红外探水在高水位下断裂破碎带隧道施工中的应用

在隧道施工中,断裂破碎带富水段常出现涌水、突水突泥等地质灾害问题,在施工过程中进行超前预报探水可以在一定程度上减少人员伤亡以及财产损失。以揭(阳)惠(来)高速公路小北山一号隧道高水位断裂破碎带施工为工程背景,阐述红外探水技术的基本原理、实施方案、操作方法,以及HS-S310红外探水仪在工程中的应用实践。实践表明:超前红外探水技术针对于断裂破碎带隧道掌子面前方隐伏含水构造体的预报具有一定的准确性以及可参考性。     

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。     

A review of the effect of a/W ratio on fracture toughness (Ⅲ)——theoretical analysis

In partⅠandⅡof this series, experimental investigation in both EPFM and LEFM had been discussed. In this part, further theoretical analysis is given. The theoretical development of Two Parameter Fracture Mechanics by Hancock etc, has rationalized our experimental results. This method can be applied to engineering practice, and will allow the advantage of enhanced toughness for specimens with low levels of constraint to be taken into account for defect assessment.     

新型抗磨铸钢的研究

对一种新型抗磨铸钢进行了系统的试验研究。运用正交试验设计,确定了抗磨铸钢的最佳化学成分,并探讨了碳、铬、钒、钼等元素对抗磨铸钢的硬度和冲击韧性的影响。同时,经试验确定了抗磨铸钢合理的热处理工艺。新型抗磨铸钢锤头的现场试验结果表明,其使用寿命为高锰钢的2.4倍,而其成本比高锰钢仅提高5％,具有显著的经济效益。     

隧洞岩爆应变能释放机理研究

为进一步认识隧洞岩爆应变能释放机理,获得岩爆过程完整演化图像,定义弹脆性细观损伤模型和刚度退化迭代算法,并将其嵌入有限元程序模拟一个深埋隧洞岩爆发生过程。结果表明:岩爆发生过程为首先在洞壁母岩中形成"V"形剪切滑移带,并从中分划出楔形岩爆体;随后岩爆孕育进入临界状态;最终楔形体挤压破坏,导致卸荷释放应变能。岩爆孕育、演化发生包含丰富细观力学机制:岩爆区的分划机制——剪切滑移;滑移带中的细观力学机制——张拉破坏;岩爆的临界状态——楔形体的极限平衡;岩爆能量释放——楔形体裂隙带卸荷。楔形体位移监测表明:岩爆发生时,楔形体经历弹性外鼓、卸荷回弹及片状抛出3个阶段,片状爆裂发生在卸荷回弹阶段。     

钛合金疲劳裂纹扩展速率试验及预报方法

本文针对深海载人潜水器耐压壳用钛合金,开展疲劳性能试验研究,得到该类型钛合金的室温断裂韧性,载荷比R=0.1下的疲劳裂纹扩展门槛值及疲劳裂纹扩展速率,基于选用的疲劳裂纹扩展预报模型,对载荷比R=0.1下的钛合金疲劳裂纹扩展行为进行了预报研究。结果表明:在载荷比不变的前提下,应力强度因子范围是疲劳裂纹扩展速率的主要影响因素,应力强度因子范围的增加会导致疲劳裂纹扩展速率增加;考虑小裂纹效应的疲劳裂纹扩展预报模型可对钛合金的疲劳裂纹扩展行为进行准确预报。     

地铁暗挖隧道断层破碎带突水涌砂原因分析及处治技术

青岛黄岛区某地铁区间隧道穿越断层破碎带时发生突水涌砂地质灾害,为保证隧道施工安全及后续顺利开挖,对富水断层破碎带突水涌砂原因及力学形成过程进行分析。富水断层破碎带稳定性差,未进行有效加固,在开挖卸荷和爆破扰动双重作用下,岩体防突水层厚度超过临界状态,进而导致掌子面发生突水涌砂。考虑到地铁暗挖隧道施工空间狭小、材料运输不便等特点,采用以地表模袋注浆为主、洞内堵水注浆为辅的综合处治措施。结果表明:注浆加固后的掌子面湿润无流动水,浆脉清晰可见,渗漏水量小于1.5 L/(min·m),渗流通道得到有效封堵,保证隧道顺利通过突水涌砂段。     

某断层破碎带致灾滑坡的变形机理分析与治理探讨

随着越来越多的高速公路在山区的建设,不可避免遇到大量的不良地质,尤其在受区域性的褶断带改造的岩体中开挖边坡,极易诱发工程滑坡,滑坡产生的速度快、规模大。以在某高速公路建设的边坡施工中修建便道及清表时,触发某边坡产生较大规模的滑坡为例,通过地质调查、钻探、物探等工作,查明滑坡区的地质构造、岩土特征等。对较易通过室内剪切试验获得抗剪强度指标的岩土层采用Mohr-Coulomb破坏准则;对不易通过剪切试验获得其抗剪强度指标的岩土层,则采用Hoek-Brown破坏准则对滑坡体开展数值分析。并与现场监测数据、地表滑移特征进行对比,分析滑坡产生破坏变形的机理及主要诱发因素,验证岩土层采用Hoek-Brown破坏准则进行判别的可靠性。并利用反分析的结果,结合路基开挖,通过数据模拟分别采用放坡、排水或加固进行滑坡处治方案的评估,以达到最优的处治目的。     

应用光纤光栅传感技术监测铁路钢桥螺栓断裂脱落的模型试验研究

为控制铁路钢桥高强度螺栓断裂脱落造成的铁路运营安全隐患,提出了一种基于光纤光栅传感技术的螺栓断裂脱落监测方法。从螺栓断裂脱落监测和防护2方面入手,设计了针对联结节点螺栓群的防护装置,避免断裂螺栓脱落侵入线路。以断裂螺栓部件冲击防护装置产生的应变作为脱落损伤标识量,利用布置于钢桁梁上的光纤光栅传感器测量应变,根据应变的变化确定螺栓断裂脱落情况。通过制作钢桥横联联结节点模型开展了螺栓断裂脱落监测试验,试验结果表明,该方法能够有效监测螺栓断裂脱落的时间、数量及位置信息,初步验证了应用于螺栓断裂脱落监测的可行性,为工程应用奠定了基础。     

水泥砂浆桩无侧限抗压强度试验研究

通过水泥砂浆桩无侧限抗压强度室内配比试验,研究不同水泥掺入比、不同掺砂量及不同龄期条件下水泥砂浆桩的无侧限抗压强度发展规律。试验研究表明:水泥土中掺入一定量的砂,可以明显地提高水泥砂浆桩的无侧限抗压强度。水泥掺入比相同时,28 d龄期的水泥砂浆桩的无侧限抗压强度为水泥土的2.2~3.7倍;水泥砂浆桩的无侧限抗压强度随着掺砂量的增加而增大,当掺砂量达到30%以后,强度随着掺砂量的增大而减小。水泥砂浆桩无侧限抗压强度随着水泥掺入比的增大而增大,随着养护龄期的增长而增大,其中前期的强度增长速率较快,后期较慢。水泥掺入比低、掺砂量低、龄期短的试件试件呈现塑性破坏,水泥掺入比高、掺砂量高、龄期长的呈现脆性破坏。本文的研究成果可为工程应用提供试验数据和理论依据。