首页期刊导航|工程地质学报
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
工程地质学报

中国科学院地质与地球物理研究所

王思敬

双月刊

1004-9665

gcdz@mail.igcas.ac.cn

010-82998121；82998124

100029

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

    基于离散元法的岩石颗粒破碎宏微观力学行为研究

    程威顺余方威雷震
    2130-2142页
    查看更多>>摘要：本研究旨在深入探究岩石颗粒破碎的宏观力学行为与微观作用机理之间的联系.基于离散元法通过岩石颗粒压缩数值试验,系统研究了在复杂条件下(包括加载速率、颗粒粒径、子颗粒黏结强度和颗粒孔隙率)岩石颗粒的压缩破碎行为.研究表明:随加载速率、子颗粒黏结强度增加,颗粒破碎强度呈增加趋势;随颗粒粒径尺寸、孔隙率增加,颗粒破碎强度随之减小;阐明了岩石颗粒破碎全过程宏观力学行为(应力-应变行为与破碎现象)与微观作用机理(力链演化、黏结键断裂损伤、微裂缝发展)存在互馈演化关系,构建了岩石颗粒破碎的宏观力学行为与微观作用机理之间的内在联系与演化机制.此外通过监测颗粒压缩过程中的细观能量,揭示了压缩过程能量转换的特征,当颗粒完全破碎时,应变能完全释放,伴随着耗散能的急剧增加,岩石材料表现出明显的脆性特征.本文研究结果有助于深入理解岩石颗粒破碎全过程宏微观力学行为,对工程实践应用具有重要意义.

    离散元法岩石颗粒压缩试验颗粒破碎宏微观力学行为

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    干湿循环作用下花岗岩动态力学性质研究

    陈能远崔易仑杨绥院许江波...
    2143-2151页
    查看更多>>摘要：为研究干湿循环对花岗岩动力特性的影响,对经历不同干湿循环次数的花岗岩进行SHPB试验.比较了不同干湿循环次数下花岗岩的应力-应变曲线、应力时程曲线形态,分析了不同干湿循环次数条件下弹性模量、峰值强度、应力增长速度的变化规律.结果表明:(1)花岗岩的动态单轴抗压强度、动态弹性模量和比能量吸收(SEA)均与干湿循环次数有关,且呈指数变化.(2)在干湿循环过程中,花岗岩的动态单轴抗压强度最大幅度降低了 44％,动态弹性模量最高降低45％,比吸收能量最高降低46％.(3)花岗岩的应力增长率随干湿循环次数的增加而降低,与未干湿循环相比,干湿循环的应力增长率最高降低了 56％.(4)随着干湿循环次数的增加,能耗比逐渐降低,干湿循环较未进行干湿循环耗能比下降18.7％.(5)随着干湿循环次数的增加,反射能量基本保持不变.(6)透射能量随干湿循环次数的增加而缓慢增加,与未干湿循环相比,干湿循环中的透射能量增加幅度最大达70.1％.

    干湿循环SHPB试验动态单轴抗压强度动力弹性模量比能量吸收值

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    湖南福寿山蚀变花岗岩的工程地质特征及其蚀变程度评价

    任明浩邓雅丽袁广祥董金玉...
    2152-2165页
    查看更多>>摘要：花岗岩因良好的物理力学性质,在水利工程中多被选作坝基,但热液蚀变作用可引起深部花岗岩岩体矿物组成、结构构造、化学成分和物理力学性质发生显著变化.因此,研究深部花岗岩体的热液蚀变特征对水利工程具有重要意义.湖南福寿山作为平江抽水蓄能电站库区,库区范围广泛出露晚中生代花岗岩,主要岩石类型为二长花岗岩.工程勘察表明,该花岗岩岩体内部发生了不同程度的黏土化和绿泥石化蚀变,且蚀变程度具有明显的分带性.本论文通过研究不同蚀变程度花岗岩的矿物组成、地球化学成分和力学指标,查明福寿山花岗岩黑云母发生了强烈的绿泥石化;长石蚀变为黏土矿物,含量最高可达30％～40％,以高岭石和蒙脱石为主.随距离硐口深度的增加,花岗岩风化强度逐渐减弱.深部岩石蚀变主要受结构面控制,在结构面两侧形成一定宽度的蚀变带.强风化花岗岩力学参数显著劣化;随着硐深增加,岩石的力学性质随风化程度降低整体呈现增强趋势,但在结构面两侧的热液蚀变带中明显降低;硅化作用可增强岩石点荷载强度,但会导致岩石纵波波速及回弹值降低.结合研究区蚀变岩体的宏观特征及镜下矿物特征等定性内容和权重分析法计算得到的岩体蚀变程度定量评价指标,本文建立了花岗岩岩体蚀变程度的分类标准.本文提供的蚀变程度影响福寿山花岗岩岩体质量的评价方法,可以为抽水蓄能电站工程施工和决策提供科学依据.

    蚀变花岗岩风化作用热液蚀变工程地质特征蚀变程度评价

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    冲击荷载作用下花岗岩损伤与渗流特征演化规律

    徐帅陵刘晓忠李志华王强...
    2166-2174页
    查看更多>>摘要：爆破振动是影响岩石构筑物稳定性和渗流特性的主要因素之一.本文针对爆破振动对地下水封油库围岩渗透性影响机制科学问题,结合霍普金森杆试验和岩石三轴渗流试验,开展了系统研究,分析了冲击荷载作用下花岗岩渗透性演化规律.通过现场获取典型花岗岩试样,并开展霍普金森压杆试验,研究了不同冲击速度和冲击循环次数下的花岗岩损伤演化规律;对于冲击损伤后的试样开展三轴渗流试验,研究了不同损伤量和水头差下花岗岩渗透性的演化规律.研究表明:花岗岩损伤量随冲击速度和冲击次数增大而增大.花岗岩破坏形态随损伤量增长依次经历无明显破坏(0＜D≤0.1)、边缘崩落(0.1＜D≤0.16)和裂隙贯通破坏(D＞0.16)3个阶段.当损伤量小于0.16时,花岗岩破坏程度较低,花岗岩等效渗透系数小于1.4× 10-9cm·s-1并随损伤量增长呈指数型缓慢增长.随着损伤量不断增长,花岗岩破碎明显,甚至出现贯通裂隙,此时花岗岩等效渗透系数以数量级为单位急剧增长.论文研究成果明确了冲击荷载作用下花岗岩损伤程度与地下水位对花岗岩渗透性的影响规律,可为研究爆破施工扰动对地下水封油库水封可靠性分析提供理论依据,并为类似工程提供参考.

    地下水封油库花岗岩冲击荷载花岗岩动力损伤花岗岩渗透性

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    单矿物石英岩高温损伤破裂机理细观研究

    彭潇周剑张路青杨志法...
    2175-2187页
    查看更多>>摘要：基于颗粒离散元计算架构建立单矿物石英岩的颗粒簇模型(grain based model,GBM),以石英岩微裂纹发展规律为约束优化矿物模型的弹性模量及其边界强度参数,开展热-固耦合下石英岩的高温损伤及强度劣化细观机理研究,获得以下结论:(1)优化矿物弹性模量及其边界强度参数后可很好地再现石英岩高温作用下微裂纹演化规律:首先从石英晶粒边界萌生,逐渐扩展至晶粒内部,最终形成裂纹网络.(2)单轴压缩模拟中石英岩弹性模量随温度的升高总体上呈现出先增大后减小的趋势,泊松比表现为先减小后增大,且泊松比较弹性模量对热损伤表现出更高的敏感性.(3)随着温度的升高,石英岩单轴压缩过程中微裂纹的离散性增加,破坏模式从多斜面剪切破坏逐渐转变为无明显宏观裂纹的分散式拉伸(劈裂)破坏.(4)岩石的力学强度劣化规律与其本身的致密性及矿物成分、含量密切相关,与花岗岩相比石英岩热损伤温度阈值高,约为200 ℃.(5)3种不同石英含量的岩石的热损伤结果表明:矿物边界和力学强度较低的矿物内部首先发生热破裂,矿物之间的镶嵌结构对石英矿物的热损伤有抑制作用.

    石英岩热破裂强度劣化颗粒簇模型颗粒流方法

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    三向应力作用下砂岩结构面摩擦特性

    王者超赵金萌乔丽苹闵忠顺...
    2188-2197页
    查看更多>>摘要：目前,在实验室中研究岩石结构面摩擦性质的实验大多只在受法向应力和剪切应力的受力状态下进行.然而实际工程中的受力状态为真三向应力状态,也就是同时受3个方向不相等的法向应力、侧向应力和剪切应力的受力状态.因此,我们进行了同时受法向应力、侧向应力和剪切应力的双剪结构面摩擦实验,来研究真三向应力下岩石结构面的摩擦特性.岩石结构面摩擦特性包括摩擦系数和摩擦系数降.实验结果分析了侧向应力、剪切速率、剪切位移对摩擦系数、摩擦系数降的影响.分析得到摩擦系数随侧向应力增大而增大,随剪切位移增大而减小;剪切速率1μm·s-1阶跃到10 μm·s-1,摩擦系数随剪切速率增大而减小,剪切速率10μm·s-1阶跃到100μm·s-1,摩擦系数随剪切速率增大而增大;摩擦系数降与剪切位移无关,随侧向应力增加而减小;摩擦系数降在剪切速率10 μm·s-1时最大.该方法设计的岩石结构面摩擦实验更符合实际工程受力状态,因此得到的实验结果对了解实际工程结构面摩擦特性更有指导意义.

    结构面摩擦特性侧向应力剪切速率剪切位移摩擦系数

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    冻融循环作用下不同粒径砂岩强度劣化规律与机制研究

    卢鑫杨更社叶万军梁博...
    2198-2209页
    查看更多>>摘要：为明确不同粒径砂岩在冻融循环作用下的强度劣化及冻融损伤机制,以粗粒砂岩和细粒砂岩为研究对象,开展了0～25次冻融循环次数下单轴抗压强度、核磁共振和电镜扫描试验.结果表明:冻融循环导致两种砂岩单轴抗压强度的劣化过程遵循两阶段模式,第1阶段为0～15次冻融循环,第2阶段为15～25次冻融循环,第1阶段的强度劣化速率快于第2阶段,且粗粒砂岩的劣化速率低于细粒砂岩.与单轴抗压强度的劣化过程相对应,两种砂岩的孔隙率均呈两阶段式上升,第1阶段的孔隙率增长速度要快于第2阶段,且粗粒砂岩的增加速率低于细粒砂岩试样.基于对孔隙演化和孔隙结构的分析,不同粒径砂岩存在以下两种冻融损伤机制:(1)连通孔隙中未冻水受冻胀力影响发生渗流,由于粗粒砂岩具有更大的孔径和更强的渗透性,粗粒砂岩的孔隙发育速率低于细粒砂岩;(2)微孔的发展趋势控制了两种砂岩的冻融损伤,由于新产生的微孔数量减少和微孔冻胀速率的减慢,导致第1阶段的孔隙发育速率快于第2阶段.研究成果可为冻融循环后不同粒径岩石的劣化损伤研究提供参考.

    冻融循环粒径砂岩强度劣化损伤机制

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    单轴加载下非均匀含水泥质粉砂岩破裂演化模拟研究

    张磊周剑武艳芳张路青...
    2210-2227页
    查看更多>>摘要：粉砂岩作为地球上广泛存在的岩石之一,在工程中经常被用到.泥质粉砂岩中含水量的增加会致使其强度降低和变形增加,从而导致洞室坍塌、边坡失稳等地质灾害.因此研究不同含水率下泥质粉砂岩破裂演化规律十分重要.本研究以龙游石窟围岩泥质粉砂岩为研究对象构建数值模型,基于实验室在位加载高能CT实时扫描试验获得的应力-应变曲线和裂纹形态修正模型参数,模拟不同含水率泥质粉砂岩在单轴压缩试验中的动态破裂演化过程,并通过声发射和矩张量反演技术来揭示不同含水率对泥质粉砂岩破裂的影响规律.研究结果表明:(1)从泥质粉砂岩强度方面,随着含水率的提高,泥质粉砂岩的强度逐渐降低,当含水率超过50％时,水对泥质粉砂岩强度弱化效应减弱;(2)从AE震级和b值大小方面,随着含水率的增加,试样破坏时的b值逐渐增加,这说明含水率的增加会使得泥质粉砂岩破裂过程产生的小事件数目增多,破坏渐进性增强,剧烈程度减弱,破坏释放的能量降低;(3)从破裂形态和AE失效源方面,随含水率的增加,AE剪切失效源的占比逐渐增加,泥质粉砂岩破坏模式由单斜面剪切破坏演变至X状共轭斜面剪切破坏,含水率进一步增加趋近饱和状态,泥质粉砂岩的破坏表现为劈裂主导的外侧表皮剥落与内部剪切破坏.

    龙游石窟泥质粉砂岩岩石含水率声发射技术矩张量反演技术CT测试试验裂纹模式

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    单轴压缩条件下灰岩强度尺寸效应试验研究

    王兆远乔磊伍法权张宇凯...
    2228-2238页
    查看更多>>摘要：为呼应传统大型仪器小型化的实际需求,以传统尺寸效应理论为基础,以单轴压缩试验为主要手段,以同一高径比、不同直径的灰岩试件为研究对象,研究灰岩强度尺寸效应规律,探讨强度尺寸效应产生机理.研究结果如下:提出了岩石强度尺寸效应力学模型F=ae-((D-b)/c)2,该模型能较好地表征灰岩尺寸效应规律;随试件尺寸增大,强度、模量先增大后减小,与传统尺寸规律有所不同;峰值应变随试件尺寸的增大呈减小趋势,该趋势可用幂函数表示,泊松比无明显的尺寸效应规律;试件直径越小,其力学参数离散性越大;试件破坏形态以X状共轭剪切破坏为主要破坏形式,由压剪破坏向倒V形破坏再向单斜面剪切破坏过渡为次要破坏形式;岩石材料的不均质性是强度尺寸效应的决定性因素,而端面摩擦效应只是试验方法原因.

    岩石力学尺寸效应单轴压缩破坏形式

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌特征研究

    黄丹肖子龙汤文金清平...
    2239-2249页
    查看更多>>摘要：考虑节理对岩体的力学行为有着重要的影响以及破裂面形貌特征差异,进行不同开度节理大理岩岩样单轴压缩试验.借助高速摄像机、PFC3D颗粒流软件和三维激光扫描等软件与仪器,分析节理对岩体力学性能及破坏特征的影响,研究岩体从起裂到破坏的宏细观破坏特征.扫描断裂面形貌数据并采用形貌曲线一阶均方根计算断裂面的JRC值,探究不同类型断裂面的形貌特征.结果表明:岩体的力学性能与节理开度有关.在单轴压缩条件下,完整试件中的拉伸裂纹由试件中部向两端发育,剪切裂纹主要由试件端部向中部发育,呈现剪切为主、拉伸为辅的模式破坏;预制裂隙试件由于节理尖端应力集中,微裂纹在节理尖端萌生并向端部发育,形成拉伸翼裂纹和剪切翼裂纹并贯通,呈现出拉剪混合破坏特性.通过断裂面的形貌特征分析得出在单轴压缩条件下,拉伸断裂面JRC在7～10之间,剪切断裂面JRC在11～14之间.拉伸断裂面曲线特征值分布差别较大,呈现出边缘高中间低的特性.

    岩石力学预制裂隙裂纹扩展与破坏颗粒流程序粗糙度曲线

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普