土石混合体

摘要： 针对冻融作用下不同含水率土石混合体的强度劣化问题,通过直剪试验及核磁共振(NMR)测试,探究了不同冻融循环次数和含水率下土石混合体剪切强度及孔隙结构的变化特征,并揭示了其强度劣化机制。研究结果表明:试样的剪切强度参数随冻融循环次数的增加均呈现先减小后增大再减小的规律。在第3次冻融循环后出现“反翘”现象。根据孔隙率及孔隙分形维数的变化得出:第1次冻融循环后试样内部的土颗粒聚集成较大的团聚体,而第2~3次冻融循环后土颗粒覆盖在块石表面,形成包裹体结构,随后冻融循环次数的增加使块石上附着的土颗粒逐渐剥落。含水率越高的土石混合体孔隙结构对冻融循环越敏感,20次冻融循环后,含水率为18%、21%、24%和27%的试样孔隙变化率分别为19.04%、25.59%、33.87%和35.85%,因此冻融环境下试样含水率越高,剪切强度变化率越大。

摘要： 忽略岩块渗透性,将土石混合体(SRM)视为由土体和土石界面构成的复合介质。假定土体渗流为二维达西流,土石界面为一维渗流且流量是水力梯度的幂函数;为避免通过迭代确定土体和土石界面之间的流量交换,假定水头在土体与土石界面处连续,构建了土体和土石界面渗流场有限元同步求解模型,实现了考虑界面渗透性的SRM渗流数值模拟。验证算例表明,该模型可模拟不考虑或考虑土石界面渗透性的情形;考虑土石界面渗透性时,可以较好地再现SRM渗透性随含石率增大而先降后增以及渗流速度与水力梯度呈非线性关系的实验现象。数值实验表明,土石界面渗透特性对SRM的渗透特性有本质上的影响,且含石率越高,影响越显著。

摘要： 由于地层风化、水土流失等原因,隧道围岩极易形成风化土层,对浅埋隧道开挖沉降产生严重影响。利用连续-非连续数值模拟方法,对这类土石混合体围岩的拱顶沉降因素进行具体研究。结果表明:在相同工况下随着岩石含量、岩石最小粒径和最大粒径的增大,拱顶沉降量逐渐降低;随着土和岩石参数的下降,拱顶沉降量明显增加,进而得出拱顶沉降值的范围。最后结合隧道的实际工程情况,验证了该预测范围的有效性。对拱顶沉降的因素进行了进一步的比较,结果可为土石混合体围岩拱顶沉降预测设计提供参考。

摘要： 土石混合体因其本身具有碎石和土的二元要素的特性,是一种介于均质土体和碎裂岩体之间的特殊的工程地质材料,对其工程特性研究尤显重要。首先对土石混合体的组成结构和定义进行了总结,分析了含石量与含水率对于土石混合体抗剪特性的影响。整合多组试验数据,发现随着含石量的增大,抗剪强度、内摩擦角、黏聚力呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角变化幅度较小,黏聚力经历减小-增大的变化过程;高含石量时黏聚力先增大后减小,预测在(0.6~0.7)w_(p)之间取到最大值,低含石量时内摩擦角先增大后减小,预测在(0.6~0.8)w_(p)之间取到最大值,黏聚力达到最大值时,含水率可能介于塑限与液限之间。对土石混合体的抗剪特性进行探索,以期服务于工程实践。

摘要： 土石混合体坝基结构由于在水坝工程受到设计师的特别青睐,常见的有两种设计思路,主要是在下游适当位置设置或不设置渗流沟槽。文章采用Geo-studio软件进行设置或不设置渗流沟槽条件下的水流在坝基内的水力学参数变化特征研究,主要得出:渗漏边界的设置能够有效预防坝基发生整体的失稳渗漏破坏,且对土石混合体的土水特征曲线不会造成影响。建议:在类似情况下,进行土石混合体坝基设计时,采用设置渗流沟槽的方案进行设计。

摘要： 土石混合体具有高度不均匀性和各向异性,土石混合体边坡的稳定性计算和受力特性也必然与均质边坡不同。通过对野外块石拍照后进行图像处理,建立了块石数据库,并通过自编的MATLAB块石投放程序,建立含石量分别为0、20%、40%和60%的土石混合体边坡模型,并将其导入ABAQUS有限元计算软件中,分别计算了其在坡顶受到0、20、50、70、100 kN/m的均布线荷载作用时的应力、位移、塑性应变和安全系数,分析了荷载和含石量对土石混合体边坡的影响,并就不同边坡失稳判断准则在土石混合体边坡计算时的适用性做了简要探讨。

摘要： 断层破碎带是矿山突水的重要通道,大多数破碎带由土石混合体组成,其渗流特性对矿山突水的预测和防治具有重要影响。为了研究含石率对断层破碎带土石混合体渗流特性的影响,采用现场取样、实验室重塑的方法,应用GDS三轴试验系统研究了不同含石率土石混合体试样在不同围压和轴向压力作用下的渗透特性,并分析了渗透系数对含石率变化的敏感性;采用RFPA数值模拟方法,研究了不同含石率土石混合体试样的渗流特性和开裂破坏演化规律。研究表明:含石率越高,初始渗透系数越高,土石混合体强度也越高;土石混合体的渗透系数随围压的增大而减小,与轴压的关系可以用指数函数来描述;含石率为40%和60%时,含石率对渗透系数影响的程度最大;土石混合体渗透破坏时裂纹的扩展主要出现在块石之间的土体内,渗透系数的突变点与试样峰值强度破坏点及声发射次数最高点存在一致性。对断层破碎带土石混合体渗流特性的研究可为防治不同含石率断层区工程突水等地质灾害提供参考。

摘要： 为了了解土石混合体的破坏机理及其力学性能,借助于PFC数值模拟试验,研究了土石混合体的剪切特性,包括不同颗粒级配组粒径质量分数、颗粒的缺失、模型尺寸3个因素对剪切强度的影响。研究结果表明:(1)细颗粒含量对模型剪切强度的大小起到至关重要的作用,细颗粒含量越大,模型的剪切强度就会越大;反之,则越小。(2)细颗粒的粒径质量分数为85%是区分剪切应力-剪切位移关系曲线是否明显波动的分界点。(3)模型剪切强度与模型面积之间存在负相关关系,而且细颗粒的粒径质量分数越小,模型尺寸效应与剪切强度的相关性就越强。

摘要： 为研究土石混合体的击实特性,在室内设计了不同P_(5)含量、最大粒径以及击实功3种影响因素下土石混合体的击实试验。结果表明:随P_(5)含量增加土石混合体的最大干密度先增加后减小,最优含水率呈减小趋势;当P_(5)含量相同时,土石混合体最大粒径为60 mm的最大干密度比80 mm较大,最大粒径为60 mm的最优含水率比80 mm较小;当击实功增至标准击实功时,土石混合体的最优含水率和最大干密度同时增大;当击实功大于标准击实功后,随着击实功的增大,混合料的最大干密度趋于稳定,而最优含水率依然处于增大趋势。

摘要： 土石混合体边坡受含石率和坡度的影响,边坡极易产生失稳破坏。针对崇爱高速路土石混合型高边坡稳定问题,开展了不同含石率及坡度条件下土石混合体路堑高边坡失稳机制分析。基于FLAC3D数值模拟方法,针对土石混合型高边坡路段模拟分析了含石率为0%、10%、20%、30%、40%、50%,及坡度为30°、35°、40°、45°、50°、55°的边坡稳定性;通过强度折减法求解边坡的安全系数,并分析其失稳机制。研究结果表明:随着边坡含石率的上升,其稳定性随之增加;在同一含石率情况下,随着边坡坡度升高,其稳定性将大幅度降低,且土石混合带来的稳定性提升难以抵抗坡度升高导致的滑动力上升。

摘要： 土石混合体的抗剪强度受含石量、含水率、块石分布和块石强度等因素的影响,许多学者对这些影响因素进行了研究,但关于块石尺寸对混合体剪切强度的影响研究较少.本文用取自徐州某地区的土石混合体,通过分维值控制其颗粒质量分布,开展大型直剪实验.结果表明:随着块石尺寸增大,剪应力逐渐增大;剪应力—剪切位移曲线分3个阶段:密实阶段、局部剪切阶段、剪切破坏阶段;随着块石尺寸的增大,土石混合体的粘聚力值大致成指数型增长,内摩擦角值先增大后趋于稳定.

摘要： 本文采用应变控制式三轴仪,在分级加载条件下,分别对含石量为20％和30％的土石混合体进行三轴应力松弛试验.根据试验结果,对土石混合体的应力松弛阶段进行了划分,通过对不同含石量试样的应力松弛特征的对比和分析发现:随着初始应力的增加,应力松弛量增大,应力松弛比减小.高含石量的应力松弛量和应力松弛比均较小,即增加含石量可以减小土石混合体的应力衰减.采用Wiechert模型能够较好的描述土石混合体的应力松弛特征,基于该模型的拟合曲线与试验结果较为吻合.

摘要： 土石混合体作为一种特殊的地质体在自然界中广泛分布,由强度较高的岩石块体、细土颗粒和充填其间的孔隙组成.随着各类大型工程建设的兴起和发展,与土石混合体相关的地质灾害严重影响和制约了工程的建设和人类的安全,因而对土石混合体的研究至关重要.本文从细观角度出发着重研究土石混合体中砾石和土体之间的接触性质,利用FLAC3D接触面单元模拟了土石混合体中的砾-土界面,首先构建了包含接触面的土石混合体三维数值模型,其次选取了接触面参数的合理变化范围,通过对数值模拟结果的分析,探讨了参数的敏感性,发现刚度,特别是法向刚度对土石混合体应力-应变曲线和砾-土的相对运动影响最大,其次是黏聚力,摩擦角的影响最小.通过与无接触面模型的对比,验证了包含接触面单元土石混合体三维模型的可行性和合理性.接触面单元的引入使精确描述土石混合体的宏观变形特征及砾一土间的相互作用机制成为可能.

摘要： 以土石混合体重塑样为研究对象,采用大型三轴试验仪对其进行固结不排水试验,研究了含石量和围压对土石混合体力学性质的影响,分析了不同含石量、不同围压条件下土石混合体剪切强度和初始剪切刚度的变化趋势.实验结果表明:土石混合体的变形破坏模式不同于常规的岩土体,应力-应变曲线存在应力跳跃现象,且不同含石量、不同围压条件下,土石混合体的变形破坏模式也不同;土石混合体的剪切强度随着围压的增大而增大,随着含石量的增大先增大后减小,当围压增加一倍时,在不同的围压水平下,土石混合体的剪切强度的变化趋势不同;土石混合体的初始剪切刚度随着围压的增大而增大,随着含石量的增大先增大后减小,当围压增加一倍时,土石混合体的初始剪切刚度与剪切强度变化趋势一致.

摘要： 采用离心模型试验研究降雨条件下土石混合体边坡的变形和稳定性.土石混合体主要是土夹砾石或块石,因其结构松散、稳定性较差,降雨条件下边坡极易产生滑坡.通过在离心场中模拟降雨条件,实时观察边坡表面随降雨历时的变化情况,分析降雨引起的边坡断面位移场,揭示土石混合体边坡的变形和破坏机理.结果表明:在降雨作用下,土石混合体边坡表面形成径流泥石流形态,由表及里逐渐产生破坏;基于此,提出采用边坡防护格栅进行支护,防止表面颗粒因降雨产生滑动,并通过离心模型试验验证了加固效果的有效性.

摘要： 土石混合体是一种由粗料和细料构成的非常复杂的非均匀、不连续介质,在我国分布广泛,很多地质灾害产生得多原因与其剪切强度密切相关.针对其表现出来的结构效应,运用PFC 3D颗粒流离散元计算程序,采用Hertz-Mindlin颗粒接触本构模型,建立三轴试验的土石混合体模型,从细观力学的角度对土石混合体力学性能进行初步探讨.对比了不同碎石含量和碎石形状的三维颗粒体试样应力应变曲线和内摩擦角,得到了与前人通过室内三轴试验相似的结论.本文突破了常规的室内土工试验的限制,使得采用三维颗粒流方法研究土石混合体细观结构对其力学性能影响成为可能,研究成果可为从细观角度理解土石混合共同作用机理提供参考.

摘要： 工程中普遍存在的土石混合体以其复杂的工程地质力学性质越来越受研究者的关注.由于"块石"的存在使得土石混合体在细观层次上呈现明显的结构性特征,这种结构性将影响甚至控制着其变形破坏机制及宏观力学特征.本文借助三维颗粒离散元分析软件YADE分别从含石量、试样尺度、强度特性等角度对土石混合体的力学性质开展了一系列的数值直剪试验研究工作,并取得了一些有意义的研究成果:在含石量及粒度组成相同的情况下土石混合体的宏观抗剪强度及剪胀性随着试样尺寸的增加而呈现降低趋势;而在相同尺度下将随着含石量的增加而增加.

摘要： 水平推剪试验是测定土的抗剪强度指标的大型原位试验,本文以厄瓜多尔德尔西(Delsi)水电站工程区广泛分布的残积土及全风化层土为研究对象,通过开展大型原位水平推剪试验,取得该类土石混合体的抗剪强度参数c、Φ值,并对其变形破坏特征进行研究.试验结果表明,土石混合体的抗剪强度指标与其含石率、材料强度、结构联接强度均有一定程度的关系,其力学特性介于土体和岩体之间,试验取得推剪应力-应变曲线有明显的阶段性,能反映土石混合体的变形特征.相比于室内试验,在原位进行水平推剪试验取得的成果更能代表残积土及全风化片麻岩的抗剪强度特性.

摘要： 本文主要论述了在自然环境下,海冰、细沙、碎石等颗粒材料一般具有非规则的几何形态,并导致其复杂的宏观细力学行为.为表征颗粒材料的非规则性,本文采用黏接-镶嵌组合颗粒单元和扩展多面体单元,对海冰、土石混合体、铁路道碴等典型颗粒材料进行了细观构造,并由此对海冰与船舶、海洋结构的作用过程、土石混合体材料的抗剪性能、铁路道碴的动力特性等力学行为进行了离散元分析.在自然环境下对颗粒材料非规则形态的合理构造并建立相应的力学模型有助于分析其在宏观尺度下的力学行为,并有效解决相应的颗粒材料力学问题.

摘要： 大规模颗粒离散元计算在研究地质灾害的形成和发生时有重要的意义.本文基于颗粒离散元基本原理,借助CUDA编程平台实现了基于GPU的大规模颗粒离散元并行计算,包括颗粒与颗粒、颗粒与墙碰撞模型计算方法的并行化,计算的颗粒数目达到100万以上.系统通过优化并行计算模型和内存访问模式提高了计算速度和效率,在颗粒数目为5万时获得了最高36倍的计算加速比,并且加速比随颗粒数目的增加呈线性增加,进一步验证了GPU离散元计算的有效性、高效性和稳定性.本文的研究为下一步颗粒离散元大规模计算的工程应用提供了基础.

摘要： 本发明涉及一种用于生产修补涂料产品的混合体系，特别用于汽车涂装行业，其包含至少相互不同的组分(1)、(2)和(3)，即作为基础的组分(1)、作为基础颜色的组分(2)和作为流变模块的组分(3)，至少一种组分(1)至(3)包含至少一种包含至少一种通过多级乳液聚合制成的聚合物的水性分散体，且至少一种组分(1)至(3)包含至少一种具有5个碳原子的脂族单醇和/或至少一种具有6个碳原子的脂族单醇。本发明还涉及通过混合组分(1)至(3)制成的水性修补涂料产品，以及一种生产水性修补涂料产品的方法。本发明还涉及所述混合体系用于生产用于汽车修补的水性修补涂料产品的用途。

摘要： 本发明提供了一种土石混合体随机细观结构模型的生成方法，属于岩土材料细观数值模拟领域。首先，根据研究具体要求生成三维映射网格模型，并存储三维映射网格的节点信息和单元信息；其次，根据土石混合体筛分试验得到的块石级配曲线确定块石粒度分布、确定块石空间方位，从而生成随机块石模型；最后，识别土石混合体的细观组分，将生成的随机块石模型映射到初始的均匀化有限元网格模型中，区分细观各组分，判定块石、土体基质集合确定各组分材料的属性。本方法有效的解决了网格不规则造成的不收敛及细观力学数值模拟效率低等问题，生成的土石混合体随机细观结构模型，可直接用于岩土工程领域细观数值模拟。

摘要： 一种具有捕尘功能的土石混合体筛分装置，适用于土石混合体分离使用。包括筛分系统、驱动系统、捕尘系统与控制系统，所述筛分系统包括筛网、筛网侧挡，所述驱动系统包括支撑杆、圆环支架、传动杆、电动机、滑轨，所述捕尘装置包括设备外壳、工业吸尘器、集尘袋、称量装置，所述控制系统包括转速控制器、滑轨控制器；驱动系统传递角速度使筛分系统运行，控制系统调整驱动系统的转速与位置，捕尘系统收集筛分系统运行过程中的粉尘。本发明可以大大的减少筛分过程中空气污染，极大的使筛分数据准确。

摘要： 本发明公开了一种基于振动台的土石混合体多向动态剪切测试系统及方法，包括：控制系统、与控制系统通信连接的振动台、设置在振动台顶端的剪切盒、以及与控制系统通信连接的动力机构；振动台的四周设置有振动台基础、以及设置在振动台基础上的水平作动器，每个水平作动器的输出端与振动台的四周的侧壁连接且位于同一平面；振动台基础上设置有反力架，反力架上设置有竖向作动器，竖向作动器的输出端与剪切盒的顶端连接，动力机构根据控制系统的指令对水平作动器和竖向作动器提供动力源。本发明通过水平作动器和竖向作动器、振动台实现多方向独立应力加载，真实的模拟土石混合体在多向地震作用下的力学特性。

摘要： 本发明涉及一种标定摄影测量土石混合体含石量精度的实验装置与方法，其包括电机、转轴、透明模型箱、支架、高清相机和底座；所述的支架安装在底座上，电机固定在支架上，电机与转轴传动连接，转轴穿过透明模型箱架设在支架上，所述的透明模型箱用于盛放土石混合体且与转轴同步转动，所述的高清相机设于透明模型箱正下方。本发明可通过旋转模型箱，使土模型箱底部展现的土石混合体出露面发生改变，模拟自然界中土石混合体出露面块石分布的随机性，有利于误差的统计分析，获得可靠的误差统计数据。

摘要： 本发明提供一种用于在干湿循环条件下土石混合体渗流模型试验的试验装置，该装置包括有进水系统、渗流结构、支撑加载框架以及数据采集系统。渗流结构包括外筒和内框架，外筒包括相互贯通的顶层、中间层和底层；中间层和底层皆安装有气压传感器，底层的内腔安装有孔筛板；内框架设置在外筒的内腔中，内框架套设有导热防水橡皮膜，内框架的内部用于填入土样；支撑加载框架则由支撑台、反力框架构成；数据采集系统包含多个静态数据采集仪以及相应传感器。本发明实现了可控轴压、围压且长时间不间断的土石混合体干湿循环实验；在出水口主动完成水土过滤，且自动筛分侵蚀颗粒级配。

摘要： 本发明公开了一种用于土石混合体隧道围岩开挖卸荷模拟试验装置及模拟试验方法，包括底座组件、组合装样辅助系统、橡皮膜、应变片、微机控制电液伺服加载系统、顶压组件和水压计。组合装样辅助系统包括空腔组件和放料组件，通过放料组件能将不同粒径块石与土在下落至装样腔内时均匀混合于空腔组件内，微机控制电液伺服加载系统能对试样施加外部围压、内部围压、轴向压力和扭转剪力。本发明可以制备块石分布均匀，无过大孔隙的饱和土石混合体空心圆柱试样；较为真实地模拟与再现土石混合体隧道围岩的开挖卸荷效应；实时记录试样各相关力学参数变化，反映隧道开挖时土石混合体围岩的损伤演化过程。

摘要： 一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法，滑坡模拟装置内部设有土石混合体夹层，土石混合体夹层上方设有喷头，土石混合体夹层上部布置透水混凝土覆盖层，土石混合体夹层下部布置有滑床，土石混合体夹层最低处设有导流管；称重装置通过收紧环与滑坡模拟装置的导流管连通，支撑架置于称重传感器上，收紧环下方设置滤网袋，滤网袋外部设置蓄水桶。称重传感器连接记录与显示系统。高速摄像机实时拍摄记录。本发明一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法，能够有效从岸坡内部截面对渗流侵蚀进行实时监测；同时集监测、评价为一体，适合室内实验室环境。

摘要： 本实用新型公开的一种土石混合体现场直剪试验装置，包括剪切装置，检测装置和施力装置，所述剪切装置包括上部剪切盒和下部承载板，所述上部剪切盒通过滚珠在所述下部承载板的滑轨上滑动，所述检测装置安装于剪切盒后方，所述施力装置包括上部施力板，水平施力电机和传力链条构成，所述水平施力电机通过电机盒与土锚固定；本实用新型的有益效果：结构简单，放弃框架推力式施力单元，改为使用拉力式，使受力均匀，方便现场使用；采用红外测距仪，可高效采集数据；使用滑轨，减少剪切盒的摩擦，使测试结果更加精确。

摘要： 本实用新型公开了一种土石混合体循环剪切渗流试验系统，其特征在于，包括水平加载系统，垂直加载系统，剪切盒，渗透水压加载系统及数据采集处理系统；所述的水平加载系统包括左边水平加载系统和右边水平加载系统；所述垂直加载系统设置于上剪切盒上方，包括滚轴排、传力板、竖向位移传感器、垂直荷载传感器及垂直方向千斤顶，所述剪切盒包括下剪切盒及位于下剪切盒上方的上剪切盒；所述渗透水压加载系统包括水压压力泵、量杯、进水管路及出水管路，所述的数据采集处理系统包含数据采集装置和数据处理装置；通过左、右水平加载系统，可以实现土石混合体的循环加载，可实现的试验种类较多，为工程实践提供指导。