岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。     

岩质边坡结构面的水力劈裂效应分析

为了对岩质边坡结构面的水力劈裂效应进行分析,通过岩质边坡水力模型,结合岩体结构面裂纹的应力状态,运用断裂力学和水力学理论,推导出结构面水力劈裂的临界水头公式,在临界水头公式基础上分别获得了最易发生拉剪型水力劈裂和压剪型水力劈裂破坏的裂纹角度。实例验证表明:边坡在满足条件时会发生水力劈裂。得出结论:随着水力劈裂现象的发生,结构面裂隙扩展、贯通,而裂隙的扩展会加强地下水的下渗作用,水头损失减少,扬压力进一步加大,将更容易诱发滑坡。     

基于能量平衡原理的水力劈裂能量耗散研究

在页岩气开采中,水力劈裂总的能量耗散是评价页岩气是否具有可开采价值的一个重要指标。基于Griffith能量平衡原理,推导了平面应变问题水力劈裂过程中系统的总能耗的理论公式。分析了裂纹扩展速度、水的黏滞性和裂纹面的形态对系统总能耗的影响,得出了高脆性岩石材料在较低裂纹扩展速度下有利于节省水力劈裂的总能耗。同时推导了在等流量注水时单位时间的能量耗散表达式,随着裂纹的扩展,单位时间的能量耗散逐渐递减,因此,加压设备的功率主要取决于初始裂纹劈裂时的加载能力。该结论对于评估和改进水力劈裂开采页岩气有一定的借鉴意义。     

水压力对砼面板板底裂纹的劈裂作用和数值模拟

水泥砼路面在荷载、温度等的作用下,板底会出现缺陷、裂纹,随着填缝料的失效,水在板底积聚,在行车荷载的作用下,板底水压力会达到一个相当大的程度.对于板底裂纹而言,水的作用相当于在裂纹面上施加了促使裂纹扩展的均布劈裂力,运用断裂力学原理揭示了水对裂纹的劈裂作用,同时采用平面有限元从应力角度考察了水压对裂纹的劈裂影响.对于水泥砼路面板的断裂分析具有一定的理论意义.     

水压力对砼面板板底裂纹的劈裂作用和数值模拟

水泥砼路面在荷载、温度等的作用下,板底会出现缺陷、裂纹,随着填缝料的失效,水在板底积聚,在行车荷载的作用下,板底水压力会达到一个相当大的程度.对于板底裂纹而言,水的作用相当于在裂纹面上施加了促使裂纹扩展的均布劈裂力,运用断裂力学原理揭示了水对裂纹的劈裂作用,同时采用平面有限元从应力角度考察了水压对裂纹的劈裂影响.对于水泥砼路面板的断裂分析具有一定的理论意义.     

对钢筋砼剪压破坏最不利位置的探究

目前我国适用的桥梁钢筋混凝土结构设计规范,未对斜截面抗剪强度计算中剪跨比与移动荷载的临界位置做出明确规定。然而在工程实践中,临界位置的确定对保障桥梁设计的经济性是很有必要的,下面从理论上对移动集中荷载作用下斜截面剪压破坏的;临界面做一探究。     

钢轨踏面疲劳裂纹扩展行为分析

根据试验观察的裂纹尖端特征,建立了钝形疲劳裂纹模型,以裂纹尖端位移为断裂参量,分析了U75V钢弹塑性情况下踏面疲劳裂纹扩展特性。结果显示：踏面疲劳裂纹尖端有较大的塑性区,应采用弹塑性断裂力学理论分析踏面疲劳裂纹的扩展行为;裂纹尖端滑动位移受轮轨力、轮轨摩擦系数和裂纹面摩擦系数影响,其中裂纹面摩擦系数对裂纹尖端滑动位移影响最大。裂纹尖端张开位移主要受轮轨力和轮轨摩擦系数影响。利用塑性复合系数分析踏面疲劳裂纹扩展特性,认为踏面疲劳裂纹主要以Ⅰ／Ⅱ复合型扩展方式扩展。     

对钢筋砼剪压破坏最不利位置的探究

目前我国适用的桥梁钢筋混凝土结构设计规范．未对斜截面抗剪强度计算中剪跨比与移动荷载的临界位置做出明确规定。然而在工程实践中．临界位置的确定对保障桥梁设计的经济性是很有必要的,下面从理论上对移动集中荷载作用下斜截面剪压破坏的：临界面做一探究。     

钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生仿真

为建立适用于钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生分析方法,以Roe-Siegmund循环内聚力模型为基础,考虑混合加载模式下的内聚力参数转换,对ABAQUS进行二次开发,形成反映疲劳累计损伤的VUMAT子程序;通过试验数据获得了Q345钢材对应的焊接区域材料内聚力参数,基于Voronoi图法、焊接区域晶粒微观形态与力学特性建立了U肋-盖板焊缝焊趾处微观晶粒组织,并与宏观二维平面应变模型合并,模拟了多尺度疲劳裂纹萌生;结合等效结构应力法和线弹性断裂力学裂纹扩展理论,考虑初始缺陷形态和疲劳断裂临界标准反推了不同应力水平下的累积内聚力长度,进而得到疲劳裂纹萌生寿命的计算方法。分析结果表明：采用提出的方法模拟U肋-盖板焊缝焊趾裂纹萌生行为时,裂纹在焊趾处萌生并垂直于顶板表面进行扩展,形成了穿晶断裂模式,微观晶粒组织应力分布随裂纹萌生及短裂纹扩展而不断变化,且随着微观晶粒组织分布和力学特性的随机性变化,仿真结果中的短裂纹扩展路径细节与临界循环次数均不相同;反推得到的累积内聚力长度随初始缺陷形状比、长裂纹扩展临界深度、微观晶粒组织分布及其力学特性以及所处应力幅值的不同产生变化,考虑上述因素获取的累积...     

直剪状态下裂纹扩展过程的数值分析

运用岩石破裂与失稳过程分析RFPA^2D系统,对直剪状态下裂纹扩展及其力学行为进行了数值模拟研究。岩石试样视为非均匀性损伤岩石材料,模拟结果再现了裂纹扩展形成和试样从变形到破坏直至失稳的全过程及其和持有的力学特性。结果表明,剪断面是滑动形成的主要形式,并首先在试样一端出现,然后再形成由一端及里的剪断面扩展直至另一端最后产生剪断面破坏贯通,形成统一的滑动面。     

心墙水力劈裂与孔压关系的探讨

基于Biot固结理论的有效应力二维数值模拟方法,研究了堆石坝的粘土心墙水力劈裂过程中孔隙水压力的变化．分析了坝体竣工期粘土心墙中的拱效应,探讨了从竣工固结到蓄水过程和稳定渗流期粘土心墙中孔隙水压力的变化分布特点,并对心墙发生水力劈裂的可能性进行判断．研究结果表明：堆石坝粘土心墙内部孔隙水压力梯度的模拟分析能更加合理地解释水力劈裂发生与蓄水速度和心墙低渗透性的关系,因此,分析考虑水位上升过程中粘土心墙内孔隙水压力分布情况是研究心墙水力劈裂发生机理的重点．     

地温梯度孕育的岩体热应力对岩爆预测的影响

为使在高地温环境下通过水压致裂获得的应力更加真实地预测岩爆，提出在岩爆预测过程中应考虑地温梯度孕育的岩体热应力. 结合弹性理论获得了在高地温环境下水压致裂的理论应力解；基于此理论应力解对圆形隧道进行了岩爆预测；应用岩体热应力公式对桑珠岭隧址区的岩爆进行了预测. 研究结果表明:在高地温环境下，恒定压力和水平主应力会增加约一倍的岩体热应力，裂隙重开压力会增加约两倍的岩体热应力，垂直应力不变；如果在高地温环境下直接采用水压致裂测得的应力进行岩爆预测，当水平原位地应力大于竖向原位地应力时，得到的岩爆等级偏高，当水平原位地应力在重力应力和竖向原位地应力之间时，得到的岩爆预测位置与实际不一致，当水平原位地应力小于重力应力时，得到的岩爆等级偏低；桑珠岭隧址区的岩体热应力约为重力应力的61%，若不考虑此热应力进行岩爆预测会导致严重的错误.      

A New Fracture Criterion for a Crack under Combined Mode Loading

A new fracture criterion was proposed, The physical explanation ot the criterion is that crack will propagate when the minimum strain energy-density in iso-hoop-stress curve reach a critical strength of the material considered. The resulting curve of critical fracture of mixed-mode cracks shows that the present fracture is efficient and more accurate than the previous criteria.     

加筋土挡墙地震稳定性破裂面随机搜索法

为确定加筋土挡墙破裂面的位置,基于水平条分法提出了一种多线段破裂面表现形式.?将加筋土挡墙破裂面视为由多条线段组成,各条线段在一个平面内以不同的长度和角度相互连接;根据地震作用下水平土条的力学平衡条件,推导出与破裂面参数相关的筋材拉力计算式;将筋材总拉力作为目标函数,采用两层循环方式进行求解计算,外层为墙后填土水平表面...     

多年冻土区路基填土力学参数实验研究

岩土力学参数是岩土工程设计、施工、理论计算以及其他力学性质研究的基础,对岩土工程力学机理(如温控机理)的研究具有重要的意义。现对青藏铁路多年冻土区路基填土的力学参数进行了试验研究,得到了路基填土的一种不均匀的非连续中低压缩性土。同时,经过低温常规三轴压缩试验,获得了该填土的弹性模量、抗剪强度等指标在低温下与围压、地温之间的关系。这在一定程度上为路基在寒冷地区其他性能的研究奠定了基础,同时也为类似工程的相关性能研究提供了参考。     

粘性土变形和强度参数分析

为了解长江下游苏通公路大桥地基土工程特性,基于大量的室内土工试验和回归分析方法,研究了水下地基粘性土的变形参数和强度参数特性。发现粘性土的变形参数和强度参数的变异系数比物理参数的变异系数大;压缩模量与天然孔隙比、天然含水量、干密度等物理参数成指数关系,相关系数大于0.87;压缩系数与3个物理参数成线性关系,相关系数超过0.91;粘聚力与3个物理参数成较好的指数关系,相关系数大于0.84,而内摩擦角与物理参数间的相关关系差,线性相关系数小于0.41。