爆破荷载作用下洞室锚杆受力特征实验研究

为研究洞室锚杆在爆破荷载作用下的受力特征,依据Froude比例分析法,建立了加锚洞室的室内地质力学模型。对锚固洞室不同部位锚杆的应变峰值进行分析,同时对同一根锚杆不同部位应变进行比较分析。结果表明,在爆破荷载作用下,对锚固洞室同一工作面上的锚杆,其拱脚部位锚杆应变峰值明显大于其他部位相应处的;而在同一根锚杆中,最大应变峰值出现在杆体的中部位置,靠近洞壁的一端应变最小,围岩内部的一端应变居中。     

考虑轴力分布的全长粘结锚杆受力分析

为了更合理地模拟锚杆的实际工作状态,对全长粘结锚杆的工作状态进行了一定的假设,结合荷载传递分析方法和弹性力学Kelvin问题的解,推导出了剪应力沿锚杆长度分布的计算公式,由此可清楚地看出影响锚杆剪应力分布的各因素。结合算例讨论不同计算模型推导的锚杆剪应力分布特点。结果表明,推导出的剪应力计算公式符合大部分学者提出的锚杆工作规律,同时,与仅考虑轴力为恒定值所推导的计算公式对比,考虑了轴力分布作用后计算的剪应力最大值和分布范围都比较小,该计算公式可供锚杆的优化设计及进一步的研究参考。     

分级加卸载下深部巷道围岩蠕变特性试验研究

采用分级增量循环加卸载方式,对湖南湘煤集团牛马司矿业公司水井头煤矿-300m东大巷二煤层底板粉砂岩进行了单轴蠕变特性试验,探讨了轴向蠕变和各蠕变阶段的非线性粘弹塑性变形特征。试验结果表明,当应力水平低于岩石的长期强度时,粉砂岩只发生衰减蠕变;瞬时塑性应变和粘塑应变随轴向应力的增大而增大,瞬时弹性模量随应力水平增大而增加,而变形模量随应力水平增大和时间的增长逐渐减小,直至趋于某一稳定值;随着应力水平增大,粘弹性应变、粘塑性应变和总蠕变均先减小然后增大,表明低应力下因岩石内部微裂纹不断压密产生应变硬化,高应力下因岩石材料性质不断劣化产生内部损伤发生应变软化。     

基于Hoek-Brown准则的强度折减法及进展

随着Hoek-Brown强度准则的不断发展和完善,基于非线性Hoek-Brown强度准则开展岩体稳定性分析开始成为一个课题。由于其具有若干优点,例如适用于复杂的工程问题,强度折减法日益受到重视。通过详细研究,将基于Hoek-Brown准则的强度折减法分为四类,即非线性强度准则线性化方法、"降低"强度包线法、参数折减方法和局部或瞬时线性化方法,并对上述四种方法进行了评述。此外,推导出Hoek-Brown强度准则的应力不变量表达形式,并提出一种新的基于Hoek-Brown强度准则和正应力与剪应力表达式形式的参数折减方案,即σci和mb等比例折减方案,通过数值算例证实了所提折减方案的简便和有效。     

考虑软土应变软化效应的深埋式大圆筒承载性状分析∗

深埋式大圆筒结构近年来在我国深水软土地区的港口、跨海通道建设中得到了广泛应用,但是软土强度的应变软化效应对于其承载性状的影响没有得到系统的研究。在基于 Tresca 屈服准则的理想弹塑性模型中引入软土强度随着塑性应变累积的衰减规律,进而对软土中深埋式大圆筒结构的水平承载力特性进行了比较系统的数值分析。计算结果表明,考虑软土应变软化效应时,大圆筒结构的承载力明显降低,而且地基土强度的灵敏度、相对延性以及加固范围对于大圆筒结构承载力影响较大;软土地基加固前后,大圆筒在水平荷载作用下的失稳破坏模式发生改变,从加固前的双面破坏机制演变为加固后的单面破坏机制。     

基于局部软化阶梯双折减法的土坡稳定性研究∗

强度折减法是边坡稳定性分析中广泛使用的数值计算方法,传统整体强度折减法对黏聚力和内摩擦角采用同一系数进行折减。由于两强度参数发挥作用先后以及衰减程度的不同,传统整体强度折减法不能真实的反映土体渐进破坏过程,一些学者提出运用双折减法来探究边坡的破坏问题。基于土体应变软化特性,通过土体的峰值与残余强度建立起黏聚力和内摩擦角之间的关系,将得到的强度参数关系式作为双参数折减组合的依据。该方法以破坏接近度作为判别土体是否破坏的标准,引入局部阶梯折减的思想,对局部破损区域(FAI＞0.8)采用不同的折减组合,研究均质土坡的渐进破坏过程。计算结果表明,局部软化阶梯双折减法可以体现两强度参数发挥作用的先后顺序,整理出两参数间的关系式为一次函数,自变量对应的参数先发挥,因变量对应的参数后发挥;在算例中,黏聚力的折减系数大于内摩擦角的折减系数,黏聚力的强度储备比内摩擦角大,发挥得较为充分;模拟计算出的破损区面积以及边界处的塑性应变差值更加连续、平稳;阶梯双折减方法得到的综合安全系数小于整体折减法的安全系数,在工程应用上偏于安全,与其他学者得出的结论一致;受网格密度的影响,综合安全系数的范围为 1.207~1.229,该范围可为工程设计和施工提供参考。     

基于环形光纤光栅应变传感器的管道泄漏监测研究

为了获取一种更为经济有效的管道泄漏监测方法。本文在阐述环形光纤光栅应变传感器健康监测及定位原理基础上,实验模拟管道泄漏,采用环形光纤光栅传感器对相应工况进行实时监测。应用SM-130解调仪,结合Savitzky-Golay法对监测数据进行分析,得出环形光纤光栅传感器不仅能对管道泄漏反应迅速,而且能减少管道起始内压对监测结果的影响。整个实验中环形光纤光栅应变传感器对于管道的泄漏监测表现出灵敏度高、响应时间快、误报率低等特性,且能实时连续监测,是一种良好的泄漏监测方法。     

基于光纤光栅的地基土瞬态应变响应试验研究

为掌握冲击荷载下一定范围内地基土的应变发展、分布和变化规律,采用光纤布拉格光栅(FBG)技术,通过在级配连续的均匀密砂地基中水平埋设三层传感光纤,获得了不同落球高度条件下土体内部应变的动态响应。试验结果表明,各组试验中土体应变经历了幂律增长、线性增长、幂律减小(回弹)和残余应变(稳定)的四个阶段。土体达到峰值应变的时刻存在高度一致性,试验中测得约为100 ms;冲击荷载的影响深度在20 cm左右,为钢球直径的4~5倍。在相同FBG埋深条件下,土体应变随钢球落高增加呈近线性增长;在相同钢球落高条件下,土体应变随FBG埋深增加呈指数减小。研究成果对揭示土体应变发展机理、估算地基土体强度参数和快速测定含水率的进一步探索具有一定的指导意义。     

基于BOTDR的预制桩应变-温度联合测试方法研究

提出了一种可以实现分布式应变-温度联合测试的方法,采用特殊封装的方法改变传感光缆的频移系数,用于空间差异式分布的温度补偿。通过预制桩浸水试验对该方法的有效性进行验证,采用该方法对监测数据进行温度补偿,对应变、温度沿桩身的分布规律以及随时间的变化规律进行了分析。研究表明:该应变-温度联合测试方法能够较好地解决温度在空间上差异式分布时的温度补偿问题;预制桩浸水试验中,水下渗导致的桩身温度变化较大,应变和温度2个因素对传感光缆上各点频移变化量的贡献比例关系较为复杂。     

基于应变模态差的海洋平台构件的损伤识别研究

对于具有一定损伤的导管式海洋平台钢管梁来说,实验模态分析得到的位移模态和固有频率难以有效的反应结构损伤的实际状况,特别是对早期的轻微损伤。为了提高损伤识别的效率和效果,根据海洋平台钢管梁架的受力特点,由节点位移模态推到出节点应变模态。然后利用损伤前后的应变模态差作为损伤识别的指标。将这个指标用在海洋平台钢梁构件焊缝和跨中单元的损伤识别上。通过建立钢管梁焊缝损伤的ANSYS模型,进行数据模拟分析,该方法能够在低阶模态条件下,有效的识别早期的轻微损伤。     

考虑塑性应变及损伤阈值的混凝土冻融损伤本构模型研究

根据不同冻融循环次数下的混凝土应力—应变全曲线特性,研究了损伤变量的变化规律,并建立了冻融后混凝土损伤演化方程,探讨了损伤阈值对混凝土冻融损伤本构模型的影响。将统计学方法与细观力学方法结合,采用平行杆模型模拟混凝土等脆性材料单轴受压的损伤演化规律,在传统的两参数Weibull分布函数基础上引入损伤阈值参数,提出了考虑塑性变形的混凝土损伤本构方程。该模型可以较好地反应混凝土在受载初期时的力学特性。结合试验结果,求解出模型中的参数,并与试验结果对比分析,验证了所提出模型的合理性。     

基于修正RMR法的深部岩体工程围岩质量评价研究

深部岩体工程具有典型的高地应力、高地温和高孔隙水压等特点,传统的RMR法对评价其围岩质量存在不足之处。通过考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响分别引入地下水和地温弱化系数,结合连续性细化方法对传统的RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距等三个评价指标的评分标准进行了修正,获得了三个评价指标值与其对应分值之间的非线性连续回归方程。然后,根据岩体中地应力的大小及岩石强度特征定义了岩体损伤破坏危险度系数,建立了该系数与岩体质量评分修正值之间的对应关系。由此获得了比较符合深部岩体工程围岩质量评价实际的修正RMR法,并用实例表明了其评价结果的合理有效性。     

基于柱形孔扩张大应变理论的劈裂灌浆压力研究

用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性,是非常有效的加固堤坝的方法。基于柱形孔扩张理论,考虑大变形分析,假定灌浆孔周围土体服从广义SMP准则,通过理论计算得到劈裂灌浆压力的解析解,进而分析了土体内摩擦角和粘聚力对灌浆压力的影响。结果表明,内摩擦角对灌浆压力的影响较小,而粘聚力的影响则较为明显。所得结论为劈裂灌浆加固工程提供了理论依据。     

基于受力状态的雾江滑坡体类型判定

从受力状态判定滑坡体的类型是滑坡体合理治理的前提。针对涔天河扩建工程雾江滑坡体的滑坡类型问题,首先对滑坡体地质特征和边坡原型变形监测进行了分析;然后以力学参数地质建议值及室内试验参数为基础,对4个典型剖面分别进行岩土参数的综合反演,再用摩根斯坦-普赖斯法建立计算模型进行稳定性分析。分析表明:雾江滑坡体以缓慢蠕滑变形为主,滑坡前缘浅层拉裂坍滑可能性较大,而滑坡整体快速滑动的可能性较小;水库蓄水前和蓄水后,坡脚处于薄弱区,最易率先发生滑动并牵引其他滑体相继发生滑动,从而判定雾江滑坡体属于牵引式滑坡。     

基于Weibull分布的脆性岩石峰后应力-应变曲线特征及其统计损伤模拟方法

作为一种非均质且内部缺陷分布具有强烈随机性的地质材料,脆性岩石的应力-应变全过程曲线始终是工程界十分关注的问题,其合理的本构模型是保证岩石工程稳定性控制和安全预测的关键因素。针对目前统计损伤软化本构模型难以较好地模拟脆性岩石峰值强度之后应力跌落过程,首先,根据理论模型分析可知脆性岩石峰后应力-应变曲线特征主要取决于损伤变量D的变化规律,由峰值点法获得的Weibull分布参数m和F₀使理论模型在模拟脆性岩石峰值强度之后应力跌落过程中存在强烈的随机性。然后,在继承已有岩石损伤模型的优越性基础上,引入参数λ和η,提出新型脆性岩石损伤模型,从而建立脆性岩石变形破裂过程统计损伤模拟方法,并给出了模型参数的确定方法。最后,通过参数分析及模型验证表明,参数λ与分布参数m对损伤演化规律产生的影响一致,参数η与分布参数F₀对损伤演化规律产生的影响接近相同,本文模型不仅能够较好地模拟脆性岩石峰值强度之前前变形过程,也能够明显缩小峰值强度之后应力跌落过程与试验曲线的偏离程度,本文模型和方法具有一定的合理性与可行性。     

恭城—栗木断裂带的应变特征与变形环境探讨

通过系统的有限应变测量与差异应力估算,探讨了恭城—栗木断裂带的应变特征与变形环境,以其推动该断裂带的研究向更深层次发展。结果表明:①付林指数K的变化范围为0.32～1.67;应变主轴平均方位为276°∠21°,与断裂带的整体逆冲方向基本一致;断裂带的平均应变程度为2.26～3.00,属中等应变程度;断裂带的应变类型属压扁型应变与单剪型平面应变的一种复合叠加类型。②断裂带的差异应力值为40～80 MPa,变形深度小于10 km,属半脆性—半韧性的变形域。③断裂带的应变特征与变形环境及宏观构造样式基本吻合。     

深部岩体分区破裂化模拟试验模型几何尺寸的确定

为了揭示深部岩体在开挖时所发生的一系列变化情况,需要进行模拟试验研究。简要介绍了深部岩体在开挖洞室或巷道时发生的分区破裂化现象及其发展规律。根据分区破裂化力学现象、模拟试验背景和试验加载条件,运用弹性力学的基本理论,通过分析与计算,确定了采用b/a≥10作为模型几何参数的选取原则。在实验室条件下,可以采用石膏半径b=1 000 mm,钻孔半径a=100 mm的圆柱体模型来模拟深部岩体的分区破裂化现象及其规律。     

钢管混凝土板柱节点受力性能——基于抗倒塌理论的研究

为改善钢管混凝土板柱节点的受力性能,以抗倒塌理论为基础,设计了一种钢管混凝土柱贯通楼板、混凝土板简支在柱外侧钢托板上的铰支撑钢管混凝土板柱节点,并对此类节点的抗冲切性能进行了试验研究.     

基于ABAQUS的钢管活性粉末混凝土短柱轴压受力性能研究

基于ABAQUS工作平台,建立已完成的钢管活性粉末混凝土(RPC)短柱试验试件的有限元模型,对其轴压荷载作用下的受力性能进行分析,将数值计算所得破坏形态、荷载—应变曲线、极限承载力与试验结果进行对比,两者吻合较好。基于此,进一步对钢管和RPC应力—应变曲线进行分析,探讨钢材强度、含钢率和RPC强度对柱轴压性能的影响。结果表明:随着钢材强度和含钢率增加,短柱的极限承载力和残余承载力提高,延性性能改善;RPC强度增加时,试件的极限承载力提高而残余承载力变化不大。最后,根据极限平衡理论建立短柱轴压承载力计算公式,其在0.18ξ2.62范围内适用性较好,可为工程设计提供参考。     

基于特征显著性的地震灾害发生后建筑物裂缝智能检测模型

由于地震灾害发生后建筑物表面具有多纹理性、多目标性特征,导致现有的建筑物裂缝智能检测方法已经不能满足检测需要。为了提高检测效果,该文设计提出基于特征显著性的地震灾害后建筑物裂缝智能检测方法。建立压缩感知去噪框架,通过图像重构消除震后建筑裂缝图像噪点。采用FCM聚类分割法对去噪图像进行分割,引入灰度直方图作为灰度级的模糊聚类样本点,利用灰度样本完成图像聚类。基于人眼视觉特征,对图像背景区域重新划分,完成图像边缘检测。基于提取的二值化图像确定裂纹特征,根据特征值范围确定裂缝种类实现震后建筑裂缝检测。