天然围压下软弱层带的工程特性及当前研究中存在的问题分析

由于地壳岩体中三向地应力普遍以压应力方式存在,因而位于岩体中的软弱层带面上将受到三向主压应力引起的法向压应力（天然围压）的作用。本文研究了天然围压下软弱层带泥质物的工程特性与所受天然围压具有较好的对应性和相关性。指出了当前软弱层带工程特性研究中因忽视天然地应力条件而存在的问题。     

含软弱夹层库岸滑坡滑带发育特征研究

本文分析了巴东新城区巴东组第3段岩体中软弱夹层的分布特征、滑坡滑带的发育特征,结果表明巴东组第3段岩体中发育的滑坡滑带可与原岩中的软弱夹层对应,软弱夹层受构造剪切和地下水泥化作用发育成以碎石夹泥或黏土夹碎石为主的滑带。分析认为黄土坡滑坡、赵树岭滑坡的深层变形与巴东组第3段次级褶皱发育、层间劈理密集导致岩体破碎有关,而两滑坡滑体结构差异主要原因是原岩中夹层发育密度差异所致。     

无泥型软弱怪带强度特性的动力学试验研究

对无泥型软弱层带在动荷载下的强度试验表明,天然含水状态下,软弱层带从静荷载至动荷载,显示出内聚力C减小幅度较大,而内φ反而有所增加;在饱水状态下,从静至动荷载,C和φ都将减小,但φ的降低幅度更大些。同时,在动荷载下,从天然含水至饱水状态,C和φ也均有较大幅度的降低,且仍以φ值降低更为显著些,这表明动荷载下产生的孔隙水压力对无泥型软弱层带强度参数的降低,也是很明显的。     

软弱顺倾岩体爆破层裂的准静态力学模型应用研究

针对顺倾岩质边坡爆破引起软弱夹层冲刷、压密而影响边坡稳定的问题,应用爆轰气体等熵绝热膨胀理论,建立深孔爆破过程中软弱顺倾边坡的准静态力学模型,导出了爆炸作用在软弱夹层内形成爆腔后的准静态压力和软弱层临界层裂长度计算公式。通过分析爆轰气体楔入层面内对边坡岩体产生的抬动作用,推得了边坡潜在滑体的稳定系数与装药参数、岩体力学参数和边坡几何尺寸的定量关系。将提出的准静态力学模型应用于两个典型顺倾岩质边坡的爆破动力稳定分析,得到了与工程实际相符合的计算结果。     

测量界面软铬层力学性质的纳米压入法

为了测量双层铬的界面软铬层力学性质,提出了化学腐蚀基体法,通过溶解掉基体制备没有基体支撑的自由铬层,将在横截面内线状显示的界面转化为界面表面(铬层与基体相连接的面),避免了横截面不能显示界面表面的缺点。对界面表面进行纳米压入实验和借助于表征薄膜力学性质的表面压入能量法,测得了描述界面软铬层力学性质的弹性模量和压入弹、塑性功等参数。     

夹芯板结构局部压入力学响应研究

利用材料试验机(MTS)实验研究了复合材料面板、闭孔泡沫铝芯层夹芯板结构在准静态压入时的变形和破坏特征。实验结果表明,夹芯板的破坏主要集中在压头作用的局部区域内;同时,根据最小势能原理建立了泡沫铝夹芯板在半球形压头作用下的压入力学响应理论预测模型。通过引入无量纲参数分析了夹芯板压入载荷-位移响应,并在不同面板厚度、芯层厚度和芯层相对密度情况下,对夹芯板压入响应理论解的有效性和适用性进行了讨论。     

考虑围压效应的冻结砂土动态本构模型研究

为描述主动围压作用下冻结砂土的动态力学特性，通过在朱-王-唐模型的非线性体上串联塑性体，建立了能够考虑围压效应的冻结砂土动态损伤本构模型；分析了损伤参数对应力-应变曲线特征、屈服点、峰值应力和峰值应变的影响规律，基于冻结砂土动力学试验数据确定了模型参数；通过将模型和试验数据进行对比，并对不同试验条件下模型的预测误差进行分析，验证了模型的适用性和准确性。结果表明，损伤参数对应力-应变曲线弹性阶段和屈服点无明显影响，而对塑性阶段和破坏阶段的影响较为显著，本构模型预测的应力-应变曲线与试验结果具有较好的一致性。模型能够预测围压引起冻结砂土塑性阶段占比大和屈服点明显的特征，且能够描述围压对冻结砂土动态强度的增强效应；不同负温和主动围压条件下，模型对峰值应力和屈服强度的预测效果优于峰值应变和屈服应变。     

大埋深粘土三轴高压卸载变形与强度特征

以取自山东巨野矿区埋深近 4 30～ 6 0 0m的深部粘土样为例 ,分析测试了土的常规物理力学性质参数。考虑该埋深土的天然应力水平及其在煤矿建井开挖中的卸载应力变化 ,在三轴伺服仪上 ,进行三向等压分别达 11MPa、12MPa、14MPa下的卸除围压、保持轴压的三轴高压卸载试验 ,分析了深部粘土三轴高压卸载变形和强度特点 ,得到了相关力学参数。成果丰富了土的高压卸载力学性研究 ,并为巨野矿区煤矿立井建设提供了工程地质基础参数     

分级加载条件下紫色泥岩三轴蠕变特性研究

流变性质是岩石材料的重要力学特性,以紫色泥岩为例,在分级加载条件下研究了其三轴蠕变特性。采用自行研制的重力杠杆式岩石蠕变实验机,并配备三轴压力室,对紫色泥岩实施分级加载三轴蠕变实验。实验结果表明,紫色泥岩在相同轴压条件下,围压越大,瞬时弹性变形和蠕变变形越小;在相同围压条件下,轴压越大,二者变形越大。紫色泥岩的蠕变速率具有相同的变化趋势,且在相同轴压条件下,围压越大,稳定蠕变阶段的蠕变速率越不明显。另外,应力与瞬时应变线性拟合结果表明,瞬时轴向应变与轴向荷载近似成比例增长。通过分析紫色泥岩蠕变曲线变化趋势,认为采用H/M模型进行模拟较为合理。并且采用MATLAB软件非线性回归分析进行模型参数拟合,最后得到实验曲线与理论曲线的最大误差在2e-5左右。证明采用的H/M模型能较好地描述紫色泥岩的蠕变特性。     

基于球形压入法提取材料的塑性力学参数

基于球形压入的工作方式,重点研究材料塑性力学参数的表征方法. 首先,通过对球压入可测量的综合评价,选取能量比(可释放功和压入总功之比)作为主要分析参数; 其次,利用孔洞模型、量纲分析和数值模拟等工具,定义特定的代表性应变,建立起能量比和材料塑性力学参数之间的关系式, 由此,提出一种能提取材料屈服应力和硬化指数的力学表征方法,该方法避免了对接触半径的测量,确保了方法的可操作性,并通过参数重组提高其稳定性; 最后,选用45号钢和6061铝合金进行压入试验,与拉伸试验结果比对显示: 该方法识别的塑性力学参数能满足工程测试需要.      

断层泥蠕变特性与含水量的关系研究

断层泥的瞬时力学性质和蠕变特性与含水量关系密切，其力学参数随含水量增加而减少，呈负指数函数关系。界限含水量划分具有很大的意义，某地f246断层泥界限含水量为8%～10%.     

三山岛金矿控矿断层F1的力学性质及补强措施

作者以正在开采中的三山岛金矿采场为研究对象，分析矿区开采过程中的岩体结构特征及重力方向矿柱、护顶矿柱与控矿断层F1断层泥及其上覆岩体之间的关系和力学机制。通过试验研究了断层泥的物质成分和力学性质，总结了力学特性与断层泥厚度及含水量之间的关系。在此基础上提出锚固大于中倾角的结构面，提高结构面的抗滑阻力；增加含有高、陡倾角结构面矿柱的刚度等对矿柱的补强措施。对护顶矿柱提出预先锚固；分阶段开采的补强方法。在裂隙密集带设置排水设施，改善断层泥的赋存条件，提高它的力学性能。     

基于DPM系统的风化岩软弱区定位以及性质描述

风化岩体中存在软弱区,这些软弱区导致岩体的力学性能大幅度降低。现阶段往往采用地质钻孔取样对岩体中的软弱区进行定位以及性质分析。但是,由于造价以及工期方面的原因,地质钻孔数量非常有限,这些软弱区很难被有效定位,这在分析风化岩体的力学性能中造成了很大的隐患,成为边坡、基坑设计施工过程中岩体失稳的重要原因。本文介绍了一个风化岩体软弱区定位和性质描述的新方法。该方法应用钻孔过程监测系统(DPM)对土钉、锚杆、抗滑桩以及其他加固体的钻孔过程进行监测,无需取样,通过对钻孔过程数据的分析,实现对软弱区的定位和性质描述。工程实例证明,基于DPM系统的钻孔过程分析方法能够快速有效的定位和描述风化岩体中的软弱区。该方法的出现为风化岩体的工程勘察提供了新的思路,为基于该方法的岩体质量评价系统的建立打下了坚实的基础。     

Magnetoelectroelastic shear body waves in periodically layered metalized ferrite–piezoelectric media

A method of deriving the dispersion equations for magnetoelectroelastic shear waves in periodically layered media is proposed. The media are formed by uniting identical metalized laminates, each consisting of two dissimilar piezoelectric layers separated by a layer with the properties of ferrite. A numerical analysis is carried out and the propagation of body waves in different structures consisting of ZnO and GaYtC layers is described within wide ranges of frequencies and wave numbers. The influence of the physical, mechanical, and geometrical parameters of the layers on the structure of the transmission and suppression zones and the effect of the piezoelectric effect of the position of transmission edges are examined     

Stability of layered coatings under biaxial thermomechanical loading

The three-dimensional problem of stability of layered coatings at normal and high temperatures and small precritical strains is formulated and solved and the characteristic equations are derived. The temperature dependence of the physical and mechanical parameters of specific layered coatings is established experimentally. Three-layer coatings on a homogeneous substrate at different temperatures are considered as an example. Recommendations for establishing the optimal service conditions for layered structural members with coatings are formulated.     

层状粘接复合结构界面力学参数声导波定征方法

在推导层状粘接复合结构良好粘接及存在弱界面、滑移界面和脱层等几种不同界面条件下声导波的广义频散方程的基础上,分析了界面径向与轴向力学参数对声导波传播特性的影响,进一步提出以频散特性为基础的超声导波定征方法和在最小二乘意义下的反向算法对粘接复合结构层间界面力学参数进行了估计,分析了影响估计准确性的各种因素,研究了超声导波定征方法对粘接复合结构层间力学参数的灵敏度及其在误差传递中的意义。     

金川露天矿F1、F2断层深力学特性的实验研究

本文以室内力学实验结果为依据, 探讨了断层泥常规力学特性及与时间有关的蠕变特性, 并从瞬时变形、蠕变变形、强度、破坏等方面探讨了水岩相互作用结果。     

软弱夹层几何参数对试样力学行为影响颗粒元模拟研究

基于离散元理论的颗粒元程序,采用颗粒接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒元模型。通过数值模型实验,对不同软弱夹层几何参数试样进行加载模拟,探讨了不同夹层厚度及不同倾角条件下试样的破坏过程和破坏形式,并分析其对试样强度的影响。模拟结果表明,裂隙首先产生于软弱夹层处,随着荷载的增加,再逐渐扩展,呈现渐进性破坏特征;夹层越厚,倾角越大,试样沿软弱夹层呈现较强的滑动特征,如果夹层薄且缓,软弱夹层成为试样破坏的非控制因素;软弱夹层厚度和夹角对试样的峰值强度都有影响,随软弱夹层厚度和夹角的增大,试样的峰值强度降低。     

一维准晶功能梯度层合圆柱壳热电弹性精确解

两种或多种不同性质材料组成的层状结构可以满足工业发展的需求. 然而, 材料属性在接触面的突变问题, 容易导致层间界面处产生应力集中、裂纹以及分层等问题. 功能梯度材料利用连续变化的组分梯度来代替突变界面, 可以消除界面处的物理性能突变, 提高结构的粘结强度. 本文以一维准晶功能梯度层合圆柱壳为研究对象, 利用类Stroh公式和传递矩阵方法, 建立了材料参数沿径向呈现幂函数变化的层合圆柱壳模型, 获得了简支边界条件对应的一维准晶功能梯度层合圆柱壳的热电弹性精确解. 数值算例中讨论了层合圆柱壳内外表面承受温度载荷时, 功能梯度指数因子对温度场、电场、声子场和相位子场的影响, 尤其是对层合圆柱壳内外表面的影响. 结果表明, 指数因子改变了材料参数的空间分布情况, 进而对温度场、电场、声子场和相位子场都有影响; 增加功能梯度指数因子, 可减小温度载荷引起的内表面变形, 进而提升结构强度. 本文得到的结果可以为功能梯度准晶层合圆柱壳的设计和制造提供可靠的理论依据.