不同应力路径下饱和重塑黄土的力学特性          下载免费PDF全文

赵丹旗  付昱凯  侯晓坤  李同录  李萍  李燕  张林 《水文地质工程地质》2022,49(6):74-80

土体的力学特性往往因应力状态和应力路径而异。为了探讨垂直加载和等剪路径下饱和土的力学特性,制备饱和重塑黄土试样,通过固结不排水（CU）和常剪应力排水剪（CSD）三轴试验,分别测定并绘制其应力-应变曲线、孔隙水压力变化曲线和应力路径曲线。试验结果表明,饱和重塑黄土在2种路径下有明显不同的变形特点:CU路径下的应力-应变曲线皆呈弱软化型,孔隙水压力先快速上升后逐渐趋于稳定;CSD路径下维持偏应力为一常量,施加孔隙水压力后的很长时间内试样变形很小,当孔隙水压力增大至试验围压的60%~75%时,试样迅速破坏。CSD路径无偏应力峰值,文中根据轴应变随平均有效应力变化曲线定义了等效峰值破坏线。通过对比发现,2种路径下饱和重塑黄土的有效峰值强度指标差异明显,而有效残余强度指标相近,表明有效残余强度指标是重塑黄土内在属性,受应力路径的影响不大。该研究结果可为实际工程选取正确的应力路径试验提供参考。  相似文献   

T型巷道中突出煤−瓦斯两相流动力学试验研究     

许江  程亮  魏仁忠  彭守建  周斌  杨海林 《岩土力学》2022,43(6):1423-1433

为了进一步探究突出煤−瓦斯两相流在不同巷道布置方式下的动力学行为,利用多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,开展了T型巷道布置方式下的煤与瓦斯突出试验,得出了两相流运移过程中冲击力与静压的演化特征。结果表明：直线主巷内冲击力随时间呈多峰值震荡衰减趋势,体现了突出过程的脉冲特性,且距突出口越近,冲击力震荡次数越多;分岔两侧支巷内冲击力突出前期呈现两种演化趋势,其一是迅速增大至峰值后缓慢下降,其二是缓慢增大后缓慢下降;距分岔结构中心左侧1 500 mm处出现了较大冲击力值,出现重度危险区域,而右侧则在距500 mm和1 900 mm处。利用突出运移动态图像将整个过程分为单相气流和两相流两个阶段,单相气流阶段中分岔后支巷的冲击力就迅速上升至峰值,而在两相流阶段分岔前主巷的冲击力上升至最高值,存在分岔后冲击力峰值高于分岔前的现象。突出过程中,巷道壁面上静压值总体偏低;静压随时间呈间歇式波动发展,且其峰值点自煤层由近及远呈先增大后减小的趋势;距突出口越远,直线主巷内静压出现峰值的时刻越滞后;分岔支巷内静压左右两侧的演化近似,随着时间推进,分岔结构前后静压衰减逐渐增大。  相似文献   

矿山钻孔救援多源信息探测技术研究与应用     

郑学召  孙梓峪  郭军  张铎  陈刚  何芹健 《煤田地质与勘探》2022,50(11):94-102

矿山钻孔救援是一种新型救援技术,在其救援过程中为快速准确获取钻孔通道信息、被困人员位置距离、灾区气体环境特征,实现井下被困人员与井上救援指挥人员的双向视音频通信,采用多源信息融合、双码流网络视频服务、边缘计算、本安型电路控制及超宽带雷达等技术方法进行理论攻关和技术研发,提出2个关键技术:灾区多种传感器数据实时采集与传输技术、隐蔽空间生命信息探测技术,前者能够实现钻孔救援过程中多源信息的实时探测与呈递,而后者能够实现障碍物后的人员生命信息探测和定位。在此基础上进行样机试制和现场试验,研发出矿山钻孔救援多源信息探测系列设备:大容量便携式本安电源、超宽带雷达探测系统(可穿透障碍物探测生命)、钻孔救援多源信息(视音频、温度、气体环境参数)探测系统,运用该套设备参与山东平邑石膏矿、山东笏山金矿事故救援,均成功探测到被困人员,检测了钻孔通道信息和井下环境信息;在新疆丰源救援事故中对井下涌水、气体环境进行了实时监测,避免了救援人员的二次伤亡。系统包括潜水、视音频环境监测钻孔探测器、基于双绞线的钻孔通信线轮盘、系统监测终端。成果的研发与应用能够为长距离钻孔内多源信息探测提供一定的装备支撑和技术借鉴。   相似文献   

基于Weibull分布的冻结砂岩损伤本构模型研究     

伊明  赵涛  马飞飞  王磊  袁超 《煤田地质与勘探》2022,50(8):116-124

冻结岩石的变形破坏特性是冻结法施工过程中的基础力学问题,在荷载作用下不同冻结温度岩石的力学特性和变形特征差异性较大,严重影响冻结壁的安全与稳定。因此,研究冻结岩石的损伤本构关系,对指导冻结法设计与施工具有重要意义。为分析荷载作用下冻结岩石变形破坏的全过程,采用Weibull分布描述岩石材料的非均质性,基于Drucker-Prager破坏准则,建立三轴应力状态下岩石损伤本构模型,结合冻结砂岩三轴压缩试验,重点分析本构关系中均质度系数m、平均强度F₀与冻结温度和围压的变化关系,对损伤本构方程进行修正,并基于此模型研究冻结砂岩的损伤演化规律。结果表明:在相同围压下,随着冻结温度的降低,砂岩峰值强度显著增大,峰值应变减小,压密阶段逐渐减弱,弹性变形阶段斜率增加,岩石脆性破坏特征明显。在相同冻结温度下,均质度系数m和平均强度F₀随围压升高无显著变化,而随着冻结温度的降低,m和F₀分别呈现指数增长和线性增长,说明随着冻结温度的降低,砂岩冻结越充分,内部自由水冻结成冰占比及冰体强度增长幅度越大,尤其在0~–10℃内提升效果显著,冻结作用提高了砂岩的均质性和平均强度。基于不同冻结温度砂岩的力学特性和变形规律,对不同冻结温度砂岩的损伤本构方程进行了修正。依据修正本构模型研究发现,损伤演化曲线能够很好地反映冻结砂岩压缩试验的压密、线弹性、屈服变形及应变软化各阶段的变形特征,验证了模型的合理性。研究结果为低温环境下岩石力学特性研究及地下冻结工程设计施工提供有益的参考。   相似文献   

基于微服务的地质保障系统架构与应用     

李鹏  程建远 《煤田地质与勘探》2022,50(1):118-127

煤炭地质保障系统对煤矿的安全、高效生产具有非常重要的作用。煤矿地质保障系统开发面临数据来源多样、地质监测系统集成开发语言不统一、定制化软件导致地质保障平台在不同煤矿适应性差等问题。提出微服务的地质保障系统开发架构,架构分为3层,分别是应用层、平台层和基础设施层。微服务的地质保障架构规范了开发过程,简化了使用的技术栈,优化了系统集成开发流程;将通用的技术业务固化在开发架构,将需要集成的地质类子系统等专业属性强的业务通过微服务方式进行开发和部署运行,降低了开发、集成难度;使用Docker技术封装微服务镜像,让微服务的部署运行不再受到运行环境的影响,提高跨平台移植性,降低了系统的部署难度,缩短了部署时间。微服务地质保障系统架构在唐家会地质保障系统中的开发实践证明:架构的应用改变了现有地质保障类软件的开发模式,通用业务与专业类业务分离,以微服务的形式实现多专业应用集成,便于多团队并行开发,提高工作效率;微服务实现了系统内部各功能之间的高内聚低耦合,不同方法的钻探、物探等专业功能开发可独立完成,使后期运维、修改的可控性大大提高。   相似文献   

青藏高原热喀斯特湖与多年冻土的相互作用          下载免费PDF全文

柯贤敏  欧安锋  王玮  牛富俊  高泽永 《水科学进展》2022,33(4):542-552

为深入理解热喀斯特湖与多年冻土间的相互作用, 本文以青藏高原北麓河盆地典型热喀斯特湖区域为例, 构建考虑热传导和热对流过程的水-冰-热耦合模型, 对热喀斯特湖作用下的多年冻土退化特征及热喀斯特湖的水均衡进行模拟,计算地质环境和气候变暖对热喀斯特湖水均衡和冻土的影响。研究结果表明: 热喀斯特湖周围冻土逐步退化并形成贯穿融区, 导致地下水循环模式发生改变;在地表温度作用下, 形成的活动层厚度为3.35 m;热喀斯特湖在整个模拟时段内表现为负均衡, 其排泄量在285~388 a间显著增加;地层渗透性能决定了热喀斯特湖和生态环境的发展方向;气候变暖加速多年冻土向季节冻土转变。研究结果可为进一步认识寒旱区生态水文过程提供科学依据。  相似文献   

青藏高原地温时空分布及某重大线性工程深部高地温风险分析     

张宁  张文哲  李郎平  兰恒星 《工程地质学报》2022,30(3):708-719

青藏高原地区地质构造复杂,缝合带及断裂、温泉出露等不良地质现象分布较多,易产生局部异常高热源。在明显的地热异常与大埋深的共同作用下,在建的某交通线路极易受到高地温灾害的威胁。本文在整理归纳青藏高原近地表地温分布规律的基础上分析了隧道高地温的成因,依托某交通线路的折多山隧道、拉月隧道等典型深埋长大隧道,对某交通线路的深部高地温风险进行了定量评价,并与国内外其他隧道的高地温风险进行了对比。结果表明:青藏高原近地表地温的分布具有显著的时间变异性及空间分布不均衡性。总体上,从时间上,青藏高原地区近地表地温近50年来呈增高趋势,从空间上,呈从北向南,从西向东增加的趋势;折多山隧道、拉月隧道等典型隧道受不同程度的高地温风险的影响,拉月隧道的高地温风险高于折多山隧道,高风险区的分布与隧道埋深、地质构造等因素相关,在地热异常区,特殊的地质构造是深部高地温的主要成因;最后通过与国内外工程地质背景类似的隧道对比分析认为,某交通线路折多山隧道、拉月隧道等高地温风险在合理的工程措施下总体可控,但需要在规划建设过程中加强深部高地温风险的科学综合防控。  相似文献   

考虑温度效应的延安新区压实黄土全吸力范围持水和渗透特性研究     

张亚国  王幼博  李同录  郭松峰  张勋  梁伟 《工程地质学报》2022,30(4):1148-1156

干旱和半干旱黄土地区的压实土路基、垃圾填埋场黄土盖层等的持水特性和渗透特性均受温度影响。为了探究温度对全吸力范围内压实黄土水力特性的影响规律和内在机制,基于滤纸法和自行研发的小土柱试验装置对不同温度下延安新区压实黄土的土-水特征曲线(SWCC)以及渗透性曲线(HCC)进行测定。结果表明:在黄土SWCC的高吸力段体积含水率随温度升高而减小,低吸力段受温度影响不明显;黄土渗透曲线则是在低吸力段受温度影响显著,温度越高渗透性越强,当土体吸力增大或体积含水率减小至一定值后,温度对土体渗透性的影响可忽略不计。基于此结果,将改进的van Genuchten(VG)模型作为可考虑温度影响的SWCC预测函数,通过拟合实测数据得出温度相关参数并进行验证;对于渗透性曲线,以90 kPa基质吸力为分段点,在低吸力段和高吸力段分别采用统计模型和幂函数进行分段预测,能够得到与实测数据吻合较好的预测结果。  相似文献   

基于深度学习的CZ铁路康定—理塘段滑坡易发性评价   总被引：1，自引：0，他引：1  

王世宝  庄建琦  郑佳  牟家琦  王野  付玉婷 《工程地质学报》2022,30(3):908-919

CZ铁路康定至理塘段地处青藏高原东部边缘,区域内地形地貌多变、地质构造复杂,滑坡灾害极其发育,严重威胁着CZ铁路康定至理塘段的规划建设和未来安全运行。因此,选取高程、坡向、平面曲率、剖面曲率、地形起伏度、地表切割度、地形湿度指数、归一化植被指数、岩性、距断层距离、距河流距离、距道路距离共计12个影响因子构建滑坡空间数据库,采用深度学习的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)模型进行滑坡易发性评价,根据易发性指数将研究区划分为极高易发区(13.76%)、高易发区(14.00%)、中易发区(15.86%)、低易发区(18.17%)、极低易发区(38.21%)5个等级,并与人工神经网络(artificial neural network,ANN)模型进行对比。结果表明,CNN模型的评价精度AUC(0.87)大于ANN(0.84)模型,且极高易发区的频率比值高于ANN模型,CNN模型在本研究区有着更高的预测能力;极高和高易发区主要分布在水系较为发育的地区,沿着雅砻江和其他河流两侧2 km范围内呈带状分布。滑坡易发性评价结果较好地反映了研究区滑坡灾害发育的分布现状,能够为该区的CZ铁路建设和未来安全运行过程中的防灾减灾工作提供科学的依据。  相似文献   

山地旅游景区岩质边坡稳定性分析及其防治措施     

高丙丽  张金厚  廖小辉  张海祥  叶潮永 《工程地质学报》2022,30(4):1316-1324

山地旅游景区中因块体失稳和边坡失稳造成的人员伤亡事件不断发生,严重影响着旅游景区的安全运营。为保障旅游安全,本文以浙江某山地旅游景区进出口边坡为研究背景,通过三维激光扫描仪扫描边坡岩体,结合基于坐标投影法已开发的岩质边坡工程块体稳定性评价及可视化软件(CPG程序)对岩质边坡块体稳定性进行分析,并采用FLAC3D数值分析手段,对岩质边坡整体稳定性进行分析,最后利用有限元分析所提出的相应防治措施。研究结果表明,部分典型块体稳定性系数低于安全系数1.2,且受软弱夹层影响,边坡坡脚处有较大的剪应力及横向应力;钢栈桥最大拉应力区域较小,值均在1 MPa左右。在此基础上,提出清除块体、排水、锚喷、避让等多项综合措施,形成了具有山地旅游景区特色的防治对策。  相似文献