-P准则以获取理想的计算结果,对不同D-P系列屈服准则进行比较系统及深入的研究,论证准则转换强度折减的本质。以梅大高速圣人山隧道为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,分析各分区岩体稳定性状态随开挖过程的演化规律。结果表明： 1）隧道拱底区应力调整最为强烈,拱顶次之,侧壁最弱; 拱顶区围岩经历了压剪、拉剪、压剪循环破坏过程; 侧壁区围岩以压剪破坏为主,其压剪松动区形态呈“侧耳形”; 拱底区各点在掌子面通过目标截面后一直处于三向受拉状态。2）选用不同的屈服准则对θσ计算结果影响不大,但对应力计算结果影响较大,计算中同时考虑围岩关键部位受力状态进而采取合适的D-P准则很有必要。     

断续三裂隙花岗岩变形破坏模式单轴压缩颗粒流分析

鉴于目前对三裂隙岩体强度破坏准则研究较少以及物理模型试验裂隙预制困难,通过二维颗粒流程序(PFC2D)对三裂隙花岗岩进行单轴压缩试验,模拟分析3种不同平面布置模式(裂隙(1)和(2)共面平行、非共面平行、非共面非平行)下裂隙(3)倾角(α)对强度特征和变形参数、裂纹扩展及破坏模式的影响规律。研究结果表明,在3种不同平面布置模式下,断续三裂隙花岗岩强度特征与变形参数均表现为先增加后减小。当裂隙(3)倾角为30°、150°时,试样宏观失稳破坏模式存在较大差异,当裂隙(3)倾角为60°～120°时,试样宏观失稳破坏模式均表现为一个大写的"Y"字型。研究结果不仅丰富了多裂隙岩体理论体系,而且为工程实际问题解决提供了参考。     

贵环高速顺层岩质边坡变形机制分析及临滑宏观判据研究

通过对贵环高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,在边坡岩体结构类型、结构面与坡面组合特征、稳定性影响因素分析的基础上,采用有限元数值模拟技术,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制及临滑宏观判据进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移拉裂型滑坡的加速蠕滑阶段,边坡变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,临空面卸荷作用促使岩体张裂隙自软弱夹层处向坡顶面逐渐扩展并贯通,节理切割作用促使边坡滑移块体的形成,静水压力作用促使张裂隙自坡顶面向软弱夹层面逐步张开形成地表水下渗的通道,软弱夹层在地下水软化作用下促使边坡整体失稳,形成边坡滑塌区和变形区;该边坡局部失稳的临滑宏观判据为拉张裂缝距坡顶距离为8.0m,整体失稳的临滑宏观判据为拉张裂缝距坡顶距离为18.0m、滑移块体的厚度为16.0m、裂隙充水比例为80%,为该边坡的临滑预警提供了量化的宏观判据。     

近水平红层边坡变形破坏的力学机制分析

对水平砂泥岩互层状岩体的受力变形进行分析的结果表明,在上覆岩层自重的作用下,砂泥岩因在水平方向产生不协调的应变而在交界面处产生一对作用力与反作用力,对砂岩为拉应力;对泥岩为压应力。近水平红层边坡,对砂岩的拉应力作用在边坡中部产生拉裂缝,这种拉裂缝逐渐向坡体上部扩展,直至贯通出露地表,成为降水入渗通道,容易产生平推式滑坡。     

锥形面空间拉压杆模型理论在转体桥梁承台设计中的应用

锥形面空间拉压杆模型是在空间拉压杆模型的基础上,针对转体施工桥梁承台的受力特点,将复杂的空间拉压杆模型进一步分解为几个简单锥形面空间拉压杆模型。根据承台与桩的刚度系数,建立锥面间荷载分配比例关系,求得各桩桩顶反力,进而求得拉压杆的内力。文中结合工程实例,对转体施工桥梁承台进行受力分析。计算及工程实践表明,锥形面空间拉压杆模型计算理论构形简单,计算简便,符合水平转体施工桥梁承台的受力特点。     

以隧洞开挖为例研究影响裂隙岩体渗透性的因素

UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,可用来分析裂隙岩体洞室开挖后,因围岩应力与水力耦合作用导致裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。为了更为直观地了解耦合作用对裂隙岩体渗透特性的影响,本文以隧洞开挖为例,用开挖后隧洞内总涌水量来表征岩体的渗透特性。利用数值试验的方法,研究了块体边界、初始应力比、裂隙隙宽、裂隙夹角对开挖后隧洞内涌水量变化的影响,进而可以得出它们对裂隙岩体渗透性的影响。本文的主要结论为：随着块体尺寸和初始应力比的增大,隧洞内总涌水量减少;随着初始隙宽增大涌水量增大并当达到某一固定值后保持不变;隧洞涌水量在θ2/θ1=3.5,其中θ1=30°,即2组节理的夹角为75°处达到最大。     

考虑断续节理力学特性的岩体损伤本构模型

以具有断续节理的岩体为初始损伤状态,引入损伤阈值和损伤折减系数,综合考虑细观损伤和宏观损伤的存在,基于Lemaitre等效应变假设,得到了宏观和细观损伤耦合的本构方程,并借用前人的室内试验数据进行了验证。结果表明,断续节理宏观损伤变量与其受力状态密切相关,由于节理上下表面通常介于张开和完全闭合之间,折减系数通常为[0,1];基于能量等价原理,根据断裂强度因子表达宏观损伤变量,由于试件尺寸的有限性,多条节理间的Ⅰ型和Ⅱ型有效应力强度因子的修正系数存在较大差别,不可采用相同的修正系数,而应根据试件的几何裂隙参数具体分析,以免引起宏观损伤变量失真;宏观损伤计算中,节理有效强度因子引入受力状态修正系数c和分布几何修正系数ζ,可克服传统面积损伤定义的不足,使计算结果更准确。     

裂缝对简支梁应变分布影响的研究

通过室内模型试验和数值模拟研究裂缝对简支梁应变分布的影响。研究结果表明:裂缝对应变的影响区域集中在裂缝附近的较小范围内,该区域的大小与梁体所受静力荷载的大小及裂缝在梁体上的位置无关,但随裂缝深度的增加而增大。     

浅析道路工程裂缝原因及防治

该文通过市政工程建设实践,对道路工程施工中出现的一些常见裂缝进行了原因分析,并从设计、施工、材料等方面提出了预防措施。     

浅谈城市沥青路面裂缝的成因、预防及处理措施

该文分析了沥青路面产生裂缝的主观和客观原因;同时,针对沥青路面产生的裂缝原因,提出了一些预防及处理措施。     

桥梁差动裂缝的分析与预防

对混凝土桥梁施工中遇到的由各种原因引起的差动裂缝进行了分析,并针对设计阶段提出对不同裂缝应采取的预防性措施,说明了合理科学设计和安排施工的重要性,可为混凝土桥梁施工项目提供参考。     

基于图像自动匀光的路面裂缝图像分析方法

基于视频图像检测裂缝是当前路面病害检测的主要手段。为解决路面裂缝检测系统在不同光照条件下裂缝识别可靠性问题,研究了一种基于图像自动匀光的路面裂缝图像分析方法。首先对基于面阵CCD相机图像裂缝检测存在的问题进行分析,提出采用图像自动匀光技术解决不同光照条件下图像一致性输入问题;其次,设计了一种基于自动电子印相机原理的路面图像快速匀光算法,提出了一种实用的路面裂缝图像处理策略并设计了路面裂缝图像处理流程;最后,对一组由面阵CCD相机获取的路面图像按照该方法进行路面裂缝检测试验,验证了基于图像自动匀光的路面裂缝图像分析技术的合理性和实用性。     

崇明越江大桥大体积混凝土温度裂缝成因分析与控制

上海崇明越江大桥为主跨730m斜拉桥,其塔高208．722m,塔柱混凝土为C50高性能海工混凝土,具有弹性模量高、收缩徐变大、养护要求高等特点。通过有限元模拟,分析各种因素对大体积混凝土温度裂缝的影响,为大体积混凝土的施工控制提供借鉴。     

浅谈桥梁施工裂缝的形成原因及防治措施

在桥梁工程的施工建设中,施工裂缝是工程建设部门十分关注的问题。目前我国桥梁工程的质量问题,很大一部份是桥梁施工的裂缝引起的。该文从设计、原材料、施工工艺等方面分析了公路桥梁工程混凝土裂缝形成原因,介绍了控制裂缝的可行办法,可供相关专业人员参考。     

连续配筋混凝土路面裂缝发展规律浅析

裂缝是混凝土路面的薄弱点,而裂缝宽度和间距是评价的直观指标。以耒宜高速公路为依托,对新、旧连续配筋混凝土路面进行裂缝调查,对裂缝形态、裂缝宽度、裂缝间距3个方面进行了分析、评价,并提出裂缝间距、宽度与龄期的关系,以供读者参考。     

45号钢零件的淬裂分析和解决方法

针对４５１同零件淬火开裂的问题，从化学成分，工件尺寸，工件折迭划痕及厚度差等方面，对淬裂原因进行了分析，指出，解决淬裂的简便而易行的办法是，采用氯化钙饱和溶液或ＡＱ２５１等淬火介质淬火，万全之策是采用亚温淬火。若工件服役性能对未溶游离铁素要求不太苛刻时，则可完全采用亚温淬火来防止淬裂。     

沙漠地区沥青路面裂缝的防治技术

沙漠地区的沥青路面由于路面结构层偏薄、风积沙级配不良、日温差较大、材料不良等各种原因易导致路面开裂。在试验工程中,使用了土工格栅、土工布、土工格室和聚酯纤维,有效地减少了路面裂缝的数量,减轻了开裂程度,获得了较好的效果。