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《岩土工程学报》2017年第8期文摘
日期:2017年08月14日 09:08:34点击数:字号:【

黄土的结构屈服及湿陷变形的分析

邵生俊1,2,王丽琴1,2,邵  帅1,王  强1

(1. 西安理工大学岩土工程研究所,陕西 西安 710048;2. 陕西省黄土力学与工程重点实验室,陕西 西安 710048)

摘  要:黄土是一种典型的结构性土,其湿陷性是浸水后黄土结构破坏的反应。黄土的结构性可用构度指标定量地描述,它既包含了土的物质组成,还包含了不同沉积年代黄土的结构特征。加载和浸水均可引起黄土结构性衰减,加载结构性衰减可由一定含水率黄土的压缩结构屈服应力和压缩变形曲线表征;浸水结构性衰减可由浸水的压缩结构屈服应力减小和压缩变形曲线的变化表征。针对不同场地、不同沉积年代的Q3黄土和Q2黄土,依据不同含水率黄土的压缩曲线,分析了不同黄土构度指标与其压缩结构屈服应力之间的关系,以及黄土压缩变形过程中孔隙比和初始孔隙比比值与压缩应力和压缩结构屈服应力比值对数之间的关系。表明不同沉积年代黄土的构度随其反映基本物性的综合物理特征量单调变化,压缩结构屈服应力与构度之间近似呈线性关系,压缩结构屈服前后的孔隙比比值和压缩应力比值对数之间服从近似一致的变化规律。建立了由黄土沉积年代和基本物性指标确定构度,进而确定压缩结构屈服应力;依据孔隙比比值与压缩应力比比值对数的关系,分别描述天然含水率黄土和浸水饱和黄土的压缩曲线;进而,确定饱和自重作用下黄土的自重湿陷系数,计算场地自重湿陷变形的评价方法。该方法应用于西安地区黄土场地自重湿陷评价,得到了与现场浸水试坑试验实测自重湿陷量比较一致的结果,论证了考虑黄土结构性的湿陷性评价方法的合理性和准确性,为建筑黄土地基湿陷变形和大厚度湿陷性黄土地下结构地基湿陷变形评价提供了一种新途径。

关键词:黄土;结构性;湿陷变形;自重湿陷量;湿陷性评价

 

内源爆炸荷载作用下无限弹性土体中圆柱形衬砌隧道的瞬态响应解答

高  盟1,2,张继严1,2,高广运3,陈青生4,晁明颂1,2,李大勇1,2

(1. 山东科技大学土木建筑学院,山东 青岛 266590;2. 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东 青岛 266590;3. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;4. 新加坡国立大学土木与环境工程系,新加坡 119077)

摘  要:内源爆炸荷载产生的振动响应对地下衬砌隧洞的安全非常重要。采用Fourier 变换和Laplace变换,推导出内源爆炸荷载作用下无限弹性空间中圆柱形衬砌孔洞的瞬态动力响应无量纲解答,利用Fourier和Laplace逆变换数值方法,计算分析内爆炸荷载产生的振动在衬砌和周围弹性介质中的分布和传播衰减规律。计算结果表明,爆源中心处衬砌内表面径向位移、切向应力和衬砌外表面土体径向位移、切向应力最大,向左右两侧迅速衰减,在6倍衬砌内径处衰减为0;衬砌内表面径向位移、切向应力和衬砌外表面土体径向位移、切向应力时程曲线峰值爆源中心处最大,离爆源中心越远,峰值越小,且在 =10时衰减为0。

关键词:内源爆炸荷载;圆柱形衬砌隧道;瞬态动力响应;Laplace变换;Fourier变换

 水化针刺GCL剪切破坏机理的试验研究

林  海1,2,施建勇2,钱学德1,3

(1. 南昌大学建筑工程学院,江西 南昌 330031;2. 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室(河海大学),江苏 南京 210098;

3. 密歇根州环境保护厅,密歇根 兰辛 48933)

摘  要:土工膨润土防水毯(GCL)的内部剪切强度是影响复合防渗衬里边坡稳定性的关键因素,加筋纤维的存在使针刺GCL的内部剪切强度明显高于非加筋GCL。含水化GCL的复合防渗衬里结构剪切试验会发生应力小峰值现象,但大都被研究人员忽视;加筋纤维对GCL峰值剪切强度的贡献处于定性阶段。通过开展GCL内夹钠基膨润土的饱和剪切试验和理论分析,证实应力小峰值现象为水化针刺GCL应力位移曲线的固有特征,并且小峰值应力代表了GCL内夹膨润土的抗剪强度贡献。以应力位移曲线上的应力小峰值现象为基础,将加筋纤维对GCL峰值剪切强度的贡献定量化,结合破坏机理分析了针刺GCL内部剪切破坏和应力位移发展过程。考虑针刺GCL剪切强度各部分贡献,提出了一种能反映针刺GCL破坏机理的峰值强度准则。

关键词:针刺GCL;破坏机理;小位移应力峰值;峰值强度;强度准则

非饱和粉质黏土冻结温度和冻结变形特性试验研究

刘振亚1,刘建坤1,李  旭*1,2,房建宏2

(1. 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室,北京 100044;2. 多年冻土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室青海研究观测基地,西宁 青海 810001)

摘  要:为掌握冻土冻结变形规律,揭示冻结变形机理,采用自行研制的温控体变仪精确测量不同饱和度、孔隙比土样的冻结变形,为计算冻土的体积含冰量,对非饱和粉质黏土冻结温度进行了测量。室内试验结果及其数据分析表明:①非饱和粉质黏土冻结温度(冰点)主要由土样初始基质吸力决定,基质吸力越大,冻结温度越低。②非饱和粉质黏土冻结变形随饱和度变化存在两种截然不同的机制,饱和度较低时,冰水相变影响较小,土体呈冻缩特征;饱和度较高时,冰水相变占主导作用,导致土体结构破坏,呈冻胀特征。③非饱和粉质黏土冻结体应变与土体体积含冰量和初始孔隙比具有良好的经验关系,可以基于体积含冰量和初始孔隙比预测土体冻结体应变,其中体积含冰量由土体冻结温度、温度、饱和度、干密度计算得到。

关键词:非饱和粉质黏土;冻结温度;冻胀;冻缩;冻融循环

水平荷载长期作用下沉井变位特性的模型试验研究

穆保岗1,李  旭2,龚维明1,赵学亮1

(1. 东南大学土木工程学院,江苏 南京 210096;2. 泰州市建筑设计院有限公司,江苏 泰州 225300)

摘  要:为研究在水平荷载长期作用下软土中沉井基础的变形特征,设计并实施了3组模型试验。首先进行了预试验以确定模型沉井的水平承载力,然后分别研究了模型沉井在不同大小的水平荷载作用下荷载–变形曲线、被动区土压力分布特征、沉井顶部水平位移、被动区土体水平位移的短期、长期变形特征。基于本次试验数据,对理想弹塑性的py曲线按照加载时间和荷载大小予以修正。修正后的理论计算结果与实测值基本一致,并对依托工程进行了试算,修正后的py曲线可为软土地区的沉井水平变形计算提供理论依据和设计指导。

关键词:岩土工程;沉井;长期荷载;变位

边坡可靠性分析中g-line失效域及Copula优度评价研究

许晓亮1,2,王乐华2,李建林1,2,陈将宏2,覃万里2,邓华锋*2

(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. 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北 宜昌 443002)

摘  要:针对岩土体抗剪强度参数联合分布模型中Copula优度评价问题,借助g-line给出了一种边坡失效域的抗剪强度参数表征方法,并利用积分途径得到了不同Copula及不同安全系数条件下算例边坡的失效概率,以此探讨了不同Copula计算结果的差异性,重点分析了Sn(pc)、AIC、RMSE及Bias指标下各Copula的评价效果,并以上述各指标值为评价对象,分别计算了各Copula的熵权系数,从而给出了一种加权组合的Copula形式。结果表明,二次多项式拟合g-line的效果良好,此时边坡失效域可由抗剪强度参数独立表征;常用的评价指标得出的最优Copula结果不唯一,当不能有效地识别最优Copula时,可采用加权组合的Copula进行可靠性分析,能减小计算误差,有效地消除不同Copula引起的失效概率差异性,也能避免因直接采用某些Copula而引起的对边坡可靠度偏保守或者过高估计的问题。

关键词:Copula;均质边坡;失效概率;g-line;熵权

基于VFOM的矿山微震震源定位及近震震级标定

王泽伟1,2,李夕兵1,2,尚雪义1,2,董陇军1,2,刘  栋1,2,周勇勇1,2

(1. 中南大学资源与安全工程学院,湖南 长沙 410083;2. 中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室,湖南 长沙 410083)

摘  要:矿山微震事件震源位置和近震震级是矿震最基本的参数,其准确计算对矿震事件分析与信息挖掘具有重要作用。介绍了一种有别于传统定位思路的定位方法—虚拟场优化法(virtual field optimization method, VFOM),并给出了以台站计算震级偏差最小为目标的近震震级公式回归方法。将VFOM和近震震级参数回归方法用于开阳磷矿用沙坝矿区401个微震事件的震源定位和近震震级公式的重新标定。结果表明,定位结果可靠,重新标定震级公式得到的震级台站偏差相比于现有公式有明显的减小。此外,采用标定震级公式计算的震级分布观察到了明显的双峰分布现象,表明用沙坝矿的微震数据可能由两种成因的事件构成。实例表明,不同地区的近震震级计算公式必须根据实测数据重新标定,否则将可能丢失一些重要的震级分布特征。

关键词:矿山;微震;震源定位;近震震级;虚拟场优化法;起算函数

泥炭质土层盾构施工扰动引起隧道长期沉降的研究

王志良,瞿嘉安,申林方,徐则民,丁祖德

昆明理工大学建筑工程学院,云南 昆明 650500)

摘  要:为了研究泥炭质土层盾构施工扰动引起隧道的长期沉降问题,将隧道周围土体视为连续、均质、各向同性的饱和黏弹性介质,采用五元件模型描述泥炭质土的流变特性,耦合Terzaghi-Rendulic二维固结理论,建立了隧道衬砌在完全不透水的情况下,盾构施工扰动引起周围土体超孔隙水压力消散的控制方程。采用分离变量法、保角映射、Laplace变换及逆变换等数学方法对该控制方程进行求解,得到了隧道周围土体超孔隙水压力消散的解析解,最后对土体的竖向应变进行积分获得了隧道长期沉降的计算公式。结合一工程算例分析了昆明泥炭质土层超孔隙水压力消散及隧道长期沉降的变化规律,研究结果表明:与上海软黏土相比,在初始阶段泥炭质土层中超孔隙水压力的消散速度较快,然后迅速变缓并趋于稳定。泥炭质土层中隧道的长期沉降持续时间更长且沉降量更大,在900 d的时间内隧道沉降趋于稳定,其累积沉降量约高达150 mm。此外,昆明泥炭质土的流变特性显著,如将土体中超孔隙水压力消散90%作为主固结沉降的完成时刻,则土体次固结沉降约占隧道总沉降量的36%,是隧道长期沉降中不可忽视的一个重要组成部分。

关键词:泥炭质土;盾构隧道;施工扰动;长期沉降

基于大型直剪试验的土石混合体颗粒破碎特征研究

刘新荣1,2,涂义亮1,2,王  鹏1,2,钟祖良1,2,唐文斌3,杜立兵1,2

(1. 重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学),重庆 400045;3. 中铁重庆地铁建设指挥部,重庆 401120)

摘  要:土石混合体剪切时存在细观上的颗粒破碎现象,并对其宏观力学性质产生影响。基于此,以4种含水率的土石混合体为研究对象,通过室内大型直剪试验和筛分试验,分析土石混合体剪切后的颗粒破碎特征,并建立细观颗粒破碎与宏观力学性质的联系,从而加深对宏观力学性质的认识。研究结果表明:土石混合体剪切后的颗粒破碎较明显,可分为完全剪断型、表面破裂型和表面研磨型3类;颗粒破碎细观上表现为粗粒组含量降低、细粒组含量增加、中等粒组含量波动变化,统计上表现为级配曲线上移,宏观上表现为低含水率出现应变软化破坏、高含水率出现应变硬化破坏、中等含水率出现塑性应变破坏、剪应力–剪切位移曲线“跳跃”和强度非线性特征,本质上是颗粒间接触力作用产生应力集中的结果;颗粒相对破碎率随着含水率的降低或法向压力的增大而增大;黏聚力和内摩擦角均随着含水率的增大而呈幂函数规律降低。

关键词:土石混合体;直剪试验;筛分试验;含水率;颗粒破碎

地下连续墙对叠合墙式地铁车站结构地震反应的影响研究

王雪剑1,庄海洋*1,2,陈国兴1,王  瑞1

(1. 南京工业大学岩土工程研究所,江苏 南京 210009;2. 江苏省土木工程与防灾减灾重点实验室,江苏 南京 210009)

摘  要:针对现行地铁地下车站结构的常见叠合墙式结构设计方法和抗震分析方法中不考虑地下连续墙存在的现实情况,基于数值计算方法,建立了土–地下连续墙–地下结构静动力耦合非线性相互作用有限元分析模型,分析了地下连续墙存在时对地铁地下车站主体结构地震反应的影响规律。研究结果表明:地下连续墙的存在对地铁车站主体结构的抗水平侧移能力有一定的提高作用,使得其顶底间的最大相对位移有显著减小。从这一结果出发,似乎可以认为地下结构抗震分析中不考虑地下连续墙时可看作是地下结构的地震安全储备。但是,地下连续墙的存在明显改变地下结构的整体变形性态,进而导致地下结构的内力发生重分布,尤其使得大震时车站结构的顶、中、底板一些关键部位的地震损伤程度明显比不考虑地下连续墙时要严重;同时,地下连续墙对车站结构顶底板表面与土体间的相对摩擦剪力也产生明显的影响。

关键词:地下结构;地下连续墙;抗震性能;地震损伤;土与结构相互作用 

三向应力状态下冻融岩石损伤本构模型

张慧梅1,谢祥妙1,2,彭  川1,杨更社3,叶万军3,申艳军3

(1. 西安科技大学力学系,陕西 西安 710054;2.广西建工集团基础建设有限公司,广西 南宁 530001;3. 西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西 西安 710054)

摘  要:充分考虑岩石材料缺陷随机性的特点,基于连续损伤力学理论,建立了考虑围压影响的冻融荷载作用损伤模型;根据红砂岩变形破坏曲线的几何条件,采用全微分方法确定了仅含岩石基本特征参量的模型参数表达式;通过红砂岩冻融循环力学特性试验,验证了模型的合理性。研究表明:红砂岩以裂纹为主导的细观力学响应与宏观变形破坏特性相一致;随着冻融循环次数的增加,岩石损伤程度加剧,宏观上表现为材料力学性能的劣化。但在变形中后期,相同损伤程度时岩石应变增加,塑性特性增强;围压可改善岩石受力状态,因而随着围压的增加,岩石损伤程度减小,宏观上表现出材料抵抗破坏能力的增强和塑性变形的增加。

关键词:围压;冻融循环;试验;损伤本构模型;模型参数

剪胀性砂土中球孔扩张弹塑性解

李  林1,2,李镜培*1,2,孙德安3,李险峰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. 上海大学土木工程系,上海 200444)

摘  要:目前砂土中球孔弹塑性扩张解无法合理考虑砂土的峰值强度和剪胀特性,因而其解答与实际情况存在一定偏差。为得出剪胀性砂土中球孔扩张问题的合理解答,采用砂土临界状态模型考虑球孔扩张过程中砂土剪胀特性和峰值强度对球孔扩张机制的影响,基于相关联流动法则推导了球孔扩张问题的弹塑性本构张量,进而在塑性区采用大变形理论并引入辅助变量,将球孔扩张问题归结为基于拉格朗日描述的一阶偏微分方程组的初值问题。在此基础上,结合孔周弹塑性边界条件求解得出了剪胀性砂土中球孔扩张问题的严格解答。通过与基于修正剑桥模型的球孔扩张解答相对比,研究了砂土峰值强度和剪胀特性对孔周土体应力状态和位移的影响规律。结果表明,基于砂土临界状态模型的弹塑性解答不仅可以合理反映球孔扩张过程过程中剪胀性砂土的峰值强度和剪胀特性,而且可退化为非剪胀性土体中的球孔扩张解答,因而可以更加广泛地应用于静力触探、静压沉桩等岩土工程问题中。

关键词:峰值强度;剪胀性;球孔扩张;辅助变量;拉格朗日描述

地下水渗流作用下的盾构隧道开挖面安全系数上限分析

黄  阜1,潘秋景2,凌同华1   

(1. 长沙理工大学土木工程学院,湖南 长沙 410004;2. 约瑟夫傅里叶大学法国国家科学研究院3SR实验室,法国 格勒诺布尔)

摘  要:利用数值模拟技术对地下水渗流情况下盾构隧道开挖面的渗流场进行模拟,获得了隧道开挖面周边各节点的孔隙水压力。基于极限分析上限定理,利用各节点孔隙水压力计算出隧道开挖面上限破坏机制中的孔隙水压力功率,并将其视为一个外力功率代入虚功率方程中,构建出考虑渗流影响的开挖面安全系数目标函数。通过非线性序列二次规划法对该目标函数进行优化计算,得到开挖面安全系数上限解。利用强度折减法验证了该方法的有效性,并将其用于考虑地下水渗流作用的盾构隧道工程实例分析。研究表明:在考虑地下水渗流的情况下,开挖面安全系数随土体黏聚力、摩擦角、开挖面支护力的增大而增大,随地下水位的升高而减小;开挖面的破坏范围随摩擦角的增大而显著减小,但地下水位线的位置对开挖面的破坏范围影响较小。

关键词:地下水渗流;上限分析;孔隙水压力;安全系数;强度折减法

地下水渗流作用下的盾构隧道开挖面安全系数上限分析

黄  阜1,潘秋景2,凌同华1   

(1. 长沙理工大学土木工程学院,湖南 长沙 410004;2. 约瑟夫傅里叶大学法国国家科学研究院3SR实验室,法国 格勒诺布尔)

摘  要:利用数值模拟技术对地下水渗流情况下盾构隧道开挖面的渗流场进行模拟,获得了隧道开挖面周边各节点的孔隙水压力。基于极限分析上限定理,利用各节点孔隙水压力计算出隧道开挖面上限破坏机制中的孔隙水压力功率,并将其视为一个外力功率代入虚功率方程中,构建出考虑渗流影响的开挖面安全系数目标函数。通过非线性序列二次规划法对该目标函数进行优化计算,得到开挖面安全系数上限解。利用强度折减法验证了该方法的有效性,并将其用于考虑地下水渗流作用的盾构隧道工程实例分析。研究表明:在考虑地下水渗流的情况下,开挖面安全系数随土体黏聚力、摩擦角、开挖面支护力的增大而增大,随地下水位的升高而减小;开挖面的破坏范围随摩擦角的增大而显著减小,但地下水位线的位置对开挖面的破坏范围影响较小。

关键词:地下水渗流;上限分析;孔隙水压力;安全系数;强度折减法

基于Trapdoor试验的双线隧道地表沉降预测公式探讨

徐路畅,芮  瑞*,张  龙,孙  义,夏元友

(武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北 武汉 430070)

摘  要:城市隧道开挖引起的地层扰动不可避免。为了探讨双线隧道间相互影响以及可靠的地表沉降预测方法,利用课题组开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)模型试验装置和钢棒相似土构建二维试验条件,通过沉陷门下沉模拟隧道开挖变形。先通过单Trapdoor试验获取表面沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖地面沉降Peck公式参数。再进行双Trapdoor试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道地表变形,并与双Trapdoor模型试验结果进行对比。结果反映,在埋深较大、隧道间距较小的情况下,沉降曲线较早的由双峰形态过渡到单峰形态,从而利用模型试验数据划分了两种形态的大致范围。引入了峰值修正系数和间距影响系数对叠加公式进行修正,建立了基于模型试验数据的双线隧道地表沉降叠加修正公式。

关键词:双线隧道;地表沉降;Peck公式;模型试验;钢棒相似土

 

硬脆性岩石热–力–损伤本构模型及其初步运用

李天斌1,2,高美奔*1,2,陈国庆1,2,马春驰1,2,许钟元1,2,阴红宇3,陈  超1,2,孟陆波1,2

(1. 成都理工大学环境与土木工程学院,四川 成都 610059;2. 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学),

四川 成都 610059;3. 四川省电力设计院,四川 成都 610072)

摘  要:热力作用下岩石本构行为的研究对深部资源开采、地热资源开发、深埋长大地下工程设施建设等岩石工程问题具有重要意义。基于现有岩石损伤劣化统计本构模型研究,引入三参量Weibull分布、热损伤、Drucker-Prager屈服准则和残余强度修正系数,经过严密的数学推导,建立了考虑岩石起裂应力的热–力–损伤本构模型,并确定了其参数表达式。采用围压25 MPa、不同温度(20℃,60℃,130℃)条件下黑云母花岗岩三轴压缩试验结果对模型进行了验证。结果表明:模型理论曲线和试验曲线具有较高的吻合度,能够客观地反映岩石热力破裂应力应变全过程和残余强度,且参数物理意义明确。最后,将本构模型嵌入FLAC数值分析软件,对瑞典APSE隧道开挖过程的热力响应进行了数值分析,计算结果较好地反映了隧道现场围岩的破坏规律。

关键词:岩石力学;热损伤;Drucker-Prager准则;本构模型;数值模拟

考虑桩体径竖向渗流的碎石桩复合地基固结解析解

郭  彪1,龚晓南2,李亚军1

(1. 云南省交通规划设计研究院陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室,云南 昆明 650041;2. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江 杭州 310027)

摘  要:提出一种新的复合地基固结度求解方法及表达形式,推导得到了考虑桩体及土体的径竖向渗流,上部荷载分级逐渐施加,扰动区渗透系数呈线性变化等因素的一个较全面的散体材料桩复合地基固结解析解。通过退化、与已有解的比较等方法对解进行了分析验证。结果表明,现有的单级荷载及瞬时荷载下考虑桩体径竖向渗流的解、考虑桩体竖向渗流与变形协调的解、太沙基一维固结解等都是解的特例,这说明了解的正确合理性,发展和完善了现有复合地基固结理论。不考虑桩体径向渗流会高估地基固结速度;地基加载过程越缓,地基固结越慢。提出的求解方法,为复合地基固结度的求解提供了一种新的思路。

关键词:复合地基;固结;多级荷载;桩体渗流;解析解;求解方法

热损伤后北山花岗岩裂隙演化及渗透率试验研究

陈世万1,杨春和1,2,刘鹏君3,魏  翔1

 (1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044;2. 中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北 武汉 430071;3. 中国地质大学工程学院,湖北 武汉430074)

摘  要:以高放废物重点预选场址甘肃北山花岗岩为研究对象,开展了不同温度和不同加热速率高温损伤后岩石压缩全过程渗透率试验。研究发现:①饱水率、波速、弹模、峰值强度等物理力学性质及渗透率突变温度阈值均在500℃~600℃之间;低于500℃处理后试件的初始渗透率无明显变化,600℃处理后,晶内裂纹的大量出现使裂纹连成网络,岩石的初始渗透率急剧增长,增长幅度达2~3个量级。②低于5℃/min,岩石的损伤主要由造岩矿物颗粒热膨胀系数和弹性模量的不同导致在颗粒间形成热应力造成的;高于5℃/min,温度梯度导致的热应力将诱发裂纹。③电镜扫描显微图像显示100℃~573℃处理后裂纹主要集中在晶粒边界,高于573℃处理后长石和石英晶体内相继出现穿晶裂纹,晶内破裂均贯通整个晶粒,与周围裂隙网络连接。④热处理后试件渗透率出现2种不同的渗透类型:600℃以下处理后试件在压缩全过程随应力增加渗透率分为下降段、水平段、稳定增长段和急剧上升段;600℃以上高温处理后,渗透率在压缩全过程持续降低。⑤弹性阶段前渗透率与裂隙体积应变呈现良好的线性关系,随裂隙体积的减小,渗透率降低。

关键词:热损伤;渗透率;加热速率;渗透类型;裂隙体积应变

堆积碎石土斜坡浅表入渗的空间分布与变异性研究

董  辉1,2,3,黄润秋1,罗  潇2,罗正东2,3,蒋秀姿2

(1. 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川 成都 610059;2. 湘潭大学土木工程与力学学院,湖南 湘潭 411105;3. 岩土力学与工程安全湖南省重点实验室,湖南 湘潭 411105)

摘  要:为探究强降雨下堆积体斜坡入渗参数的空间分布与空间变异性,通过筛分试验及双环入渗试验分别对堆积体斜坡试验点不同粒径区间碎石质量分数、碎石土渗透系数、饱和渗透系数、不同深度碎石土含水率进行测量,对数据进行普通Kriging插值统计分析,运用交叉检验选定合理理论模型与参数,获得其空间分布与变异性特征。研究结果表明:测试区碎石土入渗符合Kostiakov模型;不同粒径区间碎石质量分数采用高斯半变异函数理论模型空间插值精度最高,碎石土渗透系数和不同深度碎石土含水率采用球状半变异函数理论模型空间插值精度最高;粒径大于10 mm碎石主要分布于坡顶与坡腰区域且使该区域碎石土渗透系数的空间变异性相对较大,细小碎石(粒径2~10 mm)则聚积在坡脚位置,碎石土渗透系数速率沿坡面由上至下呈逐渐减少的空间分布趋势;浅土层(0~15 cm)坡腰含水率比坡顶、坡脚要高,而深土层(15~25 cm)坡脚含水率比坡顶、坡腰要高,且随深度增加缓慢上升。研究结果可作为碎石土滑坡降雨致滑的理论参考依据。

关键词:滑坡;堆积碎石土;入渗特性;空间变异性;Kriging内插法

循环荷载作用下堆石料颗粒破碎特性试验研究

张振东1,2,李国英*1

(1. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210029;2. 淮海工学院土木工程学院,江苏 连云港 222005)

摘  要:利用大型动三轴试验设备,针对3种堆石料进行了考虑周围压力、固结比以及动应力幅值影响的排水动三轴压缩试验,探讨了动力荷载作用下筑坝堆石料的颗粒破碎特性。研究表明:在循环荷载作用下,堆石料颗粒破碎率随母岩强度的提高而降低,随围压、固结比及动应力幅值的增加而增加;根据动三轴试验过程,在进行颗粒破碎分析时应将堆石料颗粒破碎的产生分为4个阶段予以分别考虑;堆石料在动荷载施加前的已有颗粒破碎状态及应力水平对其后续的颗粒破碎特性具有一定的影响,动力加载过程中试样的体积收缩能够在一定程度上反映这一过程中颗粒破碎率的变化。

关键词:堆石料;大型动三轴试验;颗粒破碎;体积应变

珊瑚礁砂作地基吹填料及振冲加固试验研究

邱伟健1,杨和平*1,贺迎喜2,余东华3

(1. 长沙理工大学交通运输工程学院,湖南 长沙 410004; 2.中交四航局第二工程有限公司,广东 广州 510230;3. 中交四航局第五工程有限公司,福建 福州 350003)

摘  要:珊瑚礁砂作为一种特殊的地基填筑材料,其基本特性是结构疏松、压实难、压缩性大、承载力低,实际的工程应用还鲜有报导。结合沙特吉达RSGT码头修建项目,对红海珊瑚礁的矿物成分、基本物理力学性质开展试验研究,分析将珊瑚礁砂用作码头吹填地基填料的可行性,并采用振冲挤密法对该珊瑚礁砂地基进行加固处理。通过对比振冲加固前后地基的CPT检测结果,并利用振冲加固后的标贯SPT数据对处理地基进行沉降分析计算,得出该珊瑚礁砂料是一类工程性质较好的新型填料,填筑地基经振冲挤密后的加固效果显著,既经济又环保,特别适合于沿海岸珊瑚礁大量分布地区的港口码头造陆工程建设。

关键词:珊瑚礁砂;填料;振冲;CPT;SPT;地基沉降

考虑饱和度变化的一维电渗固结模型

周亚东1,2,邓  安3,刘中宪1,2,杨爱武1,2,张  海1,2

(1. 天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津 300384;2. 天津城建大学土木工程学院,天津 300384;3. 阿德莱德大学,澳大利亚 阿德莱德 5005)

摘  要:现有电渗固结理论和数值模型通常基于饱和土假设,与实际情况有差距。基于分段线性差分法,建立一种考虑饱和度变化的一维电渗固结模型UEC1。该模型考虑了土体电渗固结过程中饱和度的变化及土性参数的非线性关系,并编制了FORTRAN计算程序。UEC1在考虑饱和度变化情况下的计算结果与实测结果吻合。结合算例,给出了考虑饱和度变化情况下的电渗固结数值解,分析了固结过程中孔隙水压、孔隙气压、饱和度及沉降量随时间的变化规律,其中残余饱和度对土体电渗固结沉降量的影响显著。

关键词:电渗固结;非饱和;饱和度;非线性;大变形

泥浆真空抽滤泥水分离中堵塞机理及规律性研究

吴思麟1,朱  伟1,2,闵凡路1,张春雷2,魏代伟1

(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.河海大学环境学院,江苏 南京 210098)

摘  要:河湖底泥的疏浚工程因为使用绞吸式的疏浚方式,底泥与水混合后变成大量高含水率的泥浆。为了减少泥浆的体积,对泥水进行分离就显得非常重要。在将泥浆中水分抽滤分离的过程中,经常会发生堵塞,产生了抽滤效果低,抽滤不能持续的问题。针对这一问题,研究了不同泥浆粒径分布、泥浆的初始含水率、土工布的孔径、真空负压以及添加絮凝剂对泥水分离效果的影响,探讨了堵塞的机理。发现了由土工布过滤形成的泥皮的渗透系数将成为制约脱水效果的主要因素,当形成堵塞性泥皮时,其他因素如土工布的孔径、泥浆初始含水率等对脱水的影响可以忽略。添加絮凝剂会使颗粒聚团从而提高泥皮渗透系数是泥水分离变好的原因,并且絮凝泥浆中较小的团粒粒径决定了泥皮的渗透系数,因此可以通过检测絮凝后泥浆中较小团粒的粒径如D10D15D20的方式比选絮凝剂、决定最优添加量、预测脱水效果。添加絮凝剂对泥浆中结合水含量的改变影响较小,因此认为絮凝使水分结合方式的改变并不影响泥水分离的效果。

关键词:高含水率疏浚泥浆;泥水分离;真空抽滤;土工布;絮凝;渗透系数

 

不同含水状态花岗岩断裂力学行为及声发射特征

邓朝福1,刘建锋1,陈  亮2,李  莹2,向  高1

(1. 四川大学水利水电学院,四川 成都 610065;2. 核工业北京地质研究院环境工程研究所,北京 100029)

摘  要:利用 MTS815 Flex Test GT 岩石力学试验系统及声发射(AE)三维定位实时监测系统,对两种不同含水状态的深部细粒英云闪长岩进行了三点弯曲试验,得到烘干状态及饱水状态下花岗岩的载荷–LPD曲线、声发射振铃计数率、AE撞击数曲线。试验结果表明,在水的影响下花岗岩的断裂力学特性和声发射特征都有较大变化。饱水状态岩样的平均断裂韧度为干燥状态下的87.5%,且在试验过程中整体的变形变大,其刚度变小,脆性减弱,强度变低。在岩样三点弯曲的各个阶段,饱水岩样的声发射振铃计数率远小于干燥状态岩样;在试验过程中出现了明显的Kaiser效应。岩样以V型截面拉断破坏为主;饱和岩样声发射事件数远大于干燥岩样。研究结果对于受含水层影响的深部花岗岩岩土工程设计及施工具有重要的理论及实际指导意义。

关键词:三点弯曲;北山花岗岩;振铃计数率;加卸载;饱和

 

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