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黄土高原典型淤地坝溃决的界面促渗与水力激发促溃机制 被引量：1
1
作者 祝艳波 姚俊义 +4 位作者 张宇轩 彭建兵 兰恒星 李福通 田王慧 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期264-277,共14页
黄土高原极端暴雨下淤地坝溃决事件频发,查明淤地坝的防洪标准、显著的界面促渗效应、极端暴雨水力激发下的溃决机制至关重要。为此采用野外调查、现场监测、室内试验等手段开展典型治沟造地小流域淤地坝的水毁溃决机制研究,以揭示淤地... 黄土高原极端暴雨下淤地坝溃决事件频发,查明淤地坝的防洪标准、显著的界面促渗效应、极端暴雨水力激发下的溃决机制至关重要。为此采用野外调查、现场监测、室内试验等手段开展典型治沟造地小流域淤地坝的水毁溃决机制研究,以揭示淤地坝水毁破坏模式、坝体渗流特征、渐进溃决机制。结果表明:(1)典型淤地坝水毁破坏可分为坝体变形与坝体破坏两类。其中坝体变形可分为坝顶沉降、坝坡滑塌两类,坝体破坏可分为管涌式溃坝、滑移式溃坝、漫顶式溃坝3类;(2)淤地坝特殊地质结构诱导了差异的坝坡渗流规律,导致了坝体差异的渐进式水毁破坏特征。疏松坝体易诱导强渗流浸润软化坝体,造成坝顶沉降及坝体渐进滑塌;挖填、堆填软弱界面易诱导优势渗流,造成坝体沿界面软弱带、软弱区产生渗透变形破坏;(3)极端暴雨短时激发了坝体强渗流、快速放大了界面优先流,导致坝体内孔隙水压力激增,渗透力沿界面带快速冲蚀土体使坝坡产生管涌破坏、沿界面区快速冲剪土体使坝坡产生滑移破坏。研究成果从界面促溃角度揭示了黄土高原淤地坝频繁溃决的水力激发机制,为淤地坝高防洪标准建设及关键防溃技术提出提供重要参考。 展开更多
关键词 黄土高原 淤地坝 水毁溃决 界面促渗 水力激发
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岩石开采中V型切口角度对岩石开裂的影响研究
2
作者 高丙丽 陈世豪 +2 位作者 杨聪聪 张新 杨志法 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期120-130,共11页
V型切口角度大小对古洞室岩石开采中石板开裂有不容忽视的影响。以浙江省三门县蛇蟠岛的潜龙洞古洞室群为研究背景,以洞室围岩流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩为研究对象。采用断裂力学理论与室内V型切口断裂试验相结合的方法,通过不同顶角β... V型切口角度大小对古洞室岩石开采中石板开裂有不容忽视的影响。以浙江省三门县蛇蟠岛的潜龙洞古洞室群为研究背景,以洞室围岩流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩为研究对象。采用断裂力学理论与室内V型切口断裂试验相结合的方法,通过不同顶角β和切口角分线与水平方向的夹角α,研究凝灰岩裂纹起裂过程,并深入研究裂纹起裂角与起裂角方向复合应力强度因子之间的关系,判断裂纹面起裂破坏模式。研究结果表明:当V型切口角分线与水平方向成角α为60°、顶角β为20°时为最佳开采角度;古人充分利用了凝灰岩的层节理面特征,使得石板断裂时所施加的力远低于岩石的强度;岩石起裂破坏模式为闭合型。研究切口角度对岩石开裂的影响对非物质文化遗产保护具有重要意义,同时优化了凿孔裂石采石方法,为后续采石工作提供技术支撑,并对后人更理性认识岩石中的平面断层、节理有指导意义,为非物质文化遗产保护提供参考价值。 展开更多
关键词 凿孔裂石采石 V型切口 洞室充水 裂纹扩展 应力强度因子
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考虑堆积结构特征的TBM洞渣力学性质三轴试验研究
3
作者 裴向军 罗璟 董自涛 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第4期697-707,共11页
TBM洞渣因其典型的针片状块石特征,堆置后形成独特的堆积结构,其力学特性与其他土石混合体显著不同。通过倾倒堆积物理模拟和GDS大型三轴试验,揭示了其堆积结构特征,分析了不同含石量和块石定向排列对TBM洞渣变形破坏的影响规律,并探讨... TBM洞渣因其典型的针片状块石特征,堆置后形成独特的堆积结构,其力学特性与其他土石混合体显著不同。通过倾倒堆积物理模拟和GDS大型三轴试验,揭示了其堆积结构特征,分析了不同含石量和块石定向排列对TBM洞渣变形破坏的影响规律,并探讨了其影响机制。结果表明:①TBM洞渣中典型的针片状块石在倾倒堆积过程中易发生滑移,形成具有块石定向排列和正粒序分布特征的独特堆积结构;②TBM洞渣的相对密度随着含石量的增加呈现先增大后减小的趋势,存在一个最优含石量;③随着含石量的增加,TBM洞渣内部结构发生变化,破坏形式逐渐由单一剪切带破坏转变为“X型”共轭剪切带破坏,抗剪强度先升高后降低,出现明显的强度峰值;④TBM洞渣中的针片状块石主要以面-面接触为主,块石间的咬合与嵌套作用较弱,压缩过程中易发生滑动摩擦,从而导致TBM洞渣整体强度较低,压缩变形量较大;⑤随着围压升高,TBM洞渣中块石定向排列的结构特征抑制了块石间的咬合与嵌套作用,限制了强度的增长,导致其劣势逐渐凸显。 展开更多
关键词 TBM洞渣 针片状块石 定向性 含石量 三轴试验
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一种基于弹塑性理论的黄土湿陷评价模型
4
作者 穆青翼 马鹏辉 +2 位作者 何芝远 黄强兵 彭建兵 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
本文搜集文献中78组不同种类饱和/非饱和原状黄土(砂质、粉质和黏质)一维压缩数据,基于弹塑性理论建立湿陷系数计算模型,包括5个容易获取的参数:初始孔隙比、初始含水率、竖向应力、液限孔隙比和塑性指数。首先,选用孔隙比、含水率和竖... 本文搜集文献中78组不同种类饱和/非饱和原状黄土(砂质、粉质和黏质)一维压缩数据,基于弹塑性理论建立湿陷系数计算模型,包括5个容易获取的参数:初始孔隙比、初始含水率、竖向应力、液限孔隙比和塑性指数。首先,选用孔隙比、含水率和竖向应力变量,建立饱和/非饱和原状黄土压缩曲线方程。其次,通过液限孔隙比、塑性指数和初始孔隙比将不同种类原状黄土压缩曲线归一化。最后,基于所建立归一化的压缩曲线方程按照双线法计算湿陷系数。与文献中搜集的200组双线法和110组单线法试验结果对比,模型定性评价原状黄土湿陷程度的准确率在93%以上。从定量角度分析,在轻微、中等和强烈湿陷程度内,模型计算湿陷系数中90%以上数据的绝对误差分别在±0.01、±0.02和±0.05以内,上述精度满足工程中黄土湿陷性定量分析的要求。 展开更多
关键词 黄土 湿陷性 弹塑性理论 定性/定量评价
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地形影响下泥石流灾害链过程模拟及级联效应分析
5
作者 张浩 许斌 +2 位作者 年廷凯 秦胜伍 包晓峰 《水利与建筑工程学报》 2026年第1期212-222,共11页
为了探究地形因素对泥石流运动的影响,厘清复杂地形下泥石流灾害链形成过程和级联效应,采用光滑粒子流体动力学与有限元耦合方法(SPH-FEM),模拟平地、凸地形、凹地形及阶梯地形条件下泥石流运动过程,揭示4类地形条件对泥石流运动速度的... 为了探究地形因素对泥石流运动的影响,厘清复杂地形下泥石流灾害链形成过程和级联效应,采用光滑粒子流体动力学与有限元耦合方法(SPH-FEM),模拟平地、凸地形、凹地形及阶梯地形条件下泥石流运动过程,揭示4类地形条件对泥石流运动速度的影响;进一步考虑拦挡坝的溃决过程,探讨泥石流触发坝体失稳后的泥石流运动过程及其级联放大效应;最后结合深水沟槽实际工程案例,对灾害链过程中泥石流流速与构筑物所受冲击力进行评估,进一步揭示真实地形对灾害链形成过程和级联效应的关键控制作用。结果表明:地形条件显著影响泥石流动力学行为,相较于平地,凸地形加剧泥石流流速,凹地形则导致泥石流快速启动,阶梯地形则通过多次俯冲-缓冲过程促进能量耗散,迟缓了峰值速度;真实地形条件下,深水槽泥石流拦挡坝溃决触发泥石流灾害链,导致泥石流流速提升40%,并产生坝体碎石二次冲击,其冲击力可达浆体的3.7倍,相较于无拦挡坝工况,溃坝工况的冲击力降低了18%,完整拦挡坝可降低流速30%、冲击力20%。研究结果不仅深化了对泥石流动力学参数与地形效应的认识,也为精准预测泥石流灾害影响范围及构建多层级防治工程体系提供参考。 展开更多
关键词 泥石流 灾害链 SPH-FEM耦合方法 地形效应 拦挡坝
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围压影响下矿体顶板页岩力学各向异性与破坏机制
6
作者 曹洋兵 宋涛 +2 位作者 张遂 蔡福明 严强 《福州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期228-235,共8页
以5种不同层理倾角(β)的黔东深部锰矿矿体顶板页岩为研究对象,开展4种围压条件下的压缩试验和试验全过程声发射(AE)监测.结果表明,页岩试样均表现出典型的脆性破坏特征.在相同围压下,页岩压缩强度与弹性模量均随着层理倾角增加而先减... 以5种不同层理倾角(β)的黔东深部锰矿矿体顶板页岩为研究对象,开展4种围压条件下的压缩试验和试验全过程声发射(AE)监测.结果表明,页岩试样均表现出典型的脆性破坏特征.在相同围压下,页岩压缩强度与弹性模量均随着层理倾角增加而先减小后增大,呈U型变化特征,在β=60°附近时均达到最低值.两者的各向异性程度均随着围压的增大而降低,在高围压条件下趋于各向同性.随着层理倾角增大,页岩黏聚力差异较大,呈V型变化特征,在β=0°时黏聚力最大,在β=60°时黏聚力最小,而内摩擦角的变化不明显.基于宏观破坏图和上升角、平均频率等AE参数分析,发现不同层理倾角的页岩在各围压下的破坏机制均为拉-剪复合破坏.其中,剪切破坏的占比为58%~78%,是主要破坏机制.对3种AE特征参数进行页岩破坏可预测性评估,发现累计撞击计数作为预测因子的可预测性较强,为页岩破坏预测提供室内试验尺度的可能性. 展开更多
关键词 页岩 力学各向异性 破坏机制 破坏预测 声发射
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基于机器学习的黄土关键力学参数概率预测统一框架体系
7
作者 宋超 赵腾远 高重阳 《地球科学》 北大核心 2026年第2期386-397,共12页
为实现黄土关键力学参数的准确预测,并合理刻画预测结果的不确定性,提出了基于机器学习方法的黄土关键力学参数概率预测统一框架体系,通过对训练集的预测偏差进行概率分布拟合,进而构建预测结果的95%置信区间,置信区间的大小反映了预测... 为实现黄土关键力学参数的准确预测,并合理刻画预测结果的不确定性,提出了基于机器学习方法的黄土关键力学参数概率预测统一框架体系,通过对训练集的预测偏差进行概率分布拟合,进而构建预测结果的95%置信区间,置信区间的大小反映了预测结果的合理与否.基于随机森林、决策树、极限梯度提升和自适应提升4种方法预测黄土黏聚力,对应的决定系数R^(2)分别达到了0.84、0.75、0.81和0.79,4种方法所构建的95%置信区间包含真正的试验结果的比例均在95%左右.表明通过训练集的预测偏差得到的95%置信区间是相对可靠的,可对预测结果的不确定性进行合理量化.此外,基于上述4种方法可实现黄土黏聚力的相对准确的预测. 展开更多
关键词 黄土 黏聚力 数据驱动 概率预测 偏差 不确定性
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微生物矿化处理铀尾砂强度非均质性分析:试验与模拟
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作者 伍玲玲 胡苏诚 +6 位作者 黄梅钟 胡林 田亚坤 郑槐淼 喻清 韦昌富 张志军 《岩土力学》 北大核心 2026年第2期717-730,共14页
微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)技术因其环境友好性和高效性在铀尾矿库加固领域展现出广阔的应用前景,但加固体的非均质性制约了其工程适用性。为探究MICP处理后铀尾砂强度异质特征,首先... 微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)技术因其环境友好性和高效性在铀尾矿库加固领域展现出广阔的应用前景,但加固体的非均质性制约了其工程适用性。为探究MICP处理后铀尾砂强度异质特征,首先通过响应面试验方法研究了注浆参数对加固体强度及其离散性的影响,然后通过对单一注浆参数下宏观强度的拟合确定了加固体强度的分布规律,最后基于碳酸钙含量与分布测试、扫描电子显微镜-能谱仪(scanning electron microscopy–energy dispersive spectroscopy,简称SEM-EDS)测试及加固体宏观破坏特征等测试结果分析了其强度特性与破坏机制,提出了基于Beta分布的加固参数随机化离散元建模方法,并基于分布特征构造了反映宏观加固效果的胶结状态指标。结果表明:(1)当胶结液浓度为1 mol/L、pH=7时加固效果最优,较高胶结液浓度(≥0.9 mol/L)、与低pH值(≤7)环境可显著提升加固效果;(2)加固体强度呈右偏态分布,Weibull分布(AD=0.773)与对数正态分布(AD=0.32)相较于正态分布(AD=3.616)更符合实际数据特征;(3)加固体破坏表现为渐进式脆性断裂,基于Beta分布的随机化离散元模型能有效模拟其非均质力学行为。研究成果为MICP技术参数优化与工程应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP) 铀尾砂 非均质性 渐进破坏 离散元法
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基于XGBoost及插值优化的岩石JRC预测研究
9
作者 汪钊毅 郑飞 +2 位作者 李芷 安雪锋 莫承龙 《地下空间与工程学报》 北大核心 2026年第1期47-59,共13页
岩石节理粗糙系数(JRC)对岩石节理的力学响应及岩体稳定性有重要影响,可基于节理剖面线几何形态对其进行预测。本研究构建了一种极限梯度提升(XGBoost)和贝叶斯优化(BO)融合的模型(XGBooost-BO),通过岩石节理剖面线的几何特征来预测岩... 岩石节理粗糙系数(JRC)对岩石节理的力学响应及岩体稳定性有重要影响,可基于节理剖面线几何形态对其进行预测。本研究构建了一种极限梯度提升(XGBoost)和贝叶斯优化(BO)融合的模型(XGBooost-BO),通过岩石节理剖面线的几何特征来预测岩石节理剖面线的JRC系数,并研究了样本数和特征指标对准确性和效率的影响。具体包括:(1)采用了公开的112条岩石结构面剖面线数据,使用了多种插值算法扩充样本数据集,比较了基于不同插值算法扩充数据集的预测效果;(2)使用扩充后的样本数据集(共448条,其中336条训练样本,112条测试样本)进行分析研究,并利用SHAP对模型进行分析,采用了可决系数(R^(2))、平均绝对百分比误差(E_(MAPE))、平均绝对误差(E_(MAE))、均方根误差(E_(RMSE))作为模型预测性能指标进行评价。结果表明:XGBoost-BO模型在岩石节理JRC系数预测中表现出了良好的性能;通过插值算法对原始样本数据进行扩充后的XGBoost-BO模型预测精度(R^(2)=0.912 1、E_(MAPE)=0.102 3、E_(MAE)=0.755 7、E_(RMSE)=1.265 3)较原样本数据的预测精度(R^(2)=0.862 7、E_(MAPE)=0.189 5、E_(MAE)=1.3418、E_(RMSE)=1.751 3)更好。 展开更多
关键词 岩石节理粗糙系数 机器学习 可解释人工智能 插值算法 贝叶斯优化
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驻马店市建筑地基地质环境适宜性评价
10
作者 彭福栋 李丁 《地下水》 2026年第1期232-235,共4页
随着社会经济的快速增长,人类工程建设活动与城市地质环境系统被破坏的矛盾日益突出。为使城市规划建设与工程地质环境条件相适应,使土地的工程容量最大化,从而缓解这一问题。本研究通过分析驻马店市建筑地基工程建设地质环境特点,重点... 随着社会经济的快速增长,人类工程建设活动与城市地质环境系统被破坏的矛盾日益突出。为使城市规划建设与工程地质环境条件相适应,使土地的工程容量最大化,从而缓解这一问题。本研究通过分析驻马店市建筑地基工程建设地质环境特点,重点研究工程地质条件-承载力、工程地质条件-特殊土两个主要工程地质问题,指标体系经过专家打分后利用层次分析法进行系统分析和研究,进行综合指数评价,得出驻马店市城市规划区建筑地基地质环境适宜性情况。站在地学视角,将各种因子的影响进行综合评估,建立了一套针对驻马店城市规划区地质环境适宜性评价的指标体系,并对评价的不同建筑适宜性区域提出相应的土地利用建议,以期对驻马店市城市空间开发、工程建设的深度和强度与地质环境协调性适宜性进行综合评价,为城市空间开发利用带来最大收益和最小损失,科学指导城市远期规划,并为城市远期规划用地提供依据和建议。 展开更多
关键词 驻马店市 建筑地基分区 地质环境适宜性 城市用地规划
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老挝某金多金属矿山尾矿库工程地质特征研究
11
作者 王亚明 王洪峰 刘国良 《地下水》 2026年第2期222-224,共3页
针对老挝某金多金属矿山新建尾矿库的现状地质条件展开调查研究,首先根据地质调查与钻探揭露其地层岩性,分析其地层分布、岩土体特性和地质构造,并利用各种实验分析岩土层的物理力学和岩体质量等级,得到了库区持力层参数,分析各岩组的... 针对老挝某金多金属矿山新建尾矿库的现状地质条件展开调查研究,首先根据地质调查与钻探揭露其地层岩性,分析其地层分布、岩土体特性和地质构造,并利用各种实验分析岩土层的物理力学和岩体质量等级,得到了库区持力层参数,分析各岩组的特征及岩土层渗透性,评价了尾矿库库区的渗漏性。通过对工程区的各岩土层的物理力学指标、地层分布、尾矿库不良地质作用等指标开展调查和试验,表明该尾矿库区处于稳定状态,分析库区的破碎岩土层对渗漏性的影响,设计时需考虑采取的防渗漏措施。 展开更多
关键词 尾矿库 工程地质特征 地基土
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巫山段岸坡水岩劣化特征及危岩失稳破坏模式 被引量：3
12
作者 刘新荣 罗新飏 +4 位作者 郭雪岩 周小涵 王浩 许彬 郑颖人 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期240-257,共18页
消落带干湿循环,江水、地下水的渗流、溶蚀等现象表明三峡库区长期处于频繁的水活动环境中。在复杂的水文地质环境下,巫山段岸坡内形成多处危岩体,存在较大发生地质灾害的可能性。本文主要对三峡库区巫山段岸坡危岩进行了实地调研,结合... 消落带干湿循环,江水、地下水的渗流、溶蚀等现象表明三峡库区长期处于频繁的水活动环境中。在复杂的水文地质环境下,巫山段岸坡内形成多处危岩体,存在较大发生地质灾害的可能性。本文主要对三峡库区巫山段岸坡危岩进行了实地调研,结合调研结果与地质资料,明确了该段内的水岩劣化特征、岸坡危岩分布及类型、危岩稳定性影响因素和失稳破坏模式。结果表明,段内消落带具有明显的水岩物理、化学、应力劣化特征,且3类水岩作用共同影响着消落带的形态、强度以及岸坡的稳定性。巫山段岸坡危岩的形成主要受到地质结构因素、环境因素与时间效应的综合影响,危岩类型可概化为塔柱状、板状、楔形状、排柱状4类。岸坡危岩稳定性关键影响因素主要为消落带岩体劣化、软弱夹层、后缘深大裂隙、库水诱发地震与其他环境因素,与水岩劣化作用联系紧密。提出了4类岸坡危岩失稳破坏模式:基座溃屈型、滑移型、倾倒型(渐进倾倒)、溶蚀坠落型,并对巫山段岸坡危岩的防治措施提出一定的建议。 展开更多
关键词 三峡库区 岸坡危岩 水岩劣化 失稳破坏 灾害防治
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中更新世黄土的湿陷特性及其湿陷预测模型 被引量：2
13
作者 付昱凯 李广林 +2 位作者 李同录 张子然 刘贺 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第1期159-166,共8页
间歇性的地表灌溉或工程运营引起的长期地表渗漏,会导致深层中更新世(Q_(2))黄土的增湿变形,进而影响构建筑物安全。为了预测Q_(2)黄土的湿陷变形特性,对陕西泾阳原状Q_(2)黄土进行了多个含水率下的高压固结试验,得到不同含水率及压力... 间歇性的地表灌溉或工程运营引起的长期地表渗漏,会导致深层中更新世(Q_(2))黄土的增湿变形,进而影响构建筑物安全。为了预测Q_(2)黄土的湿陷变形特性,对陕西泾阳原状Q_(2)黄土进行了多个含水率下的高压固结试验,得到不同含水率及压力下的湿陷系数,并基于试验结果,在δ_(s)-lgp半对数坐标系中,利用线性及Lorentz型函数构建Q_(2)黄土湿陷系数的压力相关模型,然后基于模型参数与含水率相关性,建立湿陷系数与压力和含水率的二元函数三维模型。试验结果表明:随着荷载的增大,黄土的湿陷系数在δ_(s)-lgp半对数坐标系中均呈现出线性缓增-骤增-峰值-减小的变化趋势,且各含水率下缓增-骤增阶段的分界压力不随含水率的变化而改变,均为饱和状态压缩曲线的结构屈服压力;各含水率下峰值湿陷系数和对应的压力均随含水率的增大逐渐减小。建立的湿陷系数模型能较好地描述Q_(2)黄土高压力范围内各含水率下湿陷系数随压力的变化,可用来预测Q_(2)黄土在不同含水率和荷载下的湿陷系数,对深厚层Q_(2)黄土的浸水、增湿湿陷评价具有实际意义。 展开更多
关键词 中更新世黄土 湿陷变形 湿陷系数 压力 含水率 湿陷模型
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水岩-应力松弛耦合作用下泥岩多尺度劣化机制 被引量：1
14
作者 王宇 闫亮 +1 位作者 茆苏徽 陈涛 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期845-857,共13页
为探讨水岩-应力松弛耦合作用劣化机制,将自研的水岩耦合试验装置搭载于RMT-150C岩石力学试验平台,开展了不同松弛应变水平下的水岩-应力松弛特性试验及单轴压缩破坏试验,并结合核磁共振测试、SEM电镜扫描和溶液参数测试进行不同损伤状... 为探讨水岩-应力松弛耦合作用劣化机制,将自研的水岩耦合试验装置搭载于RMT-150C岩石力学试验平台,开展了不同松弛应变水平下的水岩-应力松弛特性试验及单轴压缩破坏试验,并结合核磁共振测试、SEM电镜扫描和溶液参数测试进行不同损伤状态下的泥岩宏-细-微观结构特征劣化规律分析。研究结果表明:(1)泥岩在水岩耦合作用下的应力松弛表现为典型的非完全衰减松弛,包含快速、减速及稳定松弛3阶段。(2)水岩-应力松弛过程中,水岩作用对微小孔数量增多起主导作用,而应力松弛使得微小孔迅速发育连通,向中、大孔隙转化;水岩-应力松弛作用导致泥岩细观结构由平整、致密、孔洞裂隙少向凹凸不平、松散、孔洞裂隙发育转化。(3)水岩-应力松弛过程中,浸泡溶液的pH值、TDS值及各离子浓度变化规律基本表现为随时间先增大后稳定,表明水岩-应力松弛耦合作用初期,水化反应剧烈,矿物颗粒溶蚀、水解程度高,随后水化反应放缓进入稳定状态。(4)水岩-应力松弛过程中,泥岩劣化由微-细-宏观尺度层层递进并相互影响,为此探讨建立了宏-细-微观劣化机制。 展开更多
关键词 岩石力学 泥岩 水岩-应力松弛 劣化机制
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考虑土拱效应的渗流作用下砂漏型岩溶塌陷机理 被引量：2
15
作者 高旭 吴诗 +2 位作者 晏鄂川 熊启华 陈诺 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期164-172,共9页
渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和P... 渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和PFC(particle flow code)-CFD(computational fluid dynamics)耦合数值试验探索塌陷破坏的宏细观力学机理,并构建渗流作用下漏砂启动的土拱极限平衡力学评价模型。结果表明:(1)物理模型试验和数值模型试验得到的陆家街塌陷临界水位差分别为7.2 m和8.0 m,误差约10%,漏砂启动后砂层底部孔隙水压力骤降,地表沉降增加;(2)在到达临界水位差之前,岩溶开口处砂层流速增大而孔隙水压力减小,土拱水平应力、竖向应力以及侧压力系数增大,且水力梯度增大速率明显大于侧压力系数;(3)所构建的渗流作用下土拱极限平衡模型表明,随着水位差增加,土拱中致塌力和抗塌力都在增加,但致塌力增大更明显。研究结果对提高砂漏型岩溶塌陷防灾监测水平具有重要意义。 展开更多
关键词 二元结构覆盖层 砂漏型岩溶塌陷 渗流作用 临界水位差 土拱效应
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化学溶液作用下红层泥岩崩解特性与驱动机制 被引量：1
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作者 凌斯祥 冯俊杰 +5 位作者 李晓宁 张杰 张国栋 黄世光 巫锡勇 冯宇淞 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期106-122,共17页
为研究红层泥岩在化学溶液作用下的崩解特性与驱动机制,本文以川中盆地侏罗系红层泥岩为研究对象开展了pH=3、5、7、10、12条件下的室内静态浸泡崩解试验,综合采用耐崩解性指数(I_(dN))、崩解小颗粒指数(L_(dN))、分形维数(D_(s))、崩解... 为研究红层泥岩在化学溶液作用下的崩解特性与驱动机制,本文以川中盆地侏罗系红层泥岩为研究对象开展了pH=3、5、7、10、12条件下的室内静态浸泡崩解试验,综合采用耐崩解性指数(I_(dN))、崩解小颗粒指数(L_(dN))、分形维数(D_(s))、崩解比(D_(r))、标准基础熵(S_(b))、表面能耗散定量刻画红层泥岩崩解过程、程度及其变化规律,引入红层泥岩崩解的微观结构、水离子变化和能量耗散,揭示红层泥岩崩解的驱动机制。结果表明,崩解循环初期,中性溶液以0.075~1.25 mm小粒径颗粒为主,碱性溶液以1.25~5 mm中等粒径颗粒为主,而酸性溶液的2~10 mm粗颗粒含量较大;崩解循环中后期,碱性溶液更易崩解形成较多<0.075 mm细颗粒,而酸性溶液则需要更多崩解循环次数才能形成更多细颗粒。岩石崩解指标中,分形维数(D_(s))最适用于描述红层泥岩崩解,其次为标准基础熵(S_(b)),可更为全面描述红层泥岩崩解物颗粒分布特征。基于能量耗散理论,酸碱溶液对红层泥岩崩解新增表面能(ΔW)影响较大,且酸碱性越强其能量耗散震荡亦越大,厘清了红层泥岩在不同pH值溶液浸泡下崩解初期的崩解强度为:中性>碱性>酸性,但崩解中后期的崩解强度已转变为:碱性>酸性>中性。红层泥岩崩解主要受颗粒连接弱化、矿物裂隙扩张和内部膨胀的物理驱动机制,矿物溶蚀、离子交换与离子吸附的化学驱动机制造成。 展开更多
关键词 崩解指标 崩解特性 红层泥岩 浸水-失水循环 能量耗散 崩解驱动
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海相软土无侧限抗压强度曲线类型分类及影响因素 被引量：1
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作者 苟富刚 龚绪龙 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期20-28,共9页
无侧限抗压强度是岩土设计中的一种代表性强度。基于连云港地区186组海相软土无侧限抗压强度试验(UTC),对其应力-应变曲线类型进行了分类统计,探讨了影响应力-应变曲线的因素。研究结果表明:应力-应变曲线类型可以归为3个类型。Ⅰ类曲... 无侧限抗压强度是岩土设计中的一种代表性强度。基于连云港地区186组海相软土无侧限抗压强度试验(UTC),对其应力-应变曲线类型进行了分类统计,探讨了影响应力-应变曲线的因素。研究结果表明:应力-应变曲线类型可以归为3个类型。Ⅰ类曲线为软化型,具有明显的轴向应力峰值,Ⅰ类曲线数量占比27%;Ⅱ类曲线为稳定性,不具有明显的峰值,一般应变大于15%后轴向应力才趋向一个定值,Ⅱ类曲线数量占比35%;Ⅲ类曲线为应变硬化型,应变大于20%时轴向应力还没有收敛趋势,Ⅲ类曲线数量占比38%。振动可以促使应力-应变曲线类型由Ⅰ型逐渐转化为Ⅲ型,且破坏应变随着振动时长的增加而变大,无侧限抗压强度数值逐渐减小。取样器类型也对曲线类型有显著影响,Ⅰ类曲线中采用薄壁获取样品的占比90%,厚壁获取样品仅占比10%。K_(0)固结预处理可以恢复土体地应力,促使曲线类型由Ⅱ、Ⅲ型转化为Ⅰ型,获取的抗剪强度接近原位试验获取的土体抗剪强度,且随着取样深度的增加,进行土体应力恢复效果越明显。 展开更多
关键词 无侧限抗压强度试验 应力-应变 K_(0)固结 薄壁取样器 抗剪强度
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法向循环荷载下细颗粒氯盐渍土剪切特性研究
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作者 侯娟 张宸 +2 位作者 张金榜 马艳霞 张吾渝 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期898-907,共10页
为了研究法向循环荷载作用下盐渍土的剪切性能,本文针对青海地区的细颗粒氯盐渍土,开展了一系列法向循环荷载下的大型直剪试验。研究了初始含水率、静荷载、法向循环荷载初始应力、循环幅值和循环频率等对细颗粒氯盐渍土剪切特性的影响... 为了研究法向循环荷载作用下盐渍土的剪切性能,本文针对青海地区的细颗粒氯盐渍土,开展了一系列法向循环荷载下的大型直剪试验。研究了初始含水率、静荷载、法向循环荷载初始应力、循环幅值和循环频率等对细颗粒氯盐渍土剪切特性的影响。研究结果表明,含水率对细颗粒氯盐渍土的残余强度具有显著地影响。当含水率非常接近最优含水率时,细颗粒氯盐渍土仅出现微小的裂隙。但是,当含水率低于最优含水率时,细颗粒氯盐渍土在剪切初期会出现较多的裂隙,但在剪切后期裂隙会减少。当含水率高于最优值时,细颗粒氯盐渍土整体剪切界面会出现团粒状土样,团粒间裂缝较大,且土体抗剪强度明显下降。细颗粒盐渍土出现细小裂隙后随上覆动荷载迅速扩展,进而导致细颗粒盐渍土路基产生不均匀沉降。法向循环荷载作用下,较小的荷载频率仅对细颗粒氯盐渍土的残余强度有较明显地影响。但是,较大的荷载频率对细颗粒氯盐渍土的峰值强度和残余强度均有较明显的影响,且随着荷载频率的增大而增大。高循环荷载幅值下,细颗粒氯盐渍土的峰值剪切强度较静载有所增高。但低频率和低幅值的法向循环荷载会明显地降低细颗粒氯盐渍土的抗剪强度。同时,颗粒的重分布导致剪切应力峰值与法向应力峰值之间存在一个时间差。颗粒大小和级配影响时间差,进而影响法向循环荷载下土体的剪切性能。该研究结果可为细颗粒氯盐渍土的路基设计和施工提供理论指导和施工技术指标。 展开更多
关键词 氯盐渍土 剪切强度 交通荷载 含水率
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不同含石量条件下TBM渣料剪切特性研究
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作者 罗璟 董自涛 +5 位作者 裴向军 时幸幸 杨沛璋 刘卓 李鹏 贾杰 《工程地质学报》 北大核心 2025年第4期1280-1293,共14页
TBM渣料主要由细砂和针片状碎块石组成,属于不良级配土,含石量变化大,土体结构独特,变形强度特征有别于其他类型的土石混合体。本文依托喜马拉雅东部多雄拉隧道TBM弃渣场,通过现场调查和三维激光扫描技术量化渣料形状和结构特征,提出适... TBM渣料主要由细砂和针片状碎块石组成,属于不良级配土,含石量变化大,土体结构独特,变形强度特征有别于其他类型的土石混合体。本文依托喜马拉雅东部多雄拉隧道TBM弃渣场,通过现场调查和三维激光扫描技术量化渣料形状和结构特征,提出适用于TBM渣料的离散元直剪模型构建方法,结合室内大型直剪试验和PFC^(3D)离散元数值模拟,揭示不同含石量条件下TBM渣料宏观力学规律和细观变形破坏机制。研究结果表明:TBM渣料中碎块石形状近似于刀盘状、条棒状和圆盘状,在人工堆置过程中,碎块石长轴方向与水平面之间的夹角主要分布在0°~20°,土体结构表现出显著的空间定向性;随着含石量的增加,TBM渣料结构由悬浮密实型结构向骨架密实型结构过渡,最终转变为骨架空隙型结构,块石颗粒间咬合、嵌套、自锁作用显著增强,块石旋转自由度大大受限,其宏观变形特征由“剪缩”向“剪胀”转变,抗剪强度及其指标均呈现出先缓慢增长再轻微降低,最后大幅度提升的趋势,其内部颗粒运动形式由“土石联动”向“土绕石”转变,力链数量线性减少,平均力链强度增长幅度逐渐加大,强力链逐渐在模型内部起到支撑作用,整体上剪切带从“S”型分布逐步趋近于呈“一”字型分布,剪切带厚度明显变薄。研究成果将弥补当前对针片状土石混合体研究的不足,为TBM弃渣场稳定性分析和风险评价工作提供理论支撑。 展开更多
关键词 TBM渣料 针片状块石 含石量 直剪试验 离散元 三维激光扫描技术
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减围压路径下中溶盐对结构性黄土强度的影响分析
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作者 郅彬 王尚杰 +2 位作者 王成 李睿妮 白鹤 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期866-874,共9页
为研究特定应力路径下含盐量对结构性黄土强度的影响,本文对不同含盐量(0,0.1%,0.2%和0.5%)的原状黄土进行了室内土体减压三轴(RTC)试验和微观电子显微镜(SEM)试验。通过分析微观孔隙结构变化和三轴试验的应力-应变曲线,研究了结构性黄... 为研究特定应力路径下含盐量对结构性黄土强度的影响,本文对不同含盐量(0,0.1%,0.2%和0.5%)的原状黄土进行了室内土体减压三轴(RTC)试验和微观电子显微镜(SEM)试验。通过分析微观孔隙结构变化和三轴试验的应力-应变曲线,研究了结构性黄土的强度变化规律。结果表明:中溶盐含量会对结构性黄土土体内部结构重分布造成一定影响。在围压较低时,围压降低至0所需时间较短,应力-应变曲线只表现出上升段,而在100 kPa和200 kPa围压条件下,试样表现出应变软化的特性,达到400 kPa的中高围压时,试样又表现出应变硬化,并且随着含盐量的增大软化效果逐渐减弱。基于二元介质理论,修正了结构性黄土的强度准则,提出适用于减围压路径下中溶盐含量作用的结构性黄土强度准则。 展开更多
关键词 结构性黄土 减围压三轴试验 中溶盐 二元介质 强度准则
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