裂隙岩体渗流应力耦合机制研究

天然岩体中存在着大量的孔隙和裂隙。这些缺陷不但大大改变了岩体的力学性质（变形模量及强度参数降低、岩体呈各向异性等）,也严重影响了岩体的渗透特性。裂隙岩体的渗流场受应力环境的影响很大,而渗流场的改变反过来又对应力场产生影响．这种相互影响称之为渗流应力耦合作用。在裂隙岩体中进行隧道开挖,由于开挖卸荷一方面使地下水排泄有了新的通道,加速了水循环,破坏了原有的补给一运移一排泄系统的平衡;另一方面,造成围岩应力重新分布,部分结构面由于增压闭合,导致部分岩体卸荷松弛或产生剪切滑移,人为破坏了原有的地下水渗流条件,使得隧洞自身成为地下水以不同形式（渗出、滴流、股流及大范围突水等）向外排泄的地下廊道,形成突水灾害。     

采用赫尔-肖氏薄板开展向源侵蚀过程的动态可视化研究（英文）

目的：粉土、粉（细）砂土承压含水层中的盾构隧道出现渗漏时,土颗粒会在渗流力作用下液化悬浮并随地下水涌入隧道,致使隧道外土层在高速水流侵蚀下快速流失,引起隧道受力模式改变,进而造成衬砌结构的连续破坏（损）甚至垮塌。特别地,当渗漏点位于隧道底部时,侵蚀过程类似于水利大坝中的向源侵蚀,即逆着水流方向在隧道结构底部产生侵蚀空腔,从而导致隧道底部因失去土层支撑而产生大范围沉降和错台。为研究盾构隧道结构底部某点处由径向水流（水流向漏点汇聚）引起的向源侵蚀过程及侵蚀区形态,本文采用物理学中的经典装置,即赫尔-肖氏薄板,开展一系列可视化的模型试验,研究了水流速度及试样厚度对侵蚀过程及侵蚀形态的影响,以加深对向源侵蚀机制的理解。创新点：1.研制了用于研究汇聚流下向源侵蚀过程的赫尔-肖氏薄板仪器;2.清晰地捕捉了向源侵蚀动态发展过程;3.揭示水流速度及试样厚度对侵蚀过程及侵蚀形态的影响。方法：1.采用恒流速试验,模拟瞬间施加水流下的向源侵蚀过程;2.通过数字图像处理技术,定量描述向源侵蚀动态发展过程;3.通过调整板间距及入流速度,分析试样厚度及水流大小对侵蚀过程及形态的影响。结论：1.瞬时恒流下的向源侵蚀...     

离散元法模拟研究加载路径对预制裂缝岩石试样裂纹扩展特性的影响（英文）

目的：结构面是岩体的重要组成部分,其对岩体工程结构的变形和失稳有着重要的影响。本文旨在探究加载路径和围压对预制裂缝试样裂纹扩展和强度的影响,揭示不同加载路径下含预制裂缝岩石试样的微观破坏机理。创新点：1.设计可以模拟各种工程场景（如隧道、边坡开挖）下应力状态变化的加载路径,包括轴向加载试验、围压卸载试验和围压卸载伴随的轴向加载试验;2.研究试样裂纹扩展路径及其与加载路径和围压的关系;3.通过对局部应力集中和裂纹类型的分析,探讨影响断裂过程的微观机制。方法：1.基于试验数据,开展离散元模拟参数校准,实现对岩石试样宏观力学参数的再现（表3和图4）;2.基于校准获得微观参数,并开展三种加载路径下预制裂缝岩石试样数值模拟试验,获得加载路径与围压对试样裂纹扩展的影响（图5～12）;3.通过分析试样加载过程的应力分布以及微裂纹类型的占比,获得预制裂缝试样裂纹扩展的微观机理（图13～16）。结论：1.预制裂缝岩石试样加载过程中,裂纹扩展路径与轨迹受围压与加载路径的共同作用,围压的增大降低了加载路径对裂纹扩展的影响。2.加载过程中,不同类型裂纹的产生主要与不同局部应力的集中有关;在轴向加载条件下,会出...     

题目：圆形纤维增强塑料缠绕混凝土柱在持续轴向压缩下的面向设计的模型分析

目的：在实际工程服役过程中,纤维增强塑料（FRP）约束混凝土柱在遭遇极限荷载前往往已经经历了长时间的轴压荷载作用。因此,相比其短期力学性能,本文旨在研究FPR约束混凝土柱在长期荷载作用后的力学性能。创新点：1.考虑长期轴压荷载作用,提出一种轴压作用下圆形截面 FRP 约束混凝土柱的长期变形分析模型;2.提出了长期轴压作用后的FRP约束混凝土本构模型,从本构关系的角度描述两个方面的影响机理。方法：运用混凝土和FRP徐变的长期变形分析迭代计算方法（图3）。结论：1.提出的长期变形分析模型实现了对FRP约束混凝土柱任意目标时刻的应力和应变状态的高效、准确预测;2.将提出的本构模型嵌入有限元软件中,有效地实现对长期轴压作用的考虑;3.基于OpenSees有限元软件,验证了长期变形分析模型和本构模型的有效性和准确性。