岩石峰后扩容与围压关系的研究

在许多地下巷道工程中，围岩巨大的变形严重影响巷道稳定性。这种大变形如果仅是应力重分布引起的体积膨胀则称为岩石扩容。岩石扩容与侧限压力有内在的联系。通过理论推导和试验分析得出和验证了岩石扩容与围压的关系函数，对稳定性分析和支护设计有较大的指导意义。     

油水井套变地层岩石力学参数反演分析

以套管变形测井资料为基础,利用APDL编制有限元优化模块反演套变围岩力学参数,即可确定套变地层缺失的力学参数,又克服目前套管变形分析多是基于弹性模型,不能进行塑性变形分析的问题。同时在岩石力学参数反演程序中引入莫尔―库伦破坏准则,确定岩层内摩擦角与黏聚力、最大水平主应力和最小水平主应力之间的关系,使反演解具有唯一性。该方法为套变围岩岩石力学参数的确定提供了新方法,并较传统反演方法更为简捷高效。     

二次纤维水泥土力学特性研究

为弥补水泥土材料受压破坏后承载能力迅速衰减的缺陷,借鉴纤维改善水泥基材料性能的方法,以废纸降解获得二次纤维制成的二次纤维水泥土为研究对象,通过无侧限抗压试验分析其抗压强度、变形特征和破坏形态,提出考虑纤维掺量的应力-应变关系,探索水泥土改良新措施及废纸资源利用新途径。结果表明,1)养护28 d时,同样产生1.42%应变时,水泥土强度下降39%,而掺量为2%的二次纤维水泥土强度下降仅为27%,掺入2%二次纤维不仅可以提高水泥土强度0.42%,也可使水泥土达到峰值应力时产生的应变延后1.82%;2)纤维掺量存在一个阈值,当掺量高于阈值时纤维水泥土强度随养护时间的增加而降低,当掺量低于阈值时变化规律则相反;3)掺入2%和4%的二次纤维使水泥土由中部劈裂破坏转变为土体典型的剪切破坏,破坏时保留了水泥土产生裂纹较少,无明显挤压变形等优点。添加二次纤维可以在保持强度的同时减少水泥土工程缺陷,研究结果丰富了纤维水泥土理论,可为水泥土工程应用及基础研究提供参考。     

水泥土统计损伤本构模型研究

为了探索工程实际中水泥固化土的应力-应变关系及水泥土变形规律,参考岩石统计损伤本构模型的思路来构建水泥土统计损伤本构模型。假设水泥土微元强度服从Weibull概率密度分布,并引入初始损伤系数η,建立单轴压缩荷载下水泥土的统计损伤本构模型。根据应力-应变曲线峰值点的极值性进行模型参数求解,分析不同水泥掺量、不同龄期的水泥土累积损伤的扩展过程。通过对水泥土单轴压缩试验数据进行验证与分析发现,随着水泥掺量以及龄期的增加,水泥固化土模型参数η值增大,m值,F_0值减小,表明龄期和水泥掺量能够抑制水泥固化土损伤发展。新建立的水泥土统计损伤本构模型拟合效果较好,并能较好地反映水泥土的应变软化特性,可为水泥固化土的应力分布特点和变形规律研究提供一定参考。