2009年 31卷 第12期
摘要：
天津港区地基土上覆较厚的软黏土层,处于欠固结状态,含水率高,承载力低。在构筑物施工期稳定性分析中,需要采用不排水强度指标。常用的几种抗剪强度指标中,以十字板强度最为可靠。但由于十字板强度是土体各滑动面上的抗剪强度的较小值,用于计算土坡稳定性计算常得出过于保守的不合理的结果。同时,单一的十字板强度指标无法用于计算箱筒型基础的地基土压力及承载力。基于十字板强度随深度线性分布的规律及莫尔–库仑抗剪强度原理,结合收集的大量的十字板强度实测数据,通过回归统计分析推算出地基土的两个抗剪强度指标,并将其应用于软黏土土坡的稳定分析及新型箱筒型基础稳定性的计算,计算结果较为合理。 AbstractFilter('ChDivSummary','ChDivSummaryMore','ChDivSummaryReset');
天津港区地基土上覆较厚的软黏土层,处于欠固结状态,含水率高,承载力低。在构筑物施工期稳定性分析中,需要采用不排水强度指标。常用的几种抗剪强度指标中,以十字板强度最为可靠。但由于十字板强度是土体各滑动面上的抗剪强度的较小值,用于计算土坡稳定性计算常得出过于保守的不合理的结果。同时,单一的十字板强度指标无法用于计算箱筒型基础的地基土压力及承载力。基于十字板强度随深度线性分布的规律及莫尔–库仑抗剪强度原理,结合收集的大量的十字板强度实测数据,通过回归统计分析推算出地基土的两个抗剪强度指标,并将其应用于软黏土土坡的稳定分析及新型箱筒型基础稳定性的计算,计算结果较为合理。 AbstractFilter('ChDivSummary','ChDivSummaryMore','ChDivSummaryReset');
摘要：
基于改进的分层地基模型,考虑桩–土–筏的共同作用,提出了刚性桩筏基础非线性分析方法。地基附加应力计算考虑土层参数的变化,采用层状弹性体系的Burmister应力解;地基变形采用分层总和法,所采用的计算参数压缩模量和一维回弹模量试验确定方便。通过简单的室内一维加卸载试验确定其随加卸载次数的变化,进一步得到桩筏基础在重复加卸载下的沉降规律。对单桩和桩筏基础进行离心模型试验,并将计算结果和试验结果进行对比分析,验证了本文方法的正确性,可应用于实际工程问题的分析。
基于改进的分层地基模型,考虑桩–土–筏的共同作用,提出了刚性桩筏基础非线性分析方法。地基附加应力计算考虑土层参数的变化,采用层状弹性体系的Burmister应力解;地基变形采用分层总和法,所采用的计算参数压缩模量和一维回弹模量试验确定方便。通过简单的室内一维加卸载试验确定其随加卸载次数的变化,进一步得到桩筏基础在重复加卸载下的沉降规律。对单桩和桩筏基础进行离心模型试验,并将计算结果和试验结果进行对比分析,验证了本文方法的正确性,可应用于实际工程问题的分析。
摘要：
开发了一种实验室模拟土体注浆的试验装置,能形成完整的试样。通过注浆模拟试验,实现了黏土注浆过程中压密浆泡及劈裂裂隙的自然产生与发展。试验结果表明:在黏土注浆中压滤效应贯穿于整个注浆过程,即在高压的作用下,浆液中自由水被强制滤过黏土,并从泻流口流出,使浆泡及浆脉中的浆液浓度提高。压滤效应随土体渗透性、浆液水灰比及注浆压力的增大而增强,因此在透水性较好的土层中注浆时,必须考虑压滤效应对浆液扩散的影响。浆液水灰比的增大将导致浆泡直径减小,浆脉数量及长度增加,浆脉宽度减小。在给定注浆压力下,随着浆液水灰比的增大,浆液的扩散方式逐渐由以压密为主向以劈裂为主过渡。黏土中劈裂注浆可分为三个阶段:鼓泡压密阶段、第一劈裂面阶段、后续劈裂面阶段,每个劈裂面都产生在阻力最小的面上。通过对原状萧山黏土、清水压密固结黏土及注浆后黏土进行电镜扫描观测分析得知:在压滤效应的作用下,水泥水化反应生成的Ca2+离子会随着滤出液扩散到土体中,导致黏土表面的双电层厚度变薄,使联结更为紧密,从而形成较坚固的团粒结构,使土体强度提高。试验结果对注浆理论研究与工程应用有一定的指导意义。
开发了一种实验室模拟土体注浆的试验装置,能形成完整的试样。通过注浆模拟试验,实现了黏土注浆过程中压密浆泡及劈裂裂隙的自然产生与发展。试验结果表明:在黏土注浆中压滤效应贯穿于整个注浆过程,即在高压的作用下,浆液中自由水被强制滤过黏土,并从泻流口流出,使浆泡及浆脉中的浆液浓度提高。压滤效应随土体渗透性、浆液水灰比及注浆压力的增大而增强,因此在透水性较好的土层中注浆时,必须考虑压滤效应对浆液扩散的影响。浆液水灰比的增大将导致浆泡直径减小,浆脉数量及长度增加,浆脉宽度减小。在给定注浆压力下,随着浆液水灰比的增大,浆液的扩散方式逐渐由以压密为主向以劈裂为主过渡。黏土中劈裂注浆可分为三个阶段:鼓泡压密阶段、第一劈裂面阶段、后续劈裂面阶段,每个劈裂面都产生在阻力最小的面上。通过对原状萧山黏土、清水压密固结黏土及注浆后黏土进行电镜扫描观测分析得知:在压滤效应的作用下,水泥水化反应生成的Ca2+离子会随着滤出液扩散到土体中,导致黏土表面的双电层厚度变薄,使联结更为紧密,从而形成较坚固的团粒结构,使土体强度提高。试验结果对注浆理论研究与工程应用有一定的指导意义。
摘要：
应用有限元方法模拟了软弱地基隧道锁脚钢管承受竖向集中荷载时的受力变形过程,研究了锁脚钢管的承载特性。锁脚钢管与围岩的接触压力主要分布在钢管外端很小区域,应力应变极值出现在钢管外端附近。随着荷载的增大,应力极值处首先进入塑性状态,钢管呈拔出破坏。对比分析了围岩强度和钢管参数对锁脚钢管承载力的影响规律,结论为:对于不能穿透软弱地基的锁脚钢管,其轴向承载力十分有限,合理下插角很小;常用的42 mm小导管直径过小,横向承载能力有限,不宜用作锁脚钢管;锁脚钢管存在一个决定于围岩强度和钢管规格的合理长度,超出合理长度后承载力不再增加;锁脚钢管应全长开孔注浆,重点加固初期支护结构附近的围岩。在此基础上,提出了锁脚钢管设计施工的方法和建议。
应用有限元方法模拟了软弱地基隧道锁脚钢管承受竖向集中荷载时的受力变形过程,研究了锁脚钢管的承载特性。锁脚钢管与围岩的接触压力主要分布在钢管外端很小区域,应力应变极值出现在钢管外端附近。随着荷载的增大,应力极值处首先进入塑性状态,钢管呈拔出破坏。对比分析了围岩强度和钢管参数对锁脚钢管承载力的影响规律,结论为:对于不能穿透软弱地基的锁脚钢管,其轴向承载力十分有限,合理下插角很小;常用的42 mm小导管直径过小,横向承载能力有限,不宜用作锁脚钢管;锁脚钢管存在一个决定于围岩强度和钢管规格的合理长度,超出合理长度后承载力不再增加;锁脚钢管应全长开孔注浆,重点加固初期支护结构附近的围岩。在此基础上,提出了锁脚钢管设计施工的方法和建议。
摘要：
在沙漠地带中,在路基材料缺乏的状况下,利用土工格室与现场砂土可有效提高沙漠道路的承载力,并能达到经济效益与路基的设计要求。为了解土工格室于砂土路基的加筋行为,分别进行了静态承载板载重试验与动态载重试验,探讨土工格室加筋后的承载能力与动态特性。与未加筋砂土比较,土工格室发挥良好之加筋效果,其能提高砂土的承载能力;于静态承载试验中,承载能力随着土工格室高度增加而提升,并有效减少沉降量之产生。在动态试验指出,土工格室加筋于砂土受动态反复作用下,增加土工格室高度,并不相对能提升加筋的承载成效。以动态载重试验反应公路的反复载重条件,对于沙漠公路设计使用土工格室加固路基时,得以选择具有经济效益的优化方案。
在沙漠地带中,在路基材料缺乏的状况下,利用土工格室与现场砂土可有效提高沙漠道路的承载力,并能达到经济效益与路基的设计要求。为了解土工格室于砂土路基的加筋行为,分别进行了静态承载板载重试验与动态载重试验,探讨土工格室加筋后的承载能力与动态特性。与未加筋砂土比较,土工格室发挥良好之加筋效果,其能提高砂土的承载能力;于静态承载试验中,承载能力随着土工格室高度增加而提升,并有效减少沉降量之产生。在动态试验指出,土工格室加筋于砂土受动态反复作用下,增加土工格室高度,并不相对能提升加筋的承载成效。以动态载重试验反应公路的反复载重条件,对于沙漠公路设计使用土工格室加固路基时,得以选择具有经济效益的优化方案。
摘要：
基于对采动岩体流固耦合作用的力学响应以及底板岩体强度退化机制的认识,针对承压水体上采煤的岩体水力学模型,对底板隔水岩体的长期强度特征进行了分析,并用数值方法再现了含隐伏小断层底板在采动应力扰动和高承压水共同作用下采动裂隙形成、小断层活化、扩张、突水通道最终贯通形成的全过程。通过对损伤演化、应力场和渗流场的解读,揭示了开采扰动及水压驱动下完整底板由隔水岩层到突水通道的演化机理,对突水通道进行时空基准标定,并着重就小断层发育高度、承压水水压力大小对隔水底板的损伤演化模式及突水滞后时间的影响关系进行了分析探讨,从岩体强度退化及损伤演化机制的角度,为承压水体上采煤底板滞后突水的机理分析提供了一些新的认识。
基于对采动岩体流固耦合作用的力学响应以及底板岩体强度退化机制的认识,针对承压水体上采煤的岩体水力学模型,对底板隔水岩体的长期强度特征进行了分析,并用数值方法再现了含隐伏小断层底板在采动应力扰动和高承压水共同作用下采动裂隙形成、小断层活化、扩张、突水通道最终贯通形成的全过程。通过对损伤演化、应力场和渗流场的解读,揭示了开采扰动及水压驱动下完整底板由隔水岩层到突水通道的演化机理,对突水通道进行时空基准标定,并着重就小断层发育高度、承压水水压力大小对隔水底板的损伤演化模式及突水滞后时间的影响关系进行了分析探讨,从岩体强度退化及损伤演化机制的角度,为承压水体上采煤底板滞后突水的机理分析提供了一些新的认识。
摘要：
根据岩石介质在钻地弹侵彻时所产生的变形和破坏现象,将弹体侵彻近区分为破坏区和弹性区以及裂纹区,利用内摩擦介质侵彻近区运动学方程式,考虑弹体在岩石介质中的滑动摩擦系数,求得弹头阻力。同时,引入质量守恒方程,得出弹体的比例尺度换算关系。再根据牛顿运动定律建立弹体的运动方程,得到侵彻深度表达式,结合经验公式的试验深度,近似得出弹体在岩石介质中滑动摩擦系数的计算表达式。计算表明,滑动摩擦系数选取对钻地弹侵彻深度有较大影响,进而分析了弹体改变对滑动摩擦系数的影响。通过与经验公式的对比验证,说明本文岩石中滑动摩擦系数计算公式具有很好的精确性、实用性,为弹体战斗部的设计提供了有力的参考。
根据岩石介质在钻地弹侵彻时所产生的变形和破坏现象,将弹体侵彻近区分为破坏区和弹性区以及裂纹区,利用内摩擦介质侵彻近区运动学方程式,考虑弹体在岩石介质中的滑动摩擦系数,求得弹头阻力。同时,引入质量守恒方程,得出弹体的比例尺度换算关系。再根据牛顿运动定律建立弹体的运动方程,得到侵彻深度表达式,结合经验公式的试验深度,近似得出弹体在岩石介质中滑动摩擦系数的计算表达式。计算表明,滑动摩擦系数选取对钻地弹侵彻深度有较大影响,进而分析了弹体改变对滑动摩擦系数的影响。通过与经验公式的对比验证,说明本文岩石中滑动摩擦系数计算公式具有很好的精确性、实用性,为弹体战斗部的设计提供了有力的参考。
摘要：
针对土石坝心墙土在初次蓄水前为饱和度高于80%的非饱和土,提出了研究心墙水力劈裂问题的非饱和土固结简化计算的有效应力分析方法。该方法不仅可反映孔隙中气体对水压上升的影响,还可合理分析心墙土的渗透性、初始饱和度和蓄水速度等心墙水力劈裂的影响因素。以糯扎渡堆石坝为例,研究发现:填筑竣工时,尽管心墙中部水压很高,但心墙仍处于非饱和状态;初次蓄水时,上游水压力不能及时渗入心墙内部,形成了心墙内外的水压力突变,可导致心墙水力劈裂的发生。同时研究发现:提高心墙的渗透系数、提高心墙填筑土的初始饱和度、在初次蓄水时,放慢蓄水速度等均可防止心墙水力劈裂的发生。因此非饱和土固结简化计算的有效应力方法分析水力劈裂问题是合理的,它可为实际心墙土石坝预防水力劈裂问题提供科学依据,并可进一步提高土石坝设计水平。
针对土石坝心墙土在初次蓄水前为饱和度高于80%的非饱和土,提出了研究心墙水力劈裂问题的非饱和土固结简化计算的有效应力分析方法。该方法不仅可反映孔隙中气体对水压上升的影响,还可合理分析心墙土的渗透性、初始饱和度和蓄水速度等心墙水力劈裂的影响因素。以糯扎渡堆石坝为例,研究发现:填筑竣工时,尽管心墙中部水压很高,但心墙仍处于非饱和状态;初次蓄水时,上游水压力不能及时渗入心墙内部,形成了心墙内外的水压力突变,可导致心墙水力劈裂的发生。同时研究发现:提高心墙的渗透系数、提高心墙填筑土的初始饱和度、在初次蓄水时,放慢蓄水速度等均可防止心墙水力劈裂的发生。因此非饱和土固结简化计算的有效应力方法分析水力劈裂问题是合理的,它可为实际心墙土石坝预防水力劈裂问题提供科学依据,并可进一步提高土石坝设计水平。
摘要：
在有限单元法中,三结点三角单元在几何上具有独特的优点,即当一条裂纹贯穿单元(单元劈裂)时,总有一结点位于裂纹的一侧,而另外两个结点位于裂纹的另一侧。位于一侧的两个结点与位于另外一侧的一个结点可以潜在地构成两个接触点对,从而可以利用这两个接触点对来推导劈裂单元的刚度矩阵,以再现裂纹面之间的接触和摩擦效应。利用该三角单元的几何特点,提出了单元劈裂法,用于模拟节理或其它裂纹的扩展问题。由于劈裂单元刚度矩阵与原三角单元享有共同的结点,因而在模拟裂纹扩展过程中无需为设置节理单元而改变原网格划分方案,这为节理扩展的数值模拟提供了很大方便,提高了计算效率。在劈裂单元刚度矩阵推导过程中,没有考虑单元劈裂后所形成两个块体自身的弹塑性变形,所以该方法只是一种近似方法。对相应试验进行了数值模拟,结果表明该方法是有效的。
在有限单元法中,三结点三角单元在几何上具有独特的优点,即当一条裂纹贯穿单元(单元劈裂)时,总有一结点位于裂纹的一侧,而另外两个结点位于裂纹的另一侧。位于一侧的两个结点与位于另外一侧的一个结点可以潜在地构成两个接触点对,从而可以利用这两个接触点对来推导劈裂单元的刚度矩阵,以再现裂纹面之间的接触和摩擦效应。利用该三角单元的几何特点,提出了单元劈裂法,用于模拟节理或其它裂纹的扩展问题。由于劈裂单元刚度矩阵与原三角单元享有共同的结点,因而在模拟裂纹扩展过程中无需为设置节理单元而改变原网格划分方案,这为节理扩展的数值模拟提供了很大方便,提高了计算效率。在劈裂单元刚度矩阵推导过程中,没有考虑单元劈裂后所形成两个块体自身的弹塑性变形,所以该方法只是一种近似方法。对相应试验进行了数值模拟,结果表明该方法是有效的。
摘要：
旁压应变保持试验(SHT)是测定土体水平固结系数的有效原位测试方法之一。通常采用Clarke建议的步骤,由于包含了一些简化的假设而导致对固结系数的不准确地评估。以Drucker-Prager理想弹塑性模型为基础,利用有限元法模拟饱和黏土中SHT,分析了Clarke等固结时间因数曲线(根据Randolph和Wroth解)的适用条件,并考虑渗透性及应变加载率引起的部分排水的影响,对Clarke曲线进行修正,建议了误差曲线。进一步地采用Drucker-Prager理想弹塑性与土体流变的耦合模型模拟SHT,分析土体流变性对超孔隙水压力消散的影响。研究表明:土体流变对超孔隙水压力消散的影响,除了通过应力松弛改变边界应力水平而使超孔隙水压力下降,还通过改变超孔隙水压力的分布而减缓其渗透固结速度;渗透系数越小,土体流变性对超孔隙水压力的消散速度影响越明显。忽略土体流变性会高估水平固结系数,可高估几倍到数十倍。
旁压应变保持试验(SHT)是测定土体水平固结系数的有效原位测试方法之一。通常采用Clarke建议的步骤,由于包含了一些简化的假设而导致对固结系数的不准确地评估。以Drucker-Prager理想弹塑性模型为基础,利用有限元法模拟饱和黏土中SHT,分析了Clarke等固结时间因数曲线(根据Randolph和Wroth解)的适用条件,并考虑渗透性及应变加载率引起的部分排水的影响,对Clarke曲线进行修正,建议了误差曲线。进一步地采用Drucker-Prager理想弹塑性与土体流变的耦合模型模拟SHT,分析土体流变性对超孔隙水压力消散的影响。研究表明:土体流变对超孔隙水压力消散的影响,除了通过应力松弛改变边界应力水平而使超孔隙水压力下降,还通过改变超孔隙水压力的分布而减缓其渗透固结速度;渗透系数越小,土体流变性对超孔隙水压力的消散速度影响越明显。忽略土体流变性会高估水平固结系数,可高估几倍到数十倍。
摘要：
在人工开挖的斜坡上施工满足合理桩间距的两根悬臂式抗滑桩,通过对模型槽内填土的顶面进行堆载,研究了桩前施工挡土板时挡土板水平变形和桩–板土压力比的变化规律。待位移传感器和土压力计读数稳定后,采用自上而下摘板的措施模拟桩前土开挖的施工过程。通过分析不同高度上测点x方向土压力的分布规律,探讨了桩间土沿高度方向直接土拱与摩擦土拱的作用程度及作用范围。摘板过程结束后,对桩间土的局部滑塌面进行测量,通过与三维土拱效应的作用范围进行比较,证实了合理桩间距条件下桩间土产生局部滑塌的范围总是处于直接土拱的拱圈内侧区域。采用自制的简易静力贯入设备对拱脚剪切线附近的原状土进行测定,基于实测锤尖贯入曲线,分析了桩间不同高度上拱脚的极限剪切作用厚度。
在人工开挖的斜坡上施工满足合理桩间距的两根悬臂式抗滑桩,通过对模型槽内填土的顶面进行堆载,研究了桩前施工挡土板时挡土板水平变形和桩–板土压力比的变化规律。待位移传感器和土压力计读数稳定后,采用自上而下摘板的措施模拟桩前土开挖的施工过程。通过分析不同高度上测点x方向土压力的分布规律,探讨了桩间土沿高度方向直接土拱与摩擦土拱的作用程度及作用范围。摘板过程结束后,对桩间土的局部滑塌面进行测量,通过与三维土拱效应的作用范围进行比较,证实了合理桩间距条件下桩间土产生局部滑塌的范围总是处于直接土拱的拱圈内侧区域。采用自制的简易静力贯入设备对拱脚剪切线附近的原状土进行测定,基于实测锤尖贯入曲线,分析了桩间不同高度上拱脚的极限剪切作用厚度。
摘要：
在扰动状态概念基础上,建立了一个考虑土结构性影响的软黏土应力应变本构模型。模型尝试运用电阻率不规则因子来表征和测定土样的扰动变量,从而克服了传统扰动变量获取方法的不足,使之简便、快捷、经济、实用。另外,模型中,增加了土体体应变对土体扰动影响,且以试验和理论为依据建立扰动函数,从而使得模型更加符合土体实际工程力学特性。模型形式相对简单,参数易于确定。三轴排水剪切试验的验证结果表明,所构建的模型能较为合理地模拟结构性软黏土受荷扰动下的变形过程。
在扰动状态概念基础上,建立了一个考虑土结构性影响的软黏土应力应变本构模型。模型尝试运用电阻率不规则因子来表征和测定土样的扰动变量,从而克服了传统扰动变量获取方法的不足,使之简便、快捷、经济、实用。另外,模型中,增加了土体体应变对土体扰动影响,且以试验和理论为依据建立扰动函数,从而使得模型更加符合土体实际工程力学特性。模型形式相对简单,参数易于确定。三轴排水剪切试验的验证结果表明,所构建的模型能较为合理地模拟结构性软黏土受荷扰动下的变形过程。
摘要：
采用理论计算、数值模拟和工程实测资料验证相结合的方法分析了圆形隧洞钻爆开挖时开挖边界上初始应力场动态卸荷效应,并计算了其破坏范围。计算结果表明在高地应力条件下进行爆破开挖时,初始应力动态卸荷在岩体中所产生的损伤范围比准静态卸荷所产生的损伤范围要大;侧压力系数λ和极角θ是影响初始应力动态卸载应力场的两个主要因素;在一定的卸载速率条件下,侧压力系数λ越大,动态卸载效应越显著,其所产生的损伤范围也相应较大。工程实例证明了该结论的合理性。
采用理论计算、数值模拟和工程实测资料验证相结合的方法分析了圆形隧洞钻爆开挖时开挖边界上初始应力场动态卸荷效应,并计算了其破坏范围。计算结果表明在高地应力条件下进行爆破开挖时,初始应力动态卸荷在岩体中所产生的损伤范围比准静态卸荷所产生的损伤范围要大;侧压力系数λ和极角θ是影响初始应力动态卸载应力场的两个主要因素;在一定的卸载速率条件下,侧压力系数λ越大,动态卸载效应越显著,其所产生的损伤范围也相应较大。工程实例证明了该结论的合理性。
摘要：
传统考虑土拱效应的Trapdoor松动土压力与位移无关,已逐渐不能满足工程设计需要。通过综合分析Trapdoor表面土压力随位移变化的规律,提出了Trapdoor与位移相关土压力的表达式。对于不同的土性参数和Trapdoor尺寸,计算土压力与模型试验及FLAC数值分析结果吻合良好。利用所提出的Trapdoor位移相关土压力,建立了抗局部沉陷加筋设计新方法,克服了传统Giroud(1990)设计方法不能考虑沉陷区上方土压力随沉陷位移变化的不足,从而更符合实际情况。通过扩建填埋场封顶系统及中间衬垫系统的抗局部沉陷分析及设计发现,对于封顶系统传统Giroud(1990)设计方法偏保守;而对于中间衬垫系统,上覆堆体厚度明显影响加筋体的允许张拉强度,当上覆堆体厚度H较大时(沟渠型沉陷:H>32 m,圆形沉陷:H>50 m),传统Giroud(1990)设计方法偏不安全。
传统考虑土拱效应的Trapdoor松动土压力与位移无关,已逐渐不能满足工程设计需要。通过综合分析Trapdoor表面土压力随位移变化的规律,提出了Trapdoor与位移相关土压力的表达式。对于不同的土性参数和Trapdoor尺寸,计算土压力与模型试验及FLAC数值分析结果吻合良好。利用所提出的Trapdoor位移相关土压力,建立了抗局部沉陷加筋设计新方法,克服了传统Giroud(1990)设计方法不能考虑沉陷区上方土压力随沉陷位移变化的不足,从而更符合实际情况。通过扩建填埋场封顶系统及中间衬垫系统的抗局部沉陷分析及设计发现,对于封顶系统传统Giroud(1990)设计方法偏保守;而对于中间衬垫系统,上覆堆体厚度明显影响加筋体的允许张拉强度,当上覆堆体厚度H较大时(沟渠型沉陷:H>32 m,圆形沉陷:H>50 m),传统Giroud(1990)设计方法偏不安全。
摘要：
研究了不同实验条件下原状和扰动粉黏土人工冻胀速率的发展特点,并对试验结果进行了对比分析。同时还分析、总结了各种试验因素对人工冻胀速率的影响。针对粉黏土冻胀速率的研究,共进行了12组人工冻结试验,试验中所采用的各种影响因素如下:两种人工冻结冷端温度模式——正弦变化冻结温度和恒定冻结温度,三个不同人工冻结方向——竖向冻结、侧向冻结以及复合冻结(竖向—侧向冻结),不同含水率——23.5%、28%和32%,不同水分补给条件——开放体系和封闭体系。试验结果表明:季节冻土层的存在将减少或是抑制由人工冻结所引起的二次冻胀的发展。研究结果将为人工冻结实际工程,特别是在季节冻土区的人工冻结工程提供重要的理论指导。
研究了不同实验条件下原状和扰动粉黏土人工冻胀速率的发展特点,并对试验结果进行了对比分析。同时还分析、总结了各种试验因素对人工冻胀速率的影响。针对粉黏土冻胀速率的研究,共进行了12组人工冻结试验,试验中所采用的各种影响因素如下:两种人工冻结冷端温度模式——正弦变化冻结温度和恒定冻结温度,三个不同人工冻结方向——竖向冻结、侧向冻结以及复合冻结(竖向—侧向冻结),不同含水率——23.5%、28%和32%,不同水分补给条件——开放体系和封闭体系。试验结果表明:季节冻土层的存在将减少或是抑制由人工冻结所引起的二次冻胀的发展。研究结果将为人工冻结实际工程,特别是在季节冻土区的人工冻结工程提供重要的理论指导。
摘要：
针对刚性挡土墙的墙后被动土压力采用非线性破坏准则,提出利用多切线法引入瞬时变量C t和?t,在塑性极限上限定理的基础上,建立了被动土压力问题的多三角形破坏机构,推导了基本计算公式,并根据序列二次规划法对三角形单元划分方式进行优化,从而得到最小的上限解。通过与已有研究成果进行对比分析,表明计算结果合理,是一种严格的上限解。
针对刚性挡土墙的墙后被动土压力采用非线性破坏准则,提出利用多切线法引入瞬时变量C t和?t,在塑性极限上限定理的基础上,建立了被动土压力问题的多三角形破坏机构,推导了基本计算公式,并根据序列二次规划法对三角形单元划分方式进行优化,从而得到最小的上限解。通过与已有研究成果进行对比分析,表明计算结果合理,是一种严格的上限解。
摘要：
基桩负摩阻力是桩基础设计中必须考虑的重要问题之一,但是针对考虑土体固结时间效应的群桩负摩阻力研究却相对较少。进行了在地面堆载固结条件下,黏性土层中3×3群桩负摩阻力性状的室内模型试验研究,测得了不同桩间距(3d,4d,6d)条件下各位置桩(角桩、边桩、中心桩)的桩侧负摩阻力、桩端阻力以及桩周土体分层沉降随固结时间的变化情况,分析了桩身下拽力和中性点位置随时间的变化规律;并进行了同等条件下单桩及2×2群桩(4d)试验作为比较分析。试验结果表明,群桩中桩侧负摩阻力引起的下拽力和中性点位置都存在明显的时间效应和群桩效应,其数值与基桩数、基桩的布置位置及桩间距等因素有关;在本文试验情况下,当桩–土相对位移达到2 mm时,桩侧负摩阻力将达到其最大值的80%～90%。
基桩负摩阻力是桩基础设计中必须考虑的重要问题之一,但是针对考虑土体固结时间效应的群桩负摩阻力研究却相对较少。进行了在地面堆载固结条件下,黏性土层中3×3群桩负摩阻力性状的室内模型试验研究,测得了不同桩间距(3d,4d,6d)条件下各位置桩(角桩、边桩、中心桩)的桩侧负摩阻力、桩端阻力以及桩周土体分层沉降随固结时间的变化情况,分析了桩身下拽力和中性点位置随时间的变化规律;并进行了同等条件下单桩及2×2群桩(4d)试验作为比较分析。试验结果表明,群桩中桩侧负摩阻力引起的下拽力和中性点位置都存在明显的时间效应和群桩效应,其数值与基桩数、基桩的布置位置及桩间距等因素有关;在本文试验情况下,当桩–土相对位移达到2 mm时,桩侧负摩阻力将达到其最大值的80%～90%。
摘要：
在大型动力三轴仪上进行了坝料的动力变形特性试验研究,分析了围压和固结比对最大动模量、动模量衰减规律和阻尼比的影响。试验研究表明:随围压和固结应力比的提高,最大动模量增大;随应变的增大,动模量逐渐衰减;固结比对最大阻尼比影响不大,随固结比的提高最大阻尼比略有降低。基于沈珠江动力变形特性模型,提出了可以将固结比影响归一化的最大动模量和模量衰减的修正公式,该公式能很好地消除围压和固结比对模量衰减规律的影响。结合其它工程试验成果,通过小于5 mm粒径颗粒含量初步探讨了尺寸效应对动力变形特性的影响,研究表明室内试验得出的最大动模量较工程原位土体的要低,而最大阻尼比要略高。
在大型动力三轴仪上进行了坝料的动力变形特性试验研究,分析了围压和固结比对最大动模量、动模量衰减规律和阻尼比的影响。试验研究表明:随围压和固结应力比的提高,最大动模量增大;随应变的增大,动模量逐渐衰减;固结比对最大阻尼比影响不大,随固结比的提高最大阻尼比略有降低。基于沈珠江动力变形特性模型,提出了可以将固结比影响归一化的最大动模量和模量衰减的修正公式,该公式能很好地消除围压和固结比对模量衰减规律的影响。结合其它工程试验成果,通过小于5 mm粒径颗粒含量初步探讨了尺寸效应对动力变形特性的影响,研究表明室内试验得出的最大动模量较工程原位土体的要低,而最大阻尼比要略高。
摘要：
气压劈裂是向岩土体中注入高压气体形成裂隙,增加流体的流动通道,从而提高低渗透性土体的渗透系数。通过室内模型试验探讨了土体在高压气体作用下的响应及劈裂现象。试验结果表明,向土体中喷入高压气体会在土体中生成超静孔压,超静孔压大小与喷气压力相关;超静孔压较大时,土体发生气压劈裂,生成的裂隙又为超静孔压的快速消散提供了通道,大部分超静孔压在裂隙闭合前消散;随着超静孔压的消散,裂隙随之减小,但不会完全闭合,留存残余微裂隙。
气压劈裂是向岩土体中注入高压气体形成裂隙,增加流体的流动通道,从而提高低渗透性土体的渗透系数。通过室内模型试验探讨了土体在高压气体作用下的响应及劈裂现象。试验结果表明,向土体中喷入高压气体会在土体中生成超静孔压,超静孔压大小与喷气压力相关;超静孔压较大时,土体发生气压劈裂,生成的裂隙又为超静孔压的快速消散提供了通道,大部分超静孔压在裂隙闭合前消散;随着超静孔压的消散,裂隙随之减小,但不会完全闭合,留存残余微裂隙。
摘要：
通过大型的模型试验,研究了以红砂岩为填料在水平地震作用下加筋格宾挡土墙的动力特性。双绞合六边形金属格宾网由PVC包裹,并镀锌防腐,网面单元尺寸为80 mm×100 mm。输入地震波采用ELCE_NS地震波和HACHI_EW地震波,峰值分别为0.342g和0.183g。试验得出了加筋格宾挡墙在不同峰值的水平地震激励下的第一层、第三层、第五层墙顶面处的水平加速度、竖向加速度、水平动位移、竖向动位移峰值响应和沿墙高方向动应力峰值响应。通过对加筋格宾挡土墙的结构分析和抗震试验,可以得出加筋格宾挡土墙为优良的抗震结构,这为加筋格宾挡土墙的抗震设计提供依据。
通过大型的模型试验,研究了以红砂岩为填料在水平地震作用下加筋格宾挡土墙的动力特性。双绞合六边形金属格宾网由PVC包裹,并镀锌防腐,网面单元尺寸为80 mm×100 mm。输入地震波采用ELCE_NS地震波和HACHI_EW地震波,峰值分别为0.342g和0.183g。试验得出了加筋格宾挡墙在不同峰值的水平地震激励下的第一层、第三层、第五层墙顶面处的水平加速度、竖向加速度、水平动位移、竖向动位移峰值响应和沿墙高方向动应力峰值响应。通过对加筋格宾挡土墙的结构分析和抗震试验,可以得出加筋格宾挡土墙为优良的抗震结构,这为加筋格宾挡土墙的抗震设计提供依据。
摘要：
通过分析土体自然历史形成条件,从土性参数变异性表现特征着手,对其进行归类分析,初步回答了土性指标变异性的含义;对比分析了土层剖面的两种建模方法,据此提出了基于随机场理论的变异性统计方法,并通过实际工程勘探数据的统计分析,诠释了该方法的优越性所在。结果表明:土性指标变异性并非土体分层后层与层之间土性指标的差异,而是层内土性点与点之间的空间变异;相对于传统随机变量的建模方法,这种空间变异性用随机场理论建模更加科学合理;随机场理论用空间趋势函数和随机波动分量分别表征土性指标的确定性部分和随机扰动部分,通过去趋势化处理,可把握土性参数不确定性的核心;实例分析显示,本文提出的方法可更加精确地了解土性参数的不确定性,为可靠性理念在实际工程中的应用提供有利的途径。
通过分析土体自然历史形成条件,从土性参数变异性表现特征着手,对其进行归类分析,初步回答了土性指标变异性的含义;对比分析了土层剖面的两种建模方法,据此提出了基于随机场理论的变异性统计方法,并通过实际工程勘探数据的统计分析,诠释了该方法的优越性所在。结果表明:土性指标变异性并非土体分层后层与层之间土性指标的差异,而是层内土性点与点之间的空间变异;相对于传统随机变量的建模方法,这种空间变异性用随机场理论建模更加科学合理;随机场理论用空间趋势函数和随机波动分量分别表征土性指标的确定性部分和随机扰动部分,通过去趋势化处理,可把握土性参数不确定性的核心;实例分析显示,本文提出的方法可更加精确地了解土性参数的不确定性,为可靠性理念在实际工程中的应用提供有利的途径。
摘要：
基于统一强度理论和弹脆塑性软化模型,考虑不同工况下主应力顺序、岩石应变软化、剪胀和渗流等综合影响,推导了圆形水工压力隧洞应力和洞壁位移解析解。通过工程算例,比较本文方法与传统方法的不同,说明考虑第一主应力的变化和渗流体积力更符合工程实际,并得出统一强度理论参数、软化特性参数和剪胀特性参数对隧洞切向应力和洞壁位移的影响特性。隧洞设计时,应依据围岩材料特性合理地选取统一强度理论参数,并考虑由于软化特性参数和剪胀特性参数的减小对隧洞切向应力和洞壁位移增大的影响。该结果为圆形水工压力隧洞弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计有一定的参考价值。
基于统一强度理论和弹脆塑性软化模型,考虑不同工况下主应力顺序、岩石应变软化、剪胀和渗流等综合影响,推导了圆形水工压力隧洞应力和洞壁位移解析解。通过工程算例,比较本文方法与传统方法的不同,说明考虑第一主应力的变化和渗流体积力更符合工程实际,并得出统一强度理论参数、软化特性参数和剪胀特性参数对隧洞切向应力和洞壁位移的影响特性。隧洞设计时,应依据围岩材料特性合理地选取统一强度理论参数,并考虑由于软化特性参数和剪胀特性参数的减小对隧洞切向应力和洞壁位移增大的影响。该结果为圆形水工压力隧洞弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计有一定的参考价值。
摘要：
高压旋喷是一种较成熟的地基处理技术,将高压旋喷技术与地质钻机有机地结合起来可形成一种自带钢绞线的新型锚杆。结合工程实际介绍了三根该新型足尺锚杆抗拔破坏试验的情况,并与二根足尺传统锚杆的试验结果进行了对比,旋喷自带钢绞线锚杆利用高压旋喷技术在软弱土层中可形成抗拔力较大的锚固体,利用特殊工艺在旋喷加固土体的同时可将钢绞线直接带入预设土层中,克服了传统锚杆不能在软弱土层中施工的局限性,而且根据需要还可在设定的土层中形成扩大头(即变截面),这样可大大增加锚杆的抗拔力,试验成果对研究高压旋喷自带钢绞线锚杆的受力机理提供了较完整的资料,对该锚杆在工程上的推广应用具有现实的指导意义。
高压旋喷是一种较成熟的地基处理技术,将高压旋喷技术与地质钻机有机地结合起来可形成一种自带钢绞线的新型锚杆。结合工程实际介绍了三根该新型足尺锚杆抗拔破坏试验的情况,并与二根足尺传统锚杆的试验结果进行了对比,旋喷自带钢绞线锚杆利用高压旋喷技术在软弱土层中可形成抗拔力较大的锚固体,利用特殊工艺在旋喷加固土体的同时可将钢绞线直接带入预设土层中,克服了传统锚杆不能在软弱土层中施工的局限性,而且根据需要还可在设定的土层中形成扩大头(即变截面),这样可大大增加锚杆的抗拔力,试验成果对研究高压旋喷自带钢绞线锚杆的受力机理提供了较完整的资料,对该锚杆在工程上的推广应用具有现实的指导意义。
摘要：
为了量化原状土中水分在冻融过程中的迁移,试验采取在其他试验条件相同的条件下,改变初始含水率或温度模式的方法,研究了单个因素对水分迁移的影响。经冻结并融化到设定位置后,从试验中观察到试样未融化部分存在有横向和竖向的裂缝现象、明显的冻融分界线、水分积聚层和融化锋面并不在同一个层面内、土中水的冻结温度各不相同、冻结后含冰不均匀现象等结果,进而对冻融过程中进行温度场分析以及冻融前后含水率的变化分析,用具体试验数据得出如下结论:控制不同顶板温度时,不同含水率的试样中各点处温度的变化趋势基本相同;在顶板控温相同的情况下,初始含水率大的试样,水分迁移量大,水分积聚多;不同冻结温度和融化温度对试样中水分的迁移影响非常明显,顶板冻结时温度越高,水分积聚层位置处的含水率越大,水分积聚越多等。
为了量化原状土中水分在冻融过程中的迁移,试验采取在其他试验条件相同的条件下,改变初始含水率或温度模式的方法,研究了单个因素对水分迁移的影响。经冻结并融化到设定位置后,从试验中观察到试样未融化部分存在有横向和竖向的裂缝现象、明显的冻融分界线、水分积聚层和融化锋面并不在同一个层面内、土中水的冻结温度各不相同、冻结后含冰不均匀现象等结果,进而对冻融过程中进行温度场分析以及冻融前后含水率的变化分析,用具体试验数据得出如下结论:控制不同顶板温度时,不同含水率的试样中各点处温度的变化趋势基本相同;在顶板控温相同的情况下,初始含水率大的试样,水分迁移量大,水分积聚多;不同冻结温度和融化温度对试样中水分的迁移影响非常明显,顶板冻结时温度越高,水分积聚层位置处的含水率越大,水分积聚越多等。
摘要：
单轴抗压强度是岩土的重要力学性质之一,同时也是寒区工程建设中基础设计的一个重要依据。为研究冻融循环作用对含盐土单轴抗压强度的影响,以兰州黄土为研究对象,其中添加无水硫酸钠,对不同含盐量和含水率的试样在经历不同的冻融循环次数后,在常温下测试其单轴抗压强度试验。试验揭示了含盐土在常温下的应力应变曲线呈明显的脆性破坏,而经冻融的试样未出现明显的屈服阶段直到达到极限应力而进入弱塑性破坏;分析了硫酸钠盐在土体冻融循环中对土体强度的强化和弱化两种作用;得出了含硫酸钠盐黄土经历冻融循环达到新动态平衡的次数为6次。
单轴抗压强度是岩土的重要力学性质之一,同时也是寒区工程建设中基础设计的一个重要依据。为研究冻融循环作用对含盐土单轴抗压强度的影响,以兰州黄土为研究对象,其中添加无水硫酸钠,对不同含盐量和含水率的试样在经历不同的冻融循环次数后,在常温下测试其单轴抗压强度试验。试验揭示了含盐土在常温下的应力应变曲线呈明显的脆性破坏,而经冻融的试样未出现明显的屈服阶段直到达到极限应力而进入弱塑性破坏;分析了硫酸钠盐在土体冻融循环中对土体强度的强化和弱化两种作用;得出了含硫酸钠盐黄土经历冻融循环达到新动态平衡的次数为6次。
摘要：
近年来,李国维先生在《岩土工程学报》上发表了一系列有关软土次固结论文[1-4],最新的一篇发表在2009年第一期[1]。这些论文主要采用试验手段对软土次固结特性进行了系统分析,取得了一些有益的试验成果。笔者把土体看作是软体材料,从非平衡态热力学超黏弹性理论出发,对软土次固结的特性也进行了一些研究,其中有些观点与李国维先生有所差别。为了能使岩土力学的研究园地百花齐放,进一步深入认识软土次固结变形特性,现与李国维先生就软土次固结的某些观点进行讨论,如有不当之处,敬请谅解。
近年来,李国维先生在《岩土工程学报》上发表了一系列有关软土次固结论文[1-4],最新的一篇发表在2009年第一期[1]。这些论文主要采用试验手段对软土次固结特性进行了系统分析,取得了一些有益的试验成果。笔者把土体看作是软体材料,从非平衡态热力学超黏弹性理论出发,对软土次固结的特性也进行了一些研究,其中有些观点与李国维先生有所差别。为了能使岩土力学的研究园地百花齐放,进一步深入认识软土次固结变形特性,现与李国维先生就软土次固结的某些观点进行讨论,如有不当之处,敬请谅解。
摘要：
笔者收到《岩土工程学报》编辑部转来的讨论文章后,认真学习并思考胡亚元副教授(以下简称讨论文)提出的问题。首先,为有同行如此关注笔者研究的问题而倍感荣幸,其次对讨论文提出的问题颇感为难。讨论文涉及5篇论文和1部专著,其中有2篇论文笔者为第一作者,1篇为第二作者,1篇为第四作者,还有1篇和专著未参与。因此,对文章或专著主旨的理解,除为第一作者的文章外,笔者不敢说是准确地或是真正体现第一作者原意的。笔者本着互相学习、互相促进的态度在此商榷,不当之处请指正。
笔者收到《岩土工程学报》编辑部转来的讨论文章后,认真学习并思考胡亚元副教授(以下简称讨论文)提出的问题。首先,为有同行如此关注笔者研究的问题而倍感荣幸,其次对讨论文提出的问题颇感为难。讨论文涉及5篇论文和1部专著,其中有2篇论文笔者为第一作者,1篇为第二作者,1篇为第四作者,还有1篇和专著未参与。因此,对文章或专著主旨的理解,除为第一作者的文章外,笔者不敢说是准确地或是真正体现第一作者原意的。笔者本着互相学习、互相促进的态度在此商榷,不当之处请指正。
