基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究     

范杰  朱星  胡桔维  唐垚  贺春蕾 《岩土力学》2022,43(4):1009-1019

裂纹监测对岩石损伤演化的认识至关重要。为研究岩石裂纹扩展及损伤变形特性,开展了含不同倾角（0°～90°）预制裂隙的标准细黄砂岩样的单轴压缩试验。利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）获取岩样三维空间坐标下的应变分布,并结合声发射从光学与声学的角度监测了裂纹的扩展演化。由此提出了一种裂纹主应变的计算方法,定量表征岩石劣化的损伤变量D值。最后,探讨了由声发射与损伤变量D值确定岩样特征强度的影响因素。结论如下：（1）裂纹主应变反映了岩样受荷过程中同源裂纹在时间上的变化速率与空间上的扩展趋势,能较好地表征岩石的开裂行为;（2）声发射适用于确定岩样的起裂应力,不适用于损伤应力的确定,损伤变量D值所确定的起裂应力滞后于声发射,但适用于损伤应力特征值的确定;（3）结合声发射与DIC技术确定的归一化起裂应力范围为0.63～0.94、归一化损伤应力的范围为0.83～0.99;（4）预有裂隙会影响岩石的材料力学性能。随着倾角的增加,岩石的起裂应力、损伤应力及峰值应力呈增长的趋势,由于难以形成局部应变场聚集,裂纹的萌生与起裂更加困难。结果表明,3D-DIC技术的利用可以提高对岩石开裂行为的理解,对岩石的损伤监测与判识更有重要的意义。  相似文献   

含气软黏土的不排水抗剪强度计算模型     

郑威威  洪义  王立忠 《岩土力学》2022,43(8):2233-2240

含气软黏土广泛分布在世界五大洲,大量离散气泡的存在对软黏土的不排水抗剪强度具有强化或损伤作用,然而目前仍缺乏能综合考虑气相强化与气相损伤竞争机制的含气土不排水剪切强度解析表达式。结合临界状态土力学理论,基于笔者提出的含气土屈服函数,建立了v-lnp¢ 空间下临界状态线截距与土体含气特性(u_{w 0},y₀)的数学关系,进而推导了含气软黏土在三轴应力状态下不排水抗剪强度s_u的理论显式表达式。同时,采用所提出的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算公式,分别对比了3种典型的含气软黏土在不同含气特性下的不排水抗剪强度理论预测与试验结果,包括马来西亚高岭土、Combwich 黏土和高岭黏土。另外,对比分析了4种不同的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算模型的预测误差百分比,证明了提出的基于改进的含气软黏土本构模型的不排水抗剪强度理论计算式的合理性,能够更加准确地同时考虑含气软黏土的气相强化与气相损伤双重效应。  相似文献   

絮凝−真空−电渗联合加固滩涂软土的模型试验研究     

张雷  吕延栋  王炳辉  金丹丹  竺明星  方晨 《岩土力学》2022,43(9):2383-2390

针对真空预压作用下排水板淤堵与排水条件受限等问题,提出絮凝−真空−电渗联合加固法。首先通过沉降柱试验确定合适的有机絮凝剂,然后采用该絮凝剂,分别在 48 h（开始介入真空预压,固结度为0 ）、60 h（排水速率明显下降,固结度为60%）及 84 h（排水速率近乎 0,固结度为 80%）时介入电渗,开展不同电渗介入时间的絮凝−真空−电渗联合加固试验。试验从排水量、十字板剪切强度、含水率与孔压等对比分析联合加固的有效性,确定其最佳电渗介入时间。试验结果表明：当固结度为 80% 时介入电渗,絮凝−真空−电渗联合加固法能够有效地抑制排水速率减小的趋势,增长有效排水时间。同时,土体的抗剪强度和承载力亦得到大幅提升,孔压消散更加均匀。此外,在阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的作用下,初始排水速率快,在一定程度上使土体的渗透性得到提升,有效地解决了排水板淤堵问题,说明絮凝−真空−电渗联合加固法具有较强的优越性。  相似文献   

不同温控曲线对石灰改良黄土强度影响研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

解邦龙  张吾渝  孙翔龙  刘乐青  刘成奎 《冰川冻土》2022,44(1):262-274

青海季节性冻土地区工程建设受冻融循环作用和黄土湿陷性的双重影响,工程上常采用石灰与黄土拌和作为垫层材料以满足工程要求,但冻融循环作用依旧对地基土体的性能有所影响。为探究青海季节性地区气候变化对地基土所带来的不利影响,采用3种温控曲线（1#、2#和3#温控曲线）模拟了青海季节性冻土地区气候变化规律,通过无侧限抗压强度试验和SEM等微观试验,分析不同温控曲线对2∶8、3∶7灰土强度和微观结构的变化规律。结果表明3∶7和2∶8灰土的应力-应变关系均呈现应变软化型,0~6次冻融过程中试样的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加逐渐降低,继续增加冻融循环次数后其强度有所上升;冻融循环6次时灰土内部孔隙分布相较于冻融20次时多,且随着冻融循环次数的增加颗粒间接触方式由点-点、点-面接触向面-面接触转变;1#温控曲线的微观定量参数较2#、3#温控曲线变化明显,经历1#曲线时试样内部孔隙更为圆滑,结构排列疏松,1#温控曲线对试样结构和强度的影响程度相对较弱。  相似文献   

原状膨胀土剪切力学特性的应变速率效应     

李新明  贾亚垒  王志留  尹松 《岩土力学》2022,43(12):3327-3334

为研究应变速率对原状膨胀土力学性状的影响,通过GDS三轴试验系统进行了不同速率和围压下的固结不排水三轴剪切试验,分析了应力−应变曲线、孔隙水压力、剪切强度以及破坏模式随应变速率的变化规律。结果表明：不同应变速率下,膨胀土应力−应变曲线均呈应变硬化型。随着应变速率的增加,不排水剪切强度单调递增,引入应变速率参数ρ_0.9后发现,不排水强度增长率为14.3%～23.2%,平均值为18.4%。低围压下,应变速率对孔隙水压力影响较小,随着围压的增大,孔隙水压力的发展趋势由软化型转变为硬化型,孔隙水压力峰值随应变速率的增大而减小。原状膨胀土应变速率效应与其多裂隙性密切相关,破坏形式表现为小应变速率下主剪切带与次剪切带共存,大应变速率下仅有主剪切带,裂隙或多剪切带的出现强化了膨胀土强度的应变速率效应。  相似文献   

江苏地质灾害危险性区域评估与应用     

李伟  李明  郝社锋 《江苏地质》2022,46(4):424-429

为探究长江漫滩相软土的抗剪强度特征,采用静三轴仪对南京长江漫滩相原状软土进行一系列试验,探讨不同固结条件下漫滩相软土抗剪强度的变化规律。结果表明：当固结度在60%～100%时,增大初始有效围压可在一定程度上提高抗剪强度;在相同围压下,抗剪强度随固结度的增加均规律性增大。以完全固结时的抗剪强度值τf,100%为参考,给出不同固结度下τf对应的折减系数,同时分别给出内摩擦角和黏聚力随固结度的变化关系,为长江漫滩区建设工程地基设计与施工提供参考依据。  相似文献   

干湿循环与初始静偏应力耦合作用下城市污泥固化土动力累积变形特性     

杨爱武  袁腾云  杨少朋  张卫 《工程地质学报》2022,30(1):117-126

城市污泥固化土用作路基填料,对于节约工程成本、保护环境等具有重要意义。本文以城市污泥固化土为研究对象,利用DDS动三轴仪,从干湿循环次数、初始静偏应力、动应力3个方面研究其对累积塑性应变及动强度特性的影响。试验结果表明:在干湿循环单独作用下,土体累积塑性应变随干湿循环次数的增加先增大后趋于稳定,但与初始静偏应力耦合作用下对土体累积塑性应变的影响不太显著。动应力对其影响较大,且存在临界值:当动应力小于临界值时,累积塑性应变呈现出先增大后逐渐稳定的趋势; 当动应力大于临界值时,累积塑性应变在达到某一振次后快速增大,土体迅速产生变形破坏。干湿循环与初始静偏应力都会降低土体的动强度,但干湿循环在达到10次后,动强度将趋于平稳,不再受其影响。通过回归分析,建立了考虑干湿循环次数、初始静偏应力及动应力等因素影响的城市污泥固化土稳定型累积塑性应变模型,并验证了其可行性。  相似文献   

西太暖池区生物组分对海底表层沉积物物理力学性质的影响     

周尚  徐继尚  刘勇  李广雪  李安龙  曹立华  翟科  徐继正  权永峥 《地学前缘》2022,29(5):119-132

西太平洋暖池区是指位于热带西太平洋及印度洋东部海表温度常年在28 ℃以上的海域,是全球海表温度最高的深海区,构造环境与沉积环境复杂,沉积物中的生物组分含量差异较大,生物组分会对深海沉积物物理力学性质产生显著影响,但目前对沉积物中生物组分含量和沉积物物理力学性质之间的相关性关系尚不明确。本文对西太平洋暖池区核心部位的表层沉积物样品进行现场物理力学性质测试和室内涂片鉴定,研究深海表层沉积物的物理力学性质与生物组分之间的关系。结果表明:研究区表层沉积物含水率范围为61.1%~435.1%,天然密度范围为1.04~1.76 g/cm³,贯入阻力范围为0~100 kPa,十字板剪切强度范围为0~8.6 kPa,整体具有高含水率、低密度、低强度等典型的深海沉积物物理力学性质特点。西加洛林海脊、海山等CCD以浅的区域为钙质生物组分>50%的钙质沉积区;西加洛林海槽西南部及其周边的深水沟槽地区一般为硅质生物组分>50%的硅质沉积;西加洛林海盆内部则主要为黏土沉积区。随钙质生物组分减少和硅质生物组分增多,表层沉积物类型分别为钙质沉积物、黏土沉积物和硅质沉积物,天然含水率变高,天然密度、贯入阻力和十字板剪切强度降低,表明深海表层沉积物的物理力学性质与生物组分含量密切相关:贯入阻力、十字板剪切强度、天然密度与钙质生物组分含量呈正相关,与硅质生物组分含量呈负相关;而天然含水率正好相反,与钙质生物组分含量呈负相关,与硅质生物组分含量呈正相关。本文建立了深海沉积物中生物组分与物理力学性质之间的相关关系,提出了沉积物生物组分含量与物理力学性质之间的拟合公式,可以为深海沉积物工程性质的评价提供参考。  相似文献   

Linking moisture and near-surface wind with winter temperature to reveal the Holocene climate evolution in arid Xinjiang region of China     

《地学前缘(英文版)》2022,13(6):101433

An increasing number of palaeo-climatic records have been reported to identify the Holocene climate history in the arid Xinjiang region of northwest China. However, few studies have fully considered the internal linkages within the regional climate system, which may limit our understanding of the forcing mechanisms of Holocene climate change in this region. Here, we systematically consider three major issues of the moisture/precipitation, temperature and near-surface wind relevant to the Holocene climate history of Xinjiang. First, despite there still has debated for the Holocene moisture evolution in this region, more climatic reconstructions from lake sediments, loess, sand-dunes and peats support a long-term regional wetting trend. Second, temperature records from ice cores, peats and stalagmites demonstrate a long-term winter warming trend during the Holocene in middle- to high-latitudes of Asia. Third, recent studies of aeolian sedimentary sequences reveal that the near-surface winds in winter gradually weakened during the Holocene, whereas the winter mid-latitude Westerlies strengthened in the Tienshan Mountains. Based on this evidence, in the arid Xinjiang region we propose an early to middle Holocene relatively cold and dry interval, with strong near-surface winds; and a warmer, wetter interval with weaker near-surface winds in the middle to late Holocene during winter. Additionally, we develop a conceptual model to explain the pattern of Holocene climate changes in this region. From the early to the late Holocene, the increasing atmospheric CO₂ content and winter insolation, and the shrinking of high-latitude continental ice-sheets, resulted in increasing winter temperatures in middle to high latitudes in the Northern Hemisphere. Subsequently, the increased winter temperature strengthened the winter mid-latitude Westerlies and weakened the Siberian high-pressure system, which caused an increase in winter precipitation and a decrease in near-surface wind strength. This scenario is strongly supported by evidence from geological records, climate simulation results, and modern reanalysis data. Our hypothesis highlights the important contribution of winter temperature in driving the Holocene climatic evolution of the arid Xinjiang region, and it implies that the socio-economic development and water resources security of this region will face serious challenges presented by the increasing winter temperature in the future.  相似文献   

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附 ——以长株潭地区水稻土为例   总被引：3，自引：0，他引：3  

王岚  王亚平  许春雪  王苏明  杨理勤 《地质通报》2012,31(4):601-607

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量(B)也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数(K)都大于Cd的健合能常数(K),混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。  相似文献