酸腐蚀条件下石膏岩分数阶蠕变本构模型研究

为探究地下水对岩石的侵蚀损伤,通过开展酸腐蚀条件下的石膏岩单轴压缩蠕变试验和扫描电镜试验,研究了不同pH条件下石膏岩单轴压缩蠕变特性以及酸腐蚀前后试样的微观变化。结果表明：酸腐蚀加快了试样的蠕变速度,酸性越强,蠕变速率越快;试样主要以劈裂和剪切破坏形式为主,端部出现损伤破坏的现象,酸性越强,损伤破坏越明显。微观上,干燥试样结构完整;而酸腐蚀后的试样,随着酸性增强,孔隙增多、增大,结构疏松。为描述酸腐蚀条件下石膏岩蠕变过程,通过引入酸腐蚀劣化衰减系数β对变系数Abel黏壶进行改造,用改造后的变系数Abel黏壶元件代替西原体中黏塑性体部分的牛顿黏壶,建立了考虑酸腐蚀条件下的分数阶蠕变本构模型。通过试验数据与所建立的模型进行参数拟合,确定了模型中的参数,并对引入的参数β进行了敏感性分析。研究表明,所提出的模型能够很好地反映酸腐蚀条件下石膏岩的蠕变三个阶段,尤其是加速蠕变阶段。     

盆地红层嵌岩桩荷载传递性状试验研究

湘浏盆地内广泛分布着内陆湖相沉积的白垩系至第三系红层软岩,具有成岩差、易风化崩解等特性,其嵌岩桩的实际工作性状与《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）规定不尽相同。为研究红层嵌岩桩的承载性能、桩身轴力传递规律、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对４根人工挖孔灌注桩进行了单桩静力载荷试验,分别采用滑动测微计和应变计来测试桩身轴力的变化。结果表明,红层嵌岩桩表现为端承摩擦桩特性,Q-s曲线呈缓变型;桩身轴力传递规律和桩侧阻力的发挥与覆盖层厚度、桩长、桩周土性质密切相关;由于红层具有较强的结构性,发挥极限侧阻所需位移仅为2~6mm,测试得到的极限侧阻力远高于规范值,表现出强化效应,使得红层嵌岩桩具有相当大的承载能力,但端阻力和侧阻力并非同步发挥。设计时应采用承载力和变形控制,参数取值应符合桩的荷载传递规律。     

基于分形原理的红层软岩崩解特性试验研究

在模拟自然界降雨条件下对湘中地区的红层软岩进行了室内干湿循环下的崩解试验,推导了基于体积与粒径关联的分形维数计算方法,分析了随着干湿循环次数增大时红层软岩崩解物各粒组累计百分含量与各粒组含量的变化规律,研究了不同块度质量对崩解的影响,建立了循环次数与分形维数的数学关系。结果表明：当循环次数增大时,累计百分含量与粒径关系曲线明显向粒径较小的方向移动,且相邻曲线间的间距持续缩小,最终间距趋近于零,体现了软岩崩解速率不断减小且最终几乎不变的规律;大于5 mm～10 mm粒组大颗粒的含量不断减少,而小于5 mm～10 mm粒组小颗粒的含量不断增加;试块质量不同试样的分形维数先快速增加,直至第4次循环后,曲线增长速率明显减小,并逐渐趋于稳定。试块质量越大,其崩解后的分形维数也越大,这说明试块质量的大小与其崩解速率成正相关。建立了干湿循环次数与分形维数的数学关系,分析了数学关系的工程意义。     

黄土构造节理研究及其应用

作者发现大量不同力学性质的黄土构造节理后，识别了它们的区域性、系统性特征；认定其两组扭裂面代表新构造应力场最大剪切应力方向，利用黄土构造节理系及由其控制的土层沟槽网络恢复了相应地区Q3-4构造应力场；提出构造节理是黄土区地下水运移的主要通道和赋存的场所；发现构造节理是黄土区地裂缝、滑坡、崩塌和水土流失等地质灾害的构造基础之一，证实构造节理是黄土地层的软弱面，风化和继之而来的应力侵蚀就由此开始，进而逐步塑造黄土碟、穴、井、桥、柱、墙、沟等潜蚀地貌和部分侵蚀地貌。研究黄土构造节理对恢复新构造应力场、帮助预测地裂乃至地震活动、控制水土流失和滑塌灾害、进行工程乃至区域稳定性评价、重新认识黄土潜蚀地貌发育规律、指导干旱半干旱黄土区找水，既有理论意义又有实际意义。     

层间剪切带粒度分形几何特征及工程地质意义

本文对分形几何方法表征土的粒度组成加以了补充, 并用它来描述和表征层间剪切带的粒度组成, 据此将其划分为五个类型。在此基础上较为深入地阐述了其工程地质意义, 并着重讨论了用它来识别层间剪切带所遭受的构造变形破坏程度、演化阶段问题等。     

沥青路面的线激光测量方法及构造深度

路面构造的测量方法一直是路面抗滑性能研究的重点话题,为了弥补传统路面构造测量技术的精度不高、效率低下且测量范围代表性不足的缺陷,基于非接触式激光三角测距法原理,自主研发了一套超高速线激光测试系统。利用线性插值与空间拟合平面法对采集数据进行处理,有效重构了路面构造的三维形貌。基于传统铺砂法平均构造深度指标(MTD)和平均断面深度(MPD)测量原理,提出三维曲面构造深度计算方法,以改善人工铺砂法测量构造深度的主观性。最后通过几何学方法对比,验证了该计算方法的可靠性。试验结果表明基于面域扫描技术的线激光系统能够大幅度提高沥青路面构造的扫描效率与测量范围,测量数据三维直观,具有很高的应用价值。     

阜新盆地聚煤规律与控煤因素分析（Ⅰ）

通过对阜新盆地内第组和阜新组聚煤区的分布、沉积环境和聚煤规律的分析,论述了盆地内聚煤区的分布便于瓣关系,并探讨了构造活动对沉积环境的控制作用。     

论龙门山中北段东缘印支运动晚幕的性质

对龙门山中北段东缘地区印支运动晚幕的性质有两种看法,即褶皱运动和局部上升运动。经对该次构造事件之不整合的性质再研究后,认为其为一次掀斜运动。形成该掀斜运动的机制为从晚三叠世晚期至中侏罗世中期区域水平挤压力减小而引起龙门山前陆盆地岩石圈均衡回返上升。     

结构体爆破机理及应用研究

本文通过理论分析和模型试验,探讨了岩体结构面对爆破效果的控制作用。同时对结构体爆破的基本原理及破岩机理作了较深入的分析。研究表明,合理布置炮孔和爆破作用方向,可以改善爆破效果,降低爆破成本。     

胶莱盆地构造应力场特征及数学模拟

对胶莱盆地露头区及覆盖区断层性质和褶皱形态进行了分析,对露头区各地层的发育节理进行了统计解析。胶莱盆地在发展演化过程中主要经历了四期构造应力场的变化：第一期为早白垩世早期莱阳组（Ｋ１ｌ）沉积期间,为北北西向挤压应力场;第二期为青山组（Ｋ１ｑ）沉积期间,为近东西向拉伸;第三期即王氏组（Ｋ２ｗ）沉积期间,为北西南东向挤压;第四期即在王氏组沉积以后,胶莱盆地受北东向挤压。与上述四期应力场变化相对应,由盆地中发育的地层、火山活动和构造特征可以看出,胶莱盆地是在白垩纪发育起来的一个拉分盆地,经历了４个发育阶段,即莱阳组沉积期间的初始拉分阶段、青山组沉积期间的拉分间歇阶段、王氏组沉积期间的后续拉分阶段和王氏组沉积以后的挤压隆起萎缩发育阶段。在此基础上,设计了４个地质模型,用有限单元法对盆地演化过程中的四期应力场做了数学模拟分析。