关于土工合成材料加筋设计的若干问题

 

李广信

 

（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084）

 

摘  要：目前土工合成材料加筋技术被广泛应用，但人们对于加筋土中筋材与土间的相互作用的机理的认识还不够深入，因而在设计中总体上趋于保守。结合岩土工程的设计理论，指出土工合成材料在设计方法方面的不合理性；对于加筋挡土墙、加筋土坡、加筋软土地基上的土堤和桩网结构的设计分别进行了讨论；结合一些案例中的实测和预计的筋材应变和应力，进一步指出目前设计的保守性。最后指出，目前基于极限平衡法的设计不尽合理，而通过变形协调的筋土共同作用的研究，采用更能反映其相互作用机理的设计方法是非常必要的。

 

关键词：土工合成材料；加筋；保守性；折减系数；相互作用

 

不同型式复合地基试验对比分析

 

赵明华，龙  军，张  玲，马缤辉，何腊平

 

(湖南大学岩土工程研究所，湖南 长沙 410082)

 

摘  要：基于相似理论，设计并完成了土工格室加筋垫层、砂井、散体材料桩、柔性桩等九组复合地基模型试验，并对其加固效果进行对比分析，分析结果表明：水平加筋垫层的设置可扩散上部荷载，提高复合地基承载力，土工格室的加强效果优于土工格栅；桩体复合地基须考虑群桩效应的影响，其承载能力明显好于加筋垫层复合地基；不同加载范围下桩和土体的承载能力发挥程度不同，单桩加载下桩体承载能力发挥较三桩、七桩加载时大，碎石桩桩顶桩土应力比>碎石桩+土工格栅>碎石桩+土工格室，而柔性桩+土工格室的桩顶桩土应力比>柔性桩+土工格栅>柔性桩；砂井和各种型式的碎石桩复合地基桩底桩土应力比在1左右，各种型式的柔性桩桩底桩土应力比较大，最大达24；软基浅部较深部孔隙水压力大、消散速度快；桩体复合地基孔隙水压力较土工格室复合地基和软土地基小，砂井和碎石桩复合地基的排水速度明显快于柔性桩复合地基。

 

关键词：复合地基；模型试验；桩体；水平加筋垫层；作用效果

 

双剪类流动模型的非圆形颗粒离散元数值验证

 

蒋明镜^1，2，李立青^1，2，3，申志福^1，2

 

（1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；

 

3. 河南省交通科学技术研究院有限公司，河南 郑州 450006）

 

摘  要：双滑移自由转动模型、双剪模型和双滑移转动率（DSR²）模型这3种双剪类模型均是基于运动理论的塑性模型，其关键区别在于转动率参量的选取。采用改进后的NS2D离散元程序，对长短轴比例分别为1.4和1.7的椭圆颗粒试样进行不排水单剪试验以验证上述双剪类模型中转动率参量选取的合理性。数值试验结果表明：①双滑移自由转动模型中的限定条件因未考虑能量消散过程中颗粒转动的影响而过于严格；②双剪模型中转动率参量为主应力方向变化率的假定与数值试验结果差距显著；③DSR²模型中采用平均纯转动率（APR）可很好地预测转动率参量的变化，且该模型可用于砂土非共轴微观机制的研究；④参量APR能考虑剪切过程中颗粒转动对能量耗散的影响，可将离散介质力学和连续介质力学有机结合起来，是运动模型中合理且重要的参量。

 

关键词：砂土流动；双滑移自由转动模型；双剪模型；双滑移转动率模型；离散单元法；椭圆颗粒

 

基于累积损伤理论的土石坝地震永久变形分析

 

方火浪¹，高  原¹，银  鸽¹，山口嘉一²，佐藤弘行²

 

（1. 浙江大学防灾工程研究所，浙江 杭州 310058；2. 日本土木研究所，筑波 305-8516）

 

摘  要：以龙冈的在不规则荷载作用下土体应变的累积损伤理论为基础，提出了基于累积损伤理论的土石坝地震永久变形分析方法。采用大型静力和动力三轴仪，对某土石坝筑坝材料的静动变形特性进行了试验研究，确定了筑坝材料的静力和动力应力应变关系、累积应变模型和相应的材料参数。利用该方法，分别对在日本2008年6月14日岩手—宫城内陆M7.2级地震作用下该土石坝的在建坝体和竣工后坝体的地震永久变形特性进行了研究。结果表明：在建坝体的坝内沉降计算值与现场实测值基本吻合，并且通过与其它土石坝实测值的比较，说明竣工后坝体的坝顶沉降预测值在合理范围之内。

 

关键词：累积损伤理论；土石坝；地震；永久变形

 

裂隙岩体温度场数值流形方法初步研究

 

刘泉声，刘学伟

 

（中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071）

 

摘  要：基于三角形有限覆盖数值流形理论，提出了裂隙岩体二维不稳定温度场求解的数值流形方法(NMM)，并推导了第一类温度边界条件处理的罚方法，给出了计算格式。数值流形方法采用两套覆盖，其中数学覆盖独立于求解区域，生成数学覆盖时不用考虑裂隙数量、位置和方向，避免了常规方法处理裂隙处网格划分的不便。对于裂隙岩体，裂隙两侧对应不同流形单元，可以实现温度的不连续模拟。裂隙作为内部流形单元或外部边界条件叠加进入到温度场的总体求解矩阵中，实现了裂隙岩体温度场的数值流形求解。该方法具有较高精度，且能求解任意多条裂隙的岩体温度场问题。最后对部分文献算例进行计算，结果具有较好的一致性。

 

关键词：岩石力学；不稳定温度场；裂隙岩体；数值流形

 

基于Duncan-Chang模型的地基沉降分层总和

 

分析方法探讨

 

曹文贵， 邓湘 君，张  超

 

（湖南大学岩土工程研究所，湖南 长沙 410082）

 

摘  要：地基沉降分析方法是土力学研究的重要内容。该文在地基沉降变形力学机理研究基础上，首先考虑埋深或初始地应力即先期固结应力对地基土变形模量的影响，并将其区分为初始地应力的体积应力和偏应力影响两部分，引进分级加载思想，建立出不同埋深地基土变形模量的确定方法；其次，将地基沉降区分为附加体积应力和附加偏应力引起的沉降两部分，建立出地基沉降分析计算模型；然后，考虑地基变形的非线性变化特征，引进增量分析方法、虎克定律和Duncan-Chang模型，建立出附加体积应力和附加偏应力引起的地基压缩层变形的分析方法，并利用地基沉降分层总和法分析原理，建立出基于Duncan-Chang模型的地基沉降分析新方法。该方法不仅可以反映初始地应力和附加应力对地基土变形模量的影响，而且，可避免地基土压缩试验曲线和地基静载试验曲线的使用；最后，通过工程实例计算与分析，并与实测沉降值和现有分析方法的计算结果进行比较，表明了该方法可以满足工程计算精度要求，具有一定的合理性与可行性。

 

关键词：地基；沉降；分层总和法；Duncan-Chang模型；分级加载；体积应力；偏应力；变形模量

 

加筋土挡墙拉筋轴向应力分布规律研究

 

杨广庆¹，周亦涛^2*，周乔勇¹

 

(1. 石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050043；2. 河北工程技术高等专科学校交通工程系，河北 沧州 06100)

 

摘  要：基于剪力滞模型基本原理对加筋土挡墙筋土作用机理进行了研究。根据拉筋轴向应力是由拉筋周围土体发生剪切位移而产生，紧邻拉筋周围土体仅受剪应力作用的假定，将加筋体单元中土体分为内、外两层，建立了拉筋轴向受力平衡方程，推导出了加筋土挡墙拉筋轴向应力特解。理论分析表明，加筋土挡墙中拉筋轴向应力沿拉筋长度L呈非线性分布，且在x≤L/2时出现一个峰值；当水平拉筋沿筋长方向出现凹陷或凸起时，在该位置将产生拉力峰值。该研究成果合理解释了加筋土挡墙中拉筋轴向应力出现多个峰值以及越靠近墙底部潜在破裂面位置越接近墙面板的原因。

 

关键词：加筋土挡墙；剪力滞模型；拉筋轴向应力；剪应力

 

非稳定流作用下管涌发生发展的室内试验及理论分析

 

陈  亮^1，2，雷  文^1，3，张红宇³，赵敬川³，李  佳³

 

(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210098；2.水利水运工程教育部重点实验室，重庆交通大学，重庆 400743；

 

3. 河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098)

 

摘  要：管涌问题是水利工程中广受关注的一大难题。通常针对管涌的研究是基于稳定水头条件下的，而非稳定流作用下，水位的升降变化与稳定流情况不同，水位势能的转变速率，施加于土颗粒的主动动量异于稳定流，导致土体发生管涌的规律也有别于稳定流情况。首先根据理论公式的计算，提出非稳定流作用下试样发生管涌破坏水头低于稳定流水头的假想；同时指出，试验过程中土颗粒的运移规律在小范围区域内具有很大的随机性。最后，在理论研究的基础上设计试验，通过控制供水水头，使水头在近似正弦曲线变化的情况下升降循环，进行管涌试验。在试验过程中监测试样内部各部位的渗流参数变化情况，对理论进行了验证。

 

关键词：非稳定流；管涌；破坏水头；渗透系数

 

基于e–p压缩曲线和p–s载荷沉降曲线的

 

浅基础沉降的内插算法

 

王洪新

 

(上海城建市政工程（集团）有限公司，上海 200065)

 

摘  要：以侧限压缩试验为基础的分层总和法在计算小尺寸基础沉降时存在较大误差，而以载荷板试验为基础的地基沉降算法不能够反映大尺寸基础的变形特性。依据e–p压缩曲线的分层总和法在计算大面积荷载下地基沉降时有一定的理论和试验基础，是相同基底压力的实际基础沉降的上限；而p–s沉降曲线能够反映小尺寸基础的变形特性，是相同基底压力的实际基础沉降的下限。以上述理论为基础，提出了地基沉降的内插算法，把确定压缩模量的问题转化为寻找内插函数的问题。该算法可以把传统算法产生的绝对误差降低为在一定区间内的相对误差，提高了地基沉降的计算精度。进而，提出了采用二组不同尺寸载荷板试验成果预测基础沉降的方法，通过在同一地基上的四组载荷板试验验证了该方法的合理性。推导了一个圆形基础的内插函数，给出了采用内插法计算基础沉降的具体过程。分析表明：随着基础尺寸的变大，地基沉降曲线逐渐由凹型过渡到凸型。该方法综合了侧限压缩试验和载荷板试验成果，可以反映不同尺寸基础的沉降特性。该方法理论和试验基础明确，计算过程简单方便，适合在工程实践中推广。

 

关键词：基础沉降；侧限压缩试验；载荷板试验；分层总和法；内插法

 

黄河口入海泥沙沉积固结过程长期现场观测研究

 

杨秀娟¹，贾永刚²

 

(1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛 266100)

 

摘  要：根据2004年4月至2009年6月在黄河口潮坪进行的长期现场观测试验结果，研究了黄河泥沙沉积后的固结过程。研究发现：入海泥沙沉积后，强度呈线性增长，孔隙水压力消散曲线符合指数模型，5 d内固结基本完成呈现似超固结状态，沿深度方向强度出现分层现象，并逐渐非均匀化。沉积后的泥沙在自重应力和海洋水动力的长期作用下，土体的强度呈现增长–降低–增长的趋势，沿深度非均匀性提高。首次揭示了黄河入海泥沙的快速固结特性及形成的沉积物强度随时间与空间的非均匀性变化规律。

 

关键词：黄河口入海泥沙；固结；现场长期观测；非均匀性

 

松散承压含水层下采煤的流固耦合模型试验与

 

数值分析研究

 

李利平¹，李术才¹，李树忱¹，冯现大¹，李国莹¹，刘  斌¹，王  静²，许振浩¹

 

(1. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061；2. 山东大学光纤传感工程技术研究中心，山东 济南 250061)

 

摘  要：以松散承压含水层水下采煤为例，通过研制的新型流固耦合相似材料和突涌水物理模拟试验系统真实再现采区突涌水的灾变演化过程，采用光纤光栅技术、声发射技术和电阻率层析成像技术，全程捕捉隔水层围岩应力场、位移场、渗流场、温度场、电场和声发射信息的变化特征及其异常信号，研究突水前兆多元信息的演化规律及其临突特征。采用可考虑多场耦合效应的数值分析方法，研究突水灾变演化过程中应力场、位移场和渗流场的耦合演化规律，分析突水前兆多物理场信息的响应特征。试验和数值分析结果表明：在隔水层破断突水前，围岩应力变化持续增长后发生回跌，但已濒临突水。围岩位移变化持续增长后发生跳跃，在跳跃前出现孕育突水前兆的稳定突升段。围岩渗透压力变化持续降低后发生急剧跌落，在突水前很长时间里出现孕育突水前兆的异常波动段。围岩视电阻率和声发射能量也在突水前产生明显的突升和激增现象，尤其是视电阻率突升段的增长点出现在突水前较长的时间段。通过对多场信息变化规律的内在联系及其对突水预测的有效性分析，发现隔水层的渗透压力、视电阻率以及位移变化信息在突水前具有明显的前兆特征，是松散含水层开采突水灾害预警和监测的重要前兆信息源。研究结果有助于加深对煤矿突水灾变演化过程的认识，为突水前兆信息演化规律及实时监测理论的建立提供科学依据。

 

关键词：水下采煤；突水前兆；流固耦合模型试验；数值分析；演化规律

 

黄土坡滑坡滑带土氮气与水蒸气吸附试验研究

 

陈  琼¹，项伟^1,2，崔德山^1,2*，刘清秉²，张  茜¹

 

（1.中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074；2.中国地质大学（武汉）教育部长江三峡库区地质灾害研究中心，湖北 武汉 430074）

 

摘  要：研究滑坡滑带土吸附特性对滑坡稳定性评价和滑坡防治设计具有重要意义。为了研究黄土坡滑坡滑带土在水蒸气和氮气吸附质环境下的吸附特性，采用全自动比表面积和孔径分析仪，对105℃烘干和真空冷冻干燥后的滑带土在293 K条件下进行水蒸气等温吸附试验，在77 K条件下进行氮气等温吸附试验。分别采用BET理论和Frenkel-Halsey-Hill（FHH）理论计算了滑带土水蒸气吸附和氮气吸附的比表面积和孔隙分形维数。研究结果表明：采用水蒸气吸附法测得的滑带土比表面积比采用氮气吸附法测得的比表面积大，且单位质量的滑带土对水蒸气的吸附量比氮气的吸附量多。说明水蒸气分子较小，可以进入微孔隙，由于水蒸气具有极性，可吸附在黏土矿物表面和晶层间，使黏土矿物表面阳离子水化，使吸附结合水表面更平滑。氮气分子较大，不能进入所有水蒸气可以进入的孔隙，与黏土颗粒作用力非常弱，且氮气分子可以进入的孔隙的表面似乎更不均匀。烘干样中黏土形成氢键的能力减小，导致其吸附水蒸气的能力弱于冻干样。

 

关键词：滑带土；氮气吸附；水蒸气吸附；比表面积；表面分形维数

 

浅层土体加固对倾斜桩竖向承载力影响研究

 

胡文红^1,2，郑  刚^1,2

 

(1. 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室（天津大学），天津 300072；2. 天津大学建筑工程学院，天津 300072)

 

摘  要：桩身倾斜可能导致在小于对应于相同条件下竖直桩的极限承载力的荷载下提前发生弯曲破坏，并可在弯曲破坏前产生较大的桩顶水平位移和桩身挠曲。根据某工程现场载荷试验结果，对倾斜桩桩周土体进行浅层加固数值模拟，以研究其改善倾斜桩竖向承载性状的机理。分析结果表明：加固体深度、加固体面积及加固体尺寸均可对加固效果产生影响。加固体对竖向荷载作用下倾斜桩的承载性状的改善体现在对被动区土体强度和压缩性的改善以及约束桩身上部桩体转动和挠曲的作用。进一步研究了加固体压缩性的影响，结果表明：加固体弹性模量越大，加固效果越明显；但随着弹性模量的增大至一定值后，加固效果基本不再变化。

 

关键词：竖直桩；倾斜桩；土加固；沉降；竖向承载力

 

大型多功能冻土–结构接触面循环直剪系统研制及应用

 

赵联桢，杨  平^*，王海波

 

(南京林业大学土木工程学院，江苏 南京 210037)

 

摘  要：在天然冻土区和人工冻土工程中存在着大量冻土与结构物接触面问题，而目前尚无有关此类接触面剪切行为的试验研究手段。为此，研制了大型多功能冻土–结构接触面循环直剪系统DDJ—1，该系统性能优异：能实现0～-20℃范围内对接触面温度的精确控制；能精确施加常刚度、常位移、零法向应力和常应力4种法向边界条件；能够模拟多种粗糙度的接触面实现循环和单调两种剪切形式；能够观测接触带的破坏状态和厚度，同时可以测量接触带土体内部的剪切位移；应力施加、位移控制和温度调节精准。试验结果表明：该系统能准确地再现冻土与结构接触面的力学行为、变形行为，可为系统开展冻土–结构接触面的研究提供试验基础和重要思路。

 

关键词：冻土；接触面；循环剪切；温度控制；直剪仪

 

基于颗粒流椭球体理论的隧道极限松动区与松动土压力

 

武  军¹，廖少明^1，2，张  迪³

 

(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；

 

3. 中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063)

 

摘  要：砂土地层中隧道所受土压力与土拱效应及松动区的发展密切相关，而砂土地层拱效应大小又与砂土颗粒流动规律相关。基于颗粒流椭球体理论，提出了砂土中隧道松动区的计算方法，并对Terzaghi松动土压力计算公式进行了改进。研究表明：与Terzaghi土柱理论假定的直立滑动面不同，基于颗粒流的砂土隧道松动区为细长的椭圆或该椭圆的一部分，且其形状及大小随偏心率、松动系数而变化，即随砂土颗粒形状、级配、密实度等地层特性而变化；松动区竖直滑移面上的侧压系数是小于Terzaghi的建议值。最后，通过与相关文献的离心模型试验结果进行了对比分析，验证了该方法的合理性，该成果可用于砂性地层中深埋地下管道和隧道的垂直土压力的计算。

 

关键词：隧道工程；松动区；松动土压力；砂土；颗粒流；土拱效应

 

泥水盾构泥膜形成时开挖面地层孔压变化规律研究

 

闵凡路¹，朱  伟^2,3，魏代伟²，夏胜全²

 

（1. 河海大学力学与材料学院，江苏 南京 210098；2. 河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098；3. 河海大学环境学院，江苏 南京 210098）

 

摘  要：为保证开挖面的稳定，泥水盾构泥水舱中的泥浆必须在开挖面上形成微透水的泥膜，将部分泥浆压力转化为有效应力，泥浆压力才能平衡地层中的土压力和水压力。目前关于泥膜形成时泥浆压力的转化规律及其影响因素尚不清楚。针对这一问题，在自制的泥浆渗透装置中，以12组不同性质的泥浆开展渗透试验，通过测定泥膜形成过程中地层超静孔隙水应力的变化，并分析影响其分布的因素，明确了泥膜的作用机理。结果表明：随着泥膜的形成，泥浆压力在地层中转化为抵抗地层静水压力的孔压、超静孔隙水应力和抵抗地层土压力的有效应力；超静孔隙水应力在泥膜段迅速降低，在地层深处逐渐趋于稳定；泥浆的密度是影响地层超静孔隙水压力分布规律的主要因素之一，泥浆黏度对其影响较小。这一结果对于泥浆压力的设定和泥浆的配制有重要的指导意义。

 

关键词：泥水盾构；开挖面稳定；泥浆压力；泥膜；超静孔隙水应力

 

直剪剪切速率对粗粒土强度与变形特性的影响

 

徐肖峰，魏厚振^*，孟庆山，韦昌富，艾东海

 

(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071)

 

摘  要：土体的强度和变形对路基及边坡的稳定性具有控制作用，为分析剪切速率对粗粒土抗剪强度和变形特性的影响，基于THE-1000型室内大型直剪仪，对不同剪切速率下粗粒土的强度和变形特性进行试验研究。试验数据表明：不同剪切速率时的剪应力–剪切位移曲线均呈应变软化型；剪切速率为小于5 mm/min时，粗粒土强度理论公式拟合相关系数比较理想；随剪切速率的增加，内摩擦角有减小的趋势，约在27.8°～22.8°内变化，咬合力在90.3～112.2 kPa范围内振动变化；颗粒破碎率和最大垂直变形随着剪切速率减小或垂直压力增加而增大，即剪切速率越小越容易发生剪缩；剪切速率小而抗剪强度高的本质原因是：破碎后的细颗粒填充了由粗颗粒构成的土骨架孔隙，造成试样的密实度增加。

 

关键词：剪切速率；大型直剪；粗粒土；强度

 

考虑电导率变化的电渗固结模型

 

吴  辉^1，2，胡黎明^1，2*

 

(1. 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；2. 清华大学水利水电工程系，北京 100084)

 

摘  要：电渗是一种有效的软基加固技术。电渗过程中，随着土体的排水固结，其电导率会发生明显的变化。利用自行开发的轴对称电渗试验仪开展室内电渗试验，分析电渗过程中土体电导率的变化规律。同时考虑土体电导率的非线性变化特征，发展渗流场与应力应变场耦合的电渗数值分析模型。研究表明：电渗过程中土体内电势分布和电势梯度均会发生变化，考虑电导率变化的数值模型计算结果与试验结果更加接近。数值模拟结果表明电渗处理过程中阳极处沉降最大而阴极处沉降最小；室内试验时，由于阳极处边壁的约束作用，最大沉降则发生在靠近阳极的位置。

 

关键词：电渗固结；电导率；数值模拟；超静孔压

 

酸雨入渗对水泥固化铅污染土淋滤特性的影响研究

 

蒋宁俊¹，杜延军^1*，刘松玉¹，李晨阳¹，李文涛²

 

(1. 东南大学交通学院岩土工程研究所，江苏 南京 210096；2. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071)

 

摘  要：以水泥固化铅污染土（Pb-CHMS）为研究对象，通过Batch淋滤试验和柔性壁土柱酸雨入渗试验，对Pb-CHMS在酸雨作用下的淋滤特性进行了研究。Batch试验结果表明，当酸雨pH=2.5时，滤出液pH显著降低，钙（Ca）浓度显著增加；铅（Pb）浓度则随pH降低而减小。柔性壁土柱酸雨入渗试验结果表明，Pb-CHMS渗透系数随渗透量和时间增加而降低，酸雨入渗导致渗透系数降低速率减缓；pH、Ca和Pb溶出量随渗透量降低；并建立了Pb-CHMS室内土柱酸雨入渗时间与所模拟的固化污染土体酸雨入渗时间的关系。

 

关键词：固化/稳定；铅污染土；酸雨；淋滤

 

考虑土体空间变异性的边坡最危险滑动面随机分析方法

 

祁小辉^1，2，李典庆^1，2*，周创兵^1，2，方国光³

 

（1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072；

 

3. 新加坡国立大学土木与环境工程系，新加坡 117576）

 

摘  要：现有边坡可靠度研究均未考虑土体空间变异性对边坡最危险滑面的影响。为此，提出了考虑土体空间变异性的边坡最危险滑动面随机分析方法。首先，采用谱表现法建立了表征土体空间变异性的随机场模型。在此基础上，提出了基于SIGMA/W和SLOPE/W的自动定位搜索最危险滑动面方法。其次，采用非侵入式随机分析方法研究了抗剪强度参数空间变异性对边坡最危险滑动面空间分布的影响。最后，采用算例验证了所提方法的有效性。结果表明：提出的边坡最危险滑动面随机分析方法能够有效地确定边坡最危险滑动面空间分布特征。土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡最危险滑动面的空间分布特征有重要的影响，它直接决定了边坡最危险滑动面的位置和滑体规模。土体抗剪强度参数波动范围越大，最危险滑动面的空间分布范围越大。随着土体抗剪强度参数水平向和竖直向波动范围比值的增大，边坡上部发生局部滑动的可能性增大。抗剪强度参数的变异系数越大，最危险滑动面的空间分布范围越大，边坡发生小规模局部滑动的可能性越大。

 

关键词：边坡稳定性；最危险滑动面；空间变异性；非侵入式随机分析；安全系数

 

大型斜面剪切仪的研制和试验

 

施建勇^1，2，钱学德^1，2，3，朱保坤^1，2

 

（1. 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210098；2.河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098；

 

3. 密歇根州环境保护厅，密歇根 兰辛 48933）

 

摘  要：位于垃圾填埋场斜坡上的衬垫结构在垂直应力作用下沿斜坡滑移的剪切状态与底坡上衬垫结构的不同，为了模拟斜坡上衬垫结构间剪切特性，研制了斜面剪切仪。通过对标准砂和黏土的大型斜面和普通直剪剪切试验，发现两种试验得到的标准砂和黏土剪切应力位移特性基本相同，强度指标也相同。在此基础上，进行了光面HDPE土工膜与黏土复合衬垫界面斜面剪切试验，得到的剪应力与正应力比–位移曲线均有峰值和峰值后的软化现象。斜面剪切试验的特点是能够得到剪切面上法向应力和剪切应力同时增加的变化规律，可以揭示更详细的剪切特征，这有利于分析剪切过程中剪切面上法向应力和剪切应力的特性，如剪切面上法向应力和剪切应力变化规律以及剪切面上法向应力和剪切应力比的变化规律。

 

关键词：斜面剪切试验；标准砂；黏土；HDPE土工膜与黏土界面；大位移强度

 

人造多晶冰的动力学参数试验研究

 

朱占元^1，3，陈士军^2，3，凌贤长^2，3，王立娜^2，3，李琼林^2，3

 

(1. 四川农业大学城乡建设学院，四川 都江堰 611830；2. 哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090；

 

3. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)

 

摘  要：基于低温动三轴试验，研究人造多晶冰在轨道交通分级循环荷载作用下的本构关系与动力学参数指标。在不同负温、频率条件下，考察试件轴向动应力–应变关系曲线，获得冰的动力本构关系可以用线性黏弹性模型描述；动弹性模量随着温度的升高而降低，随频率增大而增大；黏性系数随着温度的升高而增大，随频率增大而减小的结论；并合理解释了温度、频率对冰的动力学参数指标的影响机理。

 

关键词：冰；动力本构关系与参数指标；低温动三轴试验；轨道交通荷载；轴向分级循环加载

 

土工格栅加筋土柔性桥台结构性能的试验研究

 

肖成志^{1, 2}，刘  贺¹，王荣霞^{1, 2}，陈  培¹

 

(1. 河北工业大学土木工程学院，天津 300401；2. 河北工业大学河北省土木工程技术研究中心，天津 300132)

 

摘  要：基于静载作用下加筋土柔性桥台结构工作性能的试验研究，综合对比分析桥台基础距下部挡墙面板的距离D对柔性桥台结构极限承载力、下部挡墙变形特点、筋材应变和土压力的影响。试验结果表明：当下部加筋挡墙中筋材长度为整体桥台高度时，桥台结构极限承载力随偏移距离D增加呈现先增加后减小趋势，且在D为0.4H_L(H_L为下部挡墙高度)时达到最大值；加筋柔性桥台整体结构加载至破坏前一级载荷时，桥台基础沉降与台背加筋土顶部沉降均呈近似线性变化，且D/H_L为0.4时二者差异沉降最小；挡墙面板顶部的水平位移明显大于中、底部，且挡墙水平位移与挡墙高度比值均小于1%；挡墙中各层筋材应变最大值随D增加而逐渐向远离面板方向发展，且D为0.4H_L时台背加筋土和下部挡墙加筋中筋材的应变相差不大，整体柔性桥台结构工作性能达到最佳状态。

 

关键词：加筋柔性桥台；偏移距离；极限承载力；土工格栅

 

河池机场填石高填方土基工后沉降离心模型试验研究

 

张军辉¹，黄湘宁¹，郑健龙¹，韦建明²，徐先进²

 

（1. 长沙理工大学公路工程教育部重点实验室，湖南 长沙 410004；2. 广西河池机场有限公司，广西 河池 547000）

 

摘  要：结合工程实例，采用不等应力模型设计方案，以梯形分布相似法配制填料，开展河池机场高填方土基工后沉降的离心模型试验研究。试验结果表明：无论是变化规律还是单位土基填高的沉降量，与现场监测结果具有良好的一致性；不同填料土基道肩沉降均大于场道中心，土基顶面呈“马鞍形”分布；试验结束后土基顶面、坡面未出现裂缝，表明河池机场填石高填方土基面临的主要工程问题不是失稳破坏，而是过大的沉降变形控制。最后，选择指数回归参数模型对工后沉降进行预测，预测结果表明，无论是工后沉降、残余沉降、沉降坡差还是沉降速率，煤矸石土基因针片状颗粒含量高、基材强度较低将导致更大的沉降变形和更长的工期。

 

关键词：高填方土基；离心模型试验；粒径效应；工后沉降；指数模型

 

水平成层场地基本周期的估算公式

 

齐文浩¹，薄景山²，刘红帅¹

 

(1. 中国地震局工程力学研究所，中国地震局地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080；2. 防灾科技学院防灾工程系，河北 三河 065201)

 

摘  要：针对已有场地基本周期简化公式不适用含软夹层场地的问题，从振动的角度推导出能反映土层结构影响的场地基本周期估算公式。根据自振周期相等的原则，推导出单层土场地简化为单自由度体系的等效高度系数；以水平成层场地中任一土层厚度与这一系数之积作为体系高度，将场地简化为相应的单自由度体系，定义体系的自振周期为该土层的贡献基本周期，场地中所有土层贡献基本周期的平方和开平方即为场地的基本周期，并推导出相应的计算公式。检验结果表明，所推导公式不仅能够合理地反映土层结构对场地基本周期的影响，而且对实际工程场地基本周期的估算结果亦较已有公式的结果更接近地脉动测试结果。公式可用于估算水平成层场地的基本周期。

 

关键词：水平成层场地；基本周期；单自由度体系；土层结构；等效高度系数

 

单向拉伸对土工织物反滤性能影响的试验研究

 

唐  琳¹，唐晓武¹，佘  巍²，高柏松³

 

(1. 浙江大学建筑工程学院滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 武汉经济技术开发区规划土地局，湖北 武汉 430056；

 

3. 中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)

 

摘  要：为研究单向拉伸对土工织物反滤性能的影响，选取两种条膜机织有纺织物和两种短纤针刺无纺织物，将不同拉应变下的织物与非连续级配土组成反滤系统，利用梯度比渗透仪测试系统反滤参数随拉应变的变化。根据反滤设计的透水、保土和防淤堵3个准则，分析拉应变对透水率、漏土量、梯度比等各参数的影响。试验结果表明：随着拉应变增加，有纺织物透水及防淤堵性能增强，保土性能减弱；无纺织物则相反，透水及防淤堵性能减弱，保土性能增强；同种土工织物厚度越大，拉应变对其反滤性能影响越大。

 

关键词：土工织物；反滤性能；单向拉伸；梯度比

 

高速公路路基加宽土工格栅加筋优化技术研究

 

沈立森¹，杨广庆^1*，程和堂¹， 郑瑞 君²， 陈 君朝³

 

（1. 石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050043；2. 河北省高速公路石安改扩建筹建处，河北 邢台 054004；

 

3. 河北省高速公路京石改扩建筹建处，河北 保定 071051）

 

摘  要：基于分析高速公路改扩建工程新老路基间不协调变形的原因、控制技术方法及控制标准，对高速公路改扩建路基加宽土工格栅加筋优化技术进行了研究。以京港澳高速公路石家庄至磁县（冀豫界）段改扩建工程典型试验段为研究对象，建立了高速公路路基加宽有限元计算模型，分析了施工期路基填筑高度和竣工后15 a的地表附加沉降、附加水平位移和路面横坡比变化规律。采用土工格栅加筋新路基技术，通过改变土工格栅的弹性模量、加筋层数和加筋长度等技术参数，研究分析了土工格栅参数变化对路基表面沉降量及路面横坡比的影响。根据计算结果提出了高速公路路基加宽土工格栅加筋优化设计技术方案，该研究结果为高速公路改扩建土工格栅加筋路基设计提供了技术参考。

 

关键词：改扩建；差异沉降；有限元；土工格栅

 

多年冻土区斜坡地带锥柱基础初始回冻过程模型试验

 

苏  凯，张建明^*，冯文杰，曲广周，张  虎

 

（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000）

 

摘  要：青海—西藏±400 kV直流联网工程沿线穿越多年冻土区565 km，其塔基将不可避免地遇到大量的冻土工程地质问题。锥柱型基础具有承载能力强并可消减切向冻胀力的特点，因而成为该条线路多年冻土区杆塔基础的主要形式。本文以青藏±400 kV直流联网工程为背景，对多年冻土地区斜坡地带锥柱型基础在回冻过程中的稳定性开展研究。主要通过相似比为1∶10的室内模型试验，监测地基土回冻过程中基础所受的冻胀应力，以及基础位移在水平与垂直方向的变化规律，并基于试验结果和研究现状对工程设计、施工与维护提出建议。试验结果显示：在冻结过程中随着地基土温度的降低冻胀力逐渐增大，基础顶部的水平冻胀力最大达到130 kPa，基础底部的法向冻胀力最大可达80 kPa。冻结过程中基础有冻拔现象，最大为5.5 mm。试验中基础顶部的水平位移最大达到3.8 mm。

 

关键词：多年冻土；锥柱基础；模型试验；相似比；冻胀

 

加筋土结构中筋材拉拔力的分布规律研究

 

刘  续¹，唐晓武¹，申  昊¹，高柏松²

 

(1. 浙江大学建筑工程学院滨海和城市岩土工程研究中心，浙江 杭州 310058；2. 中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)

 

摘  要：分析了加筋材料在拉拔试验条件下，筋材所受到的拉力、剪应力、应变之间的关系，利用筋土界面间存在的抗剪刚度系数 ，建立起了与材料拉伸模量 和 有关的拉拔影响系数 ，从而推导出拉力沿筋材分布的公式和各点筋土的相对位移公式。通过与已有的试验数据相对比，证实该公式的可行性。分析了拉力在筋材上的传播规律和 对筋材拉拔力分布的影响，表明用 能综合反映压应力、摩阻力、土体性质等多种因素对筋材拉力的影响。在加筋土结构中，筋材位移不是很大时，采用该公式能较好地估算筋材各处的拉力。

 

关键词：加筋土结构；土工合成材料；拉拔力