期刊,工程地质学报 2024年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

工程地质学报

中国科学院地质与地球物理研究所

主办单位：中国科学院地质与地球物理研究所

主　　编：王思敬

出版周期：双月刊

国际刊号：1004-9665

电子邮箱：gcdz@mail.igcas.ac.cn

电　　话：010-82998121；82998124

邮政编码：100029

地　　址：北京北土城西路19号中国科学院地质与地球物理研究所

工程地质学报/Journal Journal of Engineering GeologyCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊是我国工程地质学科综合性的高级学术期刊。1993年批准创刊发行，现为季刊，16开本，每期96页，国内外公开发行。《工程地质学报》办刊宗旨是加强学术交流，促进工程地质科学的理论，应用和技术的发展，使工程地质学科更好地为国民经济建设服务。《工程地质学报》着重于理论研究和工程实践的结合。学报主要介绍当前规划、设计和在建国家重点工程的工程地质和地质环境实例及其论证；讨论理论进展和方法创新；讨论在土木、水电、铁路、公路、及矿山建设、城乡规划、地质环境和灾害治理，以及能源和工业采掘等方面的新技术和经营、适用于科研工作者、高校师生和专业工程技术人员参阅。《工程地质学报》由中国科学院地质与地球物理研究所主办，由工程地质力学重点研究室实验室、协同中国地质学会工程地质专业委员会及国际工程地质学会中国国家小组编辑。由中国工程院院士、国际工程地质学会副主席王思敬教授任主编的编委会由国内外知名的工程地质学家和工程师构成。

正式出版

收录年代

考虑长细比的岩土颗粒系统非稳态流动特征研究

黄雨王艺谙王宇杰

1-7页

查看更多>>摘要：砂土等常见岩土颗粒系统在高速流动状态下具有显著的非稳态特征,其剪切速度分布与速度波动特征等均表现出显著的随机性.但目前颗粒系统细观特征对其宏观流动参数的影响尚不明确,针对岩土颗粒流动过程随机性特征参数的研究亟待加强.本文通过离散元环剪单元实验模拟,捕捉不同形状颗粒系统高速剪切流动过程中的宏微观特征.研究结果表明:(1)颗粒形状对系统宏观剪应力有较为显著的影响.颗粒长细比越大,其残余剪应力越大;(2)颗粒系统速度波动的空间分布同时受到剪切速度与边界效应两方面的影响.剪切速度越大,速度波动越大.边界对于颗粒速度波动具有一定的约束效应;(3)颗粒形状对系统速度波动大小有显著影响.颗粒越细长,微观速度波动越小;(4)形状特征对颗粒系统细观接触特征有显著影响.颗粒越细长,其平均配位数越大,出现较大粒间接触力的概率越小.

关键词：

岩土颗粒流高速剪切颗粒形状DEM非稳态

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太原湿陷性黄土微观结构沿剖面变化特征研究

陈轩翌许领魏欣董立...

8-18页

查看更多>>摘要：本研究对山西太原某地不同深度单线法室内自重湿陷后黄土样,通过压汞与扫描电镜观测相结合分析,描述了黄土颗粒、孔隙的形态特征并揭示其随深度的变化规律.得出如下结论:(1)黄土颗粒受风化等作用影响,随深度有细化的趋势.(2)不同深度孔隙稳定性与颗粒形态、颗粒间胶结状态等多因素相关.(3)将孔隙划分为大(＞20 μm)、中(5～20 μm)、小(0.1～5μm)、微(＜0.1 μm)4种尺寸类型.大孔隙不稳定,随深度增加而减少,而微孔隙基本不受土层深度的影响.(4)中、小孔隙范围内,包括不同大小能承受一定荷载的亚稳定孔隙.在一定深度范围内,该孔隙随深度增加由大到小逐级被破坏、转化为更小的孔隙.该范围土层黄土依旧处于亚稳态结构,具有湿陷性.(5)深度增加至土体自重超过最后一级亚稳孔隙的强度界限时,小孔隙被压缩破坏,黄土结构趋于稳定,此深度以下黄土基本丧失湿陷性能.

关键词：

黄土微观结构深度湿陷压汞扫描电镜

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干湿循环与盐溶液作用下红黏土-膨润土混合土体变与渗透特性

朱考飞张可能贺勇

19-27页

查看更多>>摘要：针对红黏土-膨润土混合土材料在干湿循环作用及复杂化学环境下的性能演化问题,开展了盐溶液入渗作用下红黏土-膨润土混合土的干湿循环试验研究,分析了干湿循环次数、膨润土掺入比、盐溶液浓度对压实混合土材料体变特征与渗透特性的影响,并结合压汞试验揭示了试样收缩变形与渗透系数变化的微观机制.结果表明:随着干湿循环次数的增加,压实红黏土-膨润土混合土试样累计收缩变形逐渐增大,收缩趋势随入渗盐溶液浓度的增加而增大;干湿循环过程中试样渗透系数呈先增大后减少的趋势,且随着盐溶液浓度增加而逐渐降低;增大混合土中膨润土掺量可以提高试样化学相容性,减少胀缩变形并减小渗透系数.压汞试验表明,盐溶液入渗及干湿循环作用导致土体孔隙"双峰"分布特征减弱,土体中的大孔数量及孔径减小,小孔略有增多;随着入渗的盐溶液浓度增加,小孔变化不明显,而土体总孔隙率及大孔数量减小,进而导致土体收缩变形增大、渗透系数减小.

关键词：

红黏土膨润土干湿循环渗透系数盐溶液压汞试验

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剑麻纤维-聚丙烯酰胺改良客土干缩开裂试验研究

宋泽卓刘瑾王梓卜凡...

28-38页

查看更多>>摘要：裸露岩质边坡的数量随着基础设施建设规模和数量的不断增大,客土喷播技术作为一种有效的边坡护坡绿化技术可以改善岩质边坡的表层稳定性,但多种因素造成表层土体失水开裂,影响客土喷播的修复效果.针对此问题,采用剑麻纤维和聚丙烯酰胺(PAM)对客土进行改良,开展了不同土层厚度、剑麻纤维和聚丙烯酰胺(PAM)含量条件下干缩开裂试验,研究了不同条件对土体干燥失水、表面裂隙发育的影响,采用微观扫描技术(SEM)对改良后客土的内在结构变化进行了测试.结果表明:随土层厚度增大,改良土蒸发稳定时间有所延长,且土层厚度增大能有效抑制试样表面裂隙的发育.剑麻纤维和PAM的掺入有效延长了黏土蒸发的路径,且随着纤维和PAM含量增加土体蒸发速率逐渐降低,抑制了土体表层裂隙发育.PAM的强吸水性能够降低土体的蒸发速率,纤维的"桥接作用"可以抑制裂隙的扩展,提高土体的整体性.

关键词：

黏土剑麻纤维聚丙烯酰胺干缩开裂微观机理

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块石破碎性质对土石混合体剪切带厚度的影响研究

胡峰祝诗逸王颂朱益军...

39-51页

查看更多>>摘要：土石混合体作为一种典型的浅表层堆积体,常引发不同规模的滑坡灾害.本文通过对比土石混合体在室内大型直剪和离散元(PFC2D)数值模拟直剪条件下剪切带厚度随含石量和上覆压力的变化特征,以期进一步揭示影响土石混合体剪切带厚度的主要控制因素.试验结果显示,室内试验中土石混合体的剪切带厚度主要受含石量的影响,其次为上覆压力,受块石尺寸的影响不明显.剪切带厚度随含石量从0增加到50％时表现为增大的趋势,随含石量的继续增大而表现为减小的趋势.但上覆应力小于200 kPa时,剪切带厚度随上覆应力的增大表现为增大的趋势,但上覆应力超过200 kPa时,其值表现为减小的趋势.然而,在数值模拟计算中,考虑块石不可破碎的情况下剪切带裂纹区域的宽度随含石量和上覆压力的增大表现为持续增大的趋势特征.分析认为,土石混合体剪切中大块石之间咬合后的齿轮带动效应是促使剪切带厚度增大的重要原因,而骨架结构含石量以及高垂直应力下块石咬合部位因高度的应力集中,随后导致的咬合棱角破碎,块石变形被限制在一定的区域内,却抑制了剪切带厚度的进一步增大.相反,在块石不可破碎的数值模拟计算中,高含石量试样内块石可持续的咬合滚动,促使周围的块石也发生变形,进而增大了剪切带的厚度.研究结果有利于揭示土石混合体的剪切变形破坏机制.

关键词：

土石混合体剪切带厚度含石量大型直剪PFC2D

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水化学环境下白垩系五龙组砂岩崩解能量耗散模型

左清军朱盛汤罗圣吴立...

52-63页

查看更多>>摘要：白垩系时期的五龙组砂岩,由于其地层年代新,沉积时间较短,岩石内部胶结作用不完全,因此在水化学环境下极易被侵蚀并发生崩解,进而诱发各种灾害.本文以白垩系五龙组砂岩为研究对象,将其置于不同酸碱度的化学溶液中进行岩石的循环崩解试验.通过试验分析了水化学作用下白垩系五龙组砂岩崩解过程中岩石的耐崩解指数;得到每次循环崩解后,各粒径范围内崩解物质量百分比,基于此分析了岩石在水化学环境下的崩解特性;使用微观观察手段和检测手段探究了崩解前后矿物组分变化及崩解过程中岩石的微观结构演变规律;基于热力学以及断裂力学相关理论,构建崩解过程的能量耗散数学模型.研究结果表明:白垩系五龙组砂岩整体崩解速率先增后减并最终趋于稳定,其崩解物粒径分布较集中,主要在0.25 mm以下;在不同水化学环境下,白垩系五龙组砂岩的崩解强度呈现酸性＞碱性＞中性的差异化特征;将不同崩解循环次数下崩解物颗粒级配分布数据和微观几何结构参数代入能量耗散模型,结合实际情况分析表明岩石崩解能量耗散模型能较好表征岩石的崩解过程.研究成果可为岩石的崩解机制研究提供参考.

关键词：

岩石崩解能量耗散水化学环境干湿循环

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干湿循环作用下岩桥破裂演化及前兆异常定量识别研究

张科李娜

64-73页

查看更多>>摘要：为探究干湿循环作用下锁固段型岩质边坡内部岩桥的破裂演化及前兆异常,对岩桥试件开展不同干湿循环次数下的单轴压缩试验.基于数字图像相关(DIC)技术,实现加载过程中试件全场变形的实时测量,通过求解位移矢量识别裂纹扩展类型.引入协方差矩阵,定量描述应变场多元分量的离散程度,提出一种识别岩桥应变场前兆异常的方法,并分析干湿循环作用的影响规律.研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,岩桥的起裂应力和抗压强度均逐渐劣化.岩桥中裂纹发展时,周围岩石的位移矢量会发生明显的差异,共识别出两种基本裂纹,即张拉裂纹和剪切裂纹.裂纹起裂和贯通所需的轴向应力随着干湿循环次数的增加而逐渐减小.应变场有效方差的演化过程可划分为初始分异、稳定分异和加速分异3个阶段;当剪切裂纹起裂时,干燥状态下的试件有效方差突增,而干湿循环作用后的试件有效方差出现加速增长的态势,均可识别为前兆点.经过干湿循环作用的试件前兆应力水平和时间水平均小于干燥状态下的试件,这是因为干湿循环作用对岩样产生了软化作用.

关键词：

干湿循环作用岩桥数字图像相关位移矢量协方差矩阵前兆

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循环加卸载下黑云母石英片岩的弹性模量与能量演化特征研究

裴润生包含兰恒星黄晓林...

74-85页

查看更多>>摘要：黑云母石英片岩是一种典型的各向异性岩石,为研究其损伤演化规律及各向异性表现特征,针对含0°,45°,90°3种片理角度的试样,开展了等塑性应变循环加卸载试验.结果表明:不同片理面角度试样的破坏模式有所不同,0°片理面试样中的张拉破裂现象与45°片理面中的剪切破坏现象尤为明显.随着塑性应变增加,黑云母石英片岩的弹性模量表现出先强化、后弱化的现象,这一现象在高围压下更为明显.在弱化阶段中,弹性模量演化的转折点与裂纹起裂强度σci稳定时对应塑性应变一致.弹性模量作为岩石损伤劣化过程的评价指标较完整性系数受片理面角度的影响更小.在岩石内部能量演化过程中,耗散能大小与片理面角度的关系为0°＞90°＞45°,耗散能、弹性能下降的速率大小关系为45°＞90°＞0°,其降至稳定时与岩石损伤强度σcd稳定时对应塑性应变一致.该研究借助弹性模量和能量演化规律分析,探究了黑云母石英片岩的损伤演化力学行为.

关键词：

黑云母石英片岩各向异性循环加卸载弹性模量能量

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深部矿山不同埋藏深度岩石拉压力学特性试验研究

李地元罗平框朱志根方旭刚...

86-95页

查看更多>>摘要：岩石的物理力学特性随埋藏深度增大会发生变化.本文以云南某矿山900～1200 m深度范围内4个不同埋藏深度的矿体上下盘围岩(灰质白云岩)为研究对象,开展了不同含水条件下(自然状态和饱水状态)的单轴压缩和巴西劈裂试验,探明深部岩石力学基本物理力学特性随埋深的变化规律.研究结果表明:在研究的深度范围内,岩石基本物理成分组成及结构相似,随着岩石埋藏深度的增加,岩石试样的密度、纵波波速、单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量等均略微增大,而泊松比呈先增大后减小的趋势.含水条件对岩石的力学特性影响显著,不同埋藏深度的岩石试样进行饱水处理后其抗压强度、抗拉强度和弹性模量均明显减小,泊松比显著增大,其中岩石单轴抗压强度对水的敏感性高于其他参数对水的敏感性,各参数对水的敏感性排序为:抗压强度＞弹性模量＞泊松比＞抗拉强度.本研究很好地揭示了深部矿山不同埋藏深度围岩的拉压力学特性变化规律.

关键词：

深部开采深部岩石力学工程地质含水率

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水岩循环对变质砂岩微观结构损伤与宏观力学劣化影响机理研究

曹廷何刘王维顾峰...

96-107页

查看更多>>摘要：为研究水岩循环过程中变质砂岩矿物成分及微观结构变化对宏观物理力学参数弱化的影响,通过水岩循环试验,对变质砂岩微观矿物成分、结构在水岩循环过程中的演化机制及其与宏观物理力学参数相互关系开展了研究.研究结果表明,岩石各项物理力学指标随着水岩循环次数的增加而不断衰减,其衰减速率随循环次数增加而减缓.水岩循环后岩石抗压强度试验表明,应力-应变曲线中初始裂隙压密阶段随着循环次数的增加而出现并且变得明显,岩石试样破坏特征有随着循环次数的增加由剪切破坏向拉张破坏转变的趋势.结合XRD和SEM试验手段对矿物成分及微观孔隙平面面积的变化进行了统计,分析认为绿泥石、云母、斜长石等矿物的水化溶蚀作用以及微观孔隙的水化扩展,是造成岩石损伤的主要原因.因此,提出利用矿物成分劣化度Dm和微观结构劣化度Dc的概念来表达岩石水岩循环微观损伤量化指标,并建立了水岩循环作用下受矿物成分及微观结构影响下的岩石物理力学参数弱化的回归模型.该模型的提出能够为水岩循环下相关物理力学参数的选取提供参考.

关键词：

水岩循环物理力学参数微观结构变化弱化机制岩石损伤特性

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