【摘 要】
:
表层喀斯特带岩体的溶蚀洞隙具有数量大、尺寸小、且与结构面密切相关的特点,对其力学特性研究具有重要意义。室内岩石试验难以反映工程尺度岩体的力学行为,而现场试验条件又极其苛刻。随着计算机飞速发展,通过建立等效岩体模型进行模拟试验的方法逐渐成为岩体力学研究的最有效手段之一,而如何建立等效溶蚀岩体模型是数值手段的重要难点。本文首先基于前人研究成果和野外调查分析,在溶蚀率(k)基础上提出“溶蚀均匀系数(u)
论文部分内容阅读
表层喀斯特带岩体的溶蚀洞隙具有数量大、尺寸小、且与结构面密切相关的特点,对其力学特性研究具有重要意义。室内岩石试验难以反映工程尺度岩体的力学行为,而现场试验条件又极其苛刻。随着计算机飞速发展,通过建立等效岩体模型进行模拟试验的方法逐渐成为岩体力学研究的最有效手段之一,而如何建立等效溶蚀岩体模型是数值手段的重要难点。本文首先基于前人研究成果和野外调查分析,在溶蚀率(k)基础上提出“溶蚀均匀系数(u)”量化描述溶蚀岩体特征;其次,借助颗粒离散元程序(PFC2D),提出基于“元胞自动机”的溶蚀算法,建立不同溶蚀发育程度和发育均匀性的等效溶蚀岩体模型;同时,对溶蚀岩体模型进行一系列压缩模拟试验,进而分析了溶蚀岩体力学特性和岩体质量评价方法;最后,以普洒崩塌为例,采用有限差分法软件(FLAC3D),基于Hoek-Brown准则的弹塑性理论探讨了溶蚀斜坡的变形破坏机制,得到如下主要结论:(1)表层喀斯特带(垂直入渗带)中,竖向结构面较水平向溶蚀强,且结构面交汇处溶蚀最为强烈;溶蚀率k随埋深h增加而呈指数衰减,而溶蚀均匀系数u与埋深为负相关关系;溶蚀率函数k(h)中参数a可由基岩面溶蚀率确定,而参数b可由某埋深的平均溶蚀率估算;当假定均匀系数u(h)为线性时,其可由极限溶蚀深度确定。(2)“元胞自动机”溶蚀算法是将岩体的溶蚀过程视为元胞颗粒间状态的转化过程,通过控制状态转化的概率不同来实现节理岩体的溶蚀过程,采用该方法可以实现生成不同溶蚀发育程度和均匀性的等效溶蚀岩体模型。(3)加载条件下溶蚀岩体应力应变曲线多呈多峰波动型,其变形破坏过程分为:溶隙压密、弹性变形、稳定破裂发展、不稳定破裂发展、峰后缓慢软化和峰后快速软化阶段,其中,破坏面剪胀效应下的摩擦是峰后缓慢软化阶段维持岩体强度的关键,而峰后软化阶段破坏面凸起被快速剪断产生再次的声发射峰值,岩体释能而完全破坏;随溶蚀率增加,弹性变形和不稳定破裂发展阶段变短,而不稳定破裂发展和峰后缓慢软化阶段变长;溶蚀岩体内微裂纹首先从溶蚀洞隙或结构面端部出现,并呈与最大主应力方向呈20-30°夹角拓展。(4)溶蚀主要表现为降低节理岩体力学参数,即:单轴抗压强度随溶蚀率增加而呈指数衰减关系,其衰减速率与溶蚀均匀系数呈多项式负相关关系;而变形模量随溶蚀率增加而呈线性衰减关系,衰减速率与溶蚀均匀系数亦呈线性负相关关系;地质强度指标与溶蚀率呈线性衰减关系,而衰减速率与亦呈线性负相关关系;此外,随围压(0.5-5MPa)增加,溶蚀岩体峰值强度呈先增后降的趋势。(5)采用“竖条划分法”可构建任意地形的表层岩溶带;当考虑表层喀斯特带存在时,普洒崩塌滑面倾向于向强度更低的溶蚀带内迁移,导致滑面安全系数大幅度降低(1.77-1.52);煤层M16→M14→M10采空后,从采空区端部竖直向上直至崩塌后缘地表出现剪应力集中,位置与实际拉张裂缝相近,同时,M16和M14采空区端部向上直至坡表岩溶带亦出现剪应力集中,崩塌剪出口处剪应力不断增加,引起崩塌体向临空面方向崩滑。因此,地下采矿和岩溶耦合作用是普洒崩塌的关键因素。
其他文献
地下河是碳酸盐岩地区特有的岩溶水文地质现象,是喀斯特地区中地下水出露的主要形式之一,在岩溶地区,查明地下暗河的空间展布特征是岩溶地区取水、用水以及解决相关环境地质问题的必要条件之一。本次研究是基于2D地质剖面在Geomodeller软件构建大小井3D地质模型,基于3D地质模型提取区域地质、构造数据,综合水文地貌特征数据,划分大小井地下河系统,并分析大小井地下河发育的层位以及岩溶管道空间结构的展布,
继德国“工业4.0”之后,我国也提出了“中国制造2025”战略,这是我国实现制造强国战略的行动纲领。在此基础上,2019年1月国家煤矿安全监察局正式发布了《煤矿机器人重点研发目录》。其中研发矿用物料自动识别、抓取、搬运和码放机器人,具备物料识别定位、路径规划、自主移动、安全避障及远程干预等功能,实现生产物料的按时、按需搬运,提高搬运效率,是煤矿智能装备与技术研究的重点之一。其中,机器人如何能够快速
随着城镇化进程的加快及社会经济的高速发展,大气污染已成为当前社会共同关注的热点问题。气溶胶作为改变地气辐射收支及云滴形成的基本元素,影响着全球气候的变化。气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)作为气溶胶的重要光学特性参数,是大气介质的消光系数在垂直方向上的积分。高精度的AOD不仅可以精确地反映大气污染状况,更能为相关职能部门对大气污染的防范和治理提供基础数据支撑。由于
喀斯特地区于我国西南地区广泛分布,在喀斯特地区公路修建中常需要深切河谷大跨径桥梁建设。特大桥岸坡有高差大、坡角陡等特点,还伴有溶蚀卸荷裂隙发育。这些现象造成建设预算增加,还威胁工程安全。所以对溶蚀卸荷带特大桥岸坡稳定性分析及桥址选取分析具有重要意义。本文以正在修建的贵阳某市政特大桥为例进行分析。大桥全场1260米,桥轴线上最大高差380.2米。由于一味追求跨径最小、投资最小,加上对喀斯特地区地质环
为了解万峰湖水生生物重金属含量特征,于2020年9月前往贵州兴义进行水生生物样本的采集。根据万峰湖特殊的喀斯特地貌环境和河道型水域环境特点,在其上、中、下游以及库区外共选取18个采样点,分别进行了水样、沉积物、水生生物样本的采集。论文探讨了万峰湖水环境、沉积物、水生生物中8种重金属(As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Mn、Zn)含量特征,以及万峰湖水体常规理化因子现状和浮游生物群落结构,对鱼体中
我国是世界上第一大抗生素使用国,然而抗生素大约只有10-20%被生物体代谢,而未被代谢的部分则直接或间接排入水环境中。因此,如何有效去除残留抗生素已成为生命健康和环境保护的研究热点。光催化降解抗生素的显著优势在于稳定性高、成本低、氧化性强和降解效率高等,在环境治理和修复方面引起了广泛的关注。本文选择四环素和磺胺类抗生素为对象。以提高光催化降解抗生素为目的,成功制备磷负载二氧化钛(P-TiO2)和石
土壤微生物在土壤养分循环、能量流动和维持土壤结构等方面具有重要影响。深层土壤可能蕴含大量的微生物资源,然而目前对于深层土壤微生物群落的结构、功能组成和群落构建机制知之甚少。本研究基于中国科学院禹城综合试验站长期观测土壤剖面(深度10 m),分14层(0-0.1、0.1-0.2、0.2-0.4、0.4-0.6、0.6-1、1-1.4、1.4-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7、7-8、8-1
专利是世界上最大的技术信息源,专利文献的内容包含了世界上绝大部分的新技术信息。专利的申请量和授权量成为衡量国家或企业科技发展速度与水平的重要指标之一,通过对专利信息进行有效分析和运用,可大大降低相关产品研发成本,专利对国家或企业而言是兼具经济价值和技术价值的重要战略资源。电网企业日益重视科技创新,结合自身技术研发优势,企业内部形成了大量的专利信息。因此电网企业亟需运用信息化技术,建立一套完整的电网
突发性地质灾害是国内外发生最频繁的地质灾害类型,因其防治难度大、易造成群死群伤和重大经济损失,所以对突发性地质灾害做易发性评价工作,有助于推进防灾减灾的工作进行,可以有效的减少因突发性地质灾害造成的人员伤亡和财产损失。本文以“贵州武陵山区突发性地质灾害防治对策研究”课题为依托,通过资料收集、现场调查、典型突发性地质灾害勘查解剖,对贵州省武陵山区突发性地质灾害及其隐患点的分布规律、形成条件与影响因素
7A52高强度铝合金材料由于力学性能优异、质量轻主要被应用在航空航天、汽车等领域,在满足强度要求的前提下,为了最大限度降低其质量,厚度连续变化的板材焊接在一起是近年来研究的热点。由于激光能量密度高、效率高等特点,成为铝合金材料焊接的较佳选择。但目前铝合金材料激光焊接的研究主要聚焦在等厚板方面,在变厚板激光焊接工艺方面研究较少。本课题以7A52高强度铝合金线性变厚板为研究对象。开展了恒定参数(恒定功