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《岩土工程学报》2018年第10期中文摘要
日期:2018年10月10日 13:58:46点击数:字号:【

土的负蠕变特性及其本构模型

姚仰平,方雨菲

(北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京 100191)

摘  要:蠕变是指有效应力不变的情况下,变形随时间的发展。土力学中,蠕变往往指压缩蠕变,如山区机场高填方工程中填方区的工后沉降。然而,高填方工程中有时还需要对山体进行大体积深开挖,以得到大面积的平整场地。开挖后,土体的膨胀变形不能在短时间内稳定,而是随时间继续发展。将这种随时间发展的膨胀变形定义为负蠕变,相对应地,将压缩蠕变定义为正蠕变。试验表明,正、负蠕变都有趋于稳定的趋势。因此可以假设,在e–lnp空间中,当时间足够长时,不论发生正蠕变还是负蠕变,土体都稳定在一条平行于正常压缩线的直线上,这条线为稳定线。在上述概念的基础上,提出了一个可以合理地描述土的负蠕变效应的一维计算公式,结合UH模型,建立了考虑负蠕变效应的UH模型。最后,将模型预测结果与三轴不排水剪切正负蠕变试验结果进行了对比,验证了模型的正确性。

关键词:饱和黏土;本构模型;弹黏塑性;正蠕变;负蠕变

堆石料剪切强度与变形的尺寸效应模拟

邵晓泉1,2,迟世春*1,2,陶  勇3

(1. 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024;2. 大连理工大学建设工程学部水利工程学院工程抗震研究所,辽宁 大连 116024;3. 中交上海航道勘察设计研究院有限公司,上海 200120)

摘  要:堆石料尺寸效应的研究对准确预测土石坝的强度与变形至关重要。但是受室内试验条件的限制,能反映原型足尺级配料试样特征的三轴试验难以开展。通过对10~40 mm粒径范围内的古水玄武岩颗粒进行单粒强度试验,分析了单粒强度的尺寸效应,采用离散元方法对室内三轴试验的强度和变形进行模拟,结果表明采用的模拟方法可以很好地重现室内缩尺级配料的特性。运用相似级配法将模拟的缩尺级配扩展到原型足尺级配料级配,对原型足尺级配料试样的偏应力、体变和轴向应变关系进行模拟预测,同时整理了不同尺寸试样的强度参数。研究成果为由室内缩尺试验参数推演原型足尺级配料试样的强度及变形参数提供了一种可能。

关键词:堆石料;三轴剪切试验;单粒强度;尺寸效应

层状围岩中管片衬砌受力特征的模型试验研究

胡雄玉,杨清浩,何  川*,曹淞宇

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,土木工程学院,四川 成都 610031)

摘  要:深部层状围岩结构强度具有各向异性特点,此类地层中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。开展层状围岩与盾构管片衬砌相互作用关系的相似模型试验研究,研究不同层理倾角下管片衬砌壁后围岩压力、管片衬砌内力和变形分布规律。研究结构表明:管片衬砌受力和变形特征受层理面控制明显,管片衬砌受力极不均匀,弯矩、轴力和变形呈现非对称分布;管片衬砌壁后围岩压力最大值集中在强度最弱的层理面法线方向,该方向上管片衬砌的弯矩最大,轴力最小,变形最大;层理倾角对管片衬砌的受力和变形影响显著,层理倾角不仅影响管片衬砌壁后围岩压力分布形状还影响其量值大小;均质地层中,管片衬砌裂缝主要出在封顶块接头处和其他环向接头处,层状地层中管片衬砌裂缝出现位置受接头位置影响减弱,而受层理倾角影响明显,管片衬砌裂缝出现位置主要集中在层理面法向。研究结果对层状围岩中修建盾构隧道的支护结构型式设计具有一定参考价值。

关键词:盾构隧道;层状围岩;模型试验;围岩压力;管片衬砌;内力;变形

砂岩裂纹起裂损伤强度及脆性参数演化试验研究

刘泉声1,2,魏  莱1,3,雷广峰1,3,刘  琪2,彭星新1,3,刘  鹤1,3

(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩石力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071;2. 武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室,湖北 武汉 430072;3. 中国科学院大学,北京 100049)

摘  要:岩石起裂强度σci及损伤强度σcd作为岩石重要的强度特征值,其研究对于分析岩石的渐进破坏过程及预测隧洞脆性破坏有着重要意义。首先采用应变分析及声发射监测方法,研究了两组硬质砂岩试样在单轴及三轴压缩过程中的裂纹演化特征。试验结果表明,试样的侧向膨胀变形及声发射计数值可以较好地反映其内部的裂纹演化情况,二者随着裂纹的萌生积累都表现出一致的阶段性变化规律。同时通过进一步分析应变及声发射曲线中的阶段性变化拐点,确定了砂岩试样的起裂强度及损伤强度值。其中青砂岩平均起裂强度约为其峰值强度的0.42倍,红砂岩平均起裂强度则约为其峰值强度的0.48倍。最后通过对比不同围压下的试验结果,发现两组砂岩试样起裂阶段内摩擦角均小于其峰值阶段,初始φ0约为终值的1/2。由此定义了可反映岩石脆性程度的起裂摩擦水平φ0/φ,并建立考虑摩擦作用的线性起裂准则。

关键词:岩石力学;裂纹演化;裂纹起裂;脆性参数;声发射

非饱和土成层场地波动问题的解析解及应用

李伟华1,胡叶尘2,赵成刚1,郑  洁3

(1. 北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;2. 上海朗信房地产开发有限公司,上海 201306;3. 中冶京诚工程技术有限公司,北京 100176)

摘  要:现有地基场地波动问题研究中,多将地基土视为饱和、准饱和状态或单相介质,难以反映非饱和土体波动性质。在现有非饱和多孔介质波动理论的基础上,建立基岩上覆成层非饱和土复杂场地模型,采用传递矩阵法,分别求解了平面P波和SV波入射下基岩上覆成层非饱和土场地波动问题的解析解。通过与已有的基岩上覆单一非饱和土层波动问题的解进行对比,验证了该解的正确性。并利用该解答初步分析了当非饱和土层饱和度呈梯度变化时,地下水水位变化对地面运动的影响。分析结果表明:地下水位变化对地面运动的影响与入射波频率和入射角有关。相同频率下,当入射角较小时,地下水位变化对地表竖向位移的影响较大;地下水位变化对水平位移的影响随着入射角增加先增加后减小。相同入射角下,随着地下水位上升,地表竖向位移的峰值减小,峰值频率增加,而地表水平位移的峰值及峰值频率变化不大。

关键词:非饱和孔隙介质;成层场地;地面运动;地下水位;平面波

寒区输水渠道衬砌与冻土相互作用的冻胀破坏试验研究

王  羿1,2,王正中*1,2,刘铨鸿1,2,肖  旻1,2

(1. 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心,陕西 杨凌 712100;2. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100)

摘  要:寒区输水渠道冻胀破坏直接影响着工程安全及效益发挥,基土冻胀变形及其与结构相互作用共同导致衬砌冻胀破坏发生。采用低温室循环供冷,模型槽底部砂砾石层补水,设计衬砌渠道低温冻胀模型试验,研究渠基土体的温度场、水分场、变形场和衬砌位移之间动态耦合规律,对比观测了冻融试验前后渠基土横剖面物理性状的变化。研究表明:引起基土冻胀变形的水分迁移量及结冰量受温度梯度、冻结速率控制,也受土体初始含水率的制约;渠道断面形状影响渠道的温度边界和热传导,使各部位冻结速率及冻胀变形不一致。渠基土冻结过程中兼有冻胀和挤密,土体受挤压程度同样受渠道衬砌及断面形状的影响,土体内应力复杂。渠基土冻胀与衬砌位移不协调,导致渠底衬砌与土体脱空且偏心受拉。土体冻结时与衬砌间形成接触分凝冰层,传递作用力;温升融化时,接触分凝冰层消融,表层土体强度丧失,造成渠坡滑动失稳破坏和衬砌结构大面积的滑塌。

关键词:衬砌渠道;冻胀破坏;模型试验;水热力耦合;接触分凝冰层

基于深度学习技术的公路隧道围岩分级方法

柳厚祥1,李汪石1,3,查焕奕1,蒋武军2,许  腾1

(1. 长沙理工大学土木工程学院,湖南 长沙 410114;2. 湖南省永吉高速公路建设开发有限公司,湖南 吉首 416000;3. 湖南省建筑设计院有限公司,湖南 长沙 410000)

摘  要:通过深度学习技术提取公路隧道掌子面图片中的围岩分级相关信息。训练以掌子面图片和特征标签为数据集的深度卷积神经网络模型,识别围岩的节理、裂隙、破碎程度、粗糙程度、光滑程度、泥夹石和涌水等分布式特征;结合深度学习技术和岩体裂隙图像智能解译方法统计围岩节理组数和间距来描述结构面完整程度;再利用色彩模型确定岩石种类描述出岩石坚硬程度;最后将围岩分级各判别因子转换为BQ值进行分级,获得围岩分级最终结果。结果表明:深度学习模型适用于识别围岩不同形态特征,利用图像识别技术获取的围岩分级参数能够实现对公路隧道围岩等级的综合判定。该处理结果与传统BQ分级结果相吻合,验证了深度学习围岩分级的可行性和准确性。

关键词:公路隧道;围岩分级;深度学习技术;图像识别

考虑率效应的岩石材料次加载面动态本构模型

周永强1,盛  谦1,罗红星2,冷先伦1,付晓东1,李娜娜3

(1. 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;2. 云南大永高速公路有限公司,云南 大理 671000;3. 武汉科技大学城市学院,湖北 武汉 430083)

摘  要:为反映岩石材料在循环荷载下的滞回圈特性及在动态荷载作用下的率效应,首先基于次加载面理论,建立了基于Drucker-Prager准则的次加载面应力路径模型;其次,在此基础上,通过分析岩石材料率效应的体现,分别在弹性模量上考虑了刚度的率效应和在Drucker-Prager准则上考虑了强度的率效应,进而提出了考虑率效应的岩石材料次加载面动态本构模型;通过自编程序,实现了动态本构模型的植入,并模拟了岩石材料在动态荷载下的力学响应。结果表明,相对于Drucker-Prager准则,应力路径模型能较好地描述玄武岩在循环荷载下体现的曼辛效应和棘轮效应,同时揭示了玄武岩的发展形态;利用动态模型对岩石材料的动态单轴加载和循环加载模拟,发现加载的应变率越大,岩石材料的弹性模量越大,变形则越小,正好反映了岩石材料在动态加载过程中所体现的率效应;动态本构模型能同时反映岩石材料在地震荷载下的滞回圈特性和率效应,正好说明了地震荷载不但具有等效循环荷载的形式,还具有动态荷载的形式,也说明了次加载面动态本构模型模拟岩石材料在地震荷载作用下的力学性质是可行的。

关键词:次加载面;Drucker-Prager准则;率效应;动态模型;岩石材料

拉力型锚索各锚筋受力不均匀现象试验研究

付文光1,周  凯2,卓志飞2

(1. 深圳市工勘岩土集团有限公司,广东 深圳 518054;2. 深圳市冶建岩土工程有限公司,广东 深圳 518054)

摘  要:采用同步张拉、单拉及整体张拉法,在3个场地的基坑工程进行了65组土层拉力型锚索试验,结果表明,锚索整拉时:①锚筋数量较少或黏结长度较短时,锚筋实际抗拉力或浆筋极限黏结力偏低是受力不均匀的重要原因;②锚索在正常使用及承载能力极限状态下,均普遍存在着受力严重不均匀现象,明显降低了锚筋极限承载能力。锚筋受力变异系数0.15,或相对极差30%且偏离度20%,可作为判断严重不均匀程度的定量指标;③锚筋刚度系数具有很大的随机性及不确定性,大体上随着筋体自由长度的减短或受力的增加而增加;④锚筋随着受力增加,受力不均匀程度普遍增加,但严重程度下降;⑤锚筋数量越多,受力越均匀;⑥锚筋极限抗拉力可取标准值的0.8倍;⑦预张拉及提高预紧力不能改善锚筋受力不均匀程度,同步张拉是最佳改善方法。

关键词:同步张拉;锚筋;受力不均匀;抗拉力;极限黏结力;偏离度;刚度系数;预紧力

具有裂隙的压实黏土衬垫污染物迁移参数研究

李  磊,汪  俊,黄  勇

(河海大学地球科学与工程学院,江苏 南京 210098)

摘  要:压实黏土衬垫中裂隙的存在缩短了渗滤液击穿屏障的时间,减少了衬垫的服役时间。获得污染物沿裂隙迁移的参数,用于预测具有裂隙的压实黏土衬垫被渗滤液击穿的时间,对于防污屏障性能的评价具有重要的意义。采用不同孔隙率的砂模拟压实黏土中的裂隙,通过室内土柱实验分别获得Cl-在裂隙中的分子扩散系数和水动力扩散系数。试验结果表明,当裂隙开度d≥15 mm时,裂隙中Cl-的分子扩散系数与其在纯水中的分子扩散系数基本一致;当d<15 mm时,分子扩散系数随裂隙宽度成指数下降。裂隙的水动力扩散系数约比分子扩散系数大3个数量级,当裂隙开度d≥10 mm时,在不同水力梯度情况下,裂隙的水动力扩散系数基本维持不变,数值上与采用纯砂所获得的水动力弥散系数基本一致;当水力梯度i≥0.2时,水动力弥散系数的变化基本趋于稳定,不再受到裂隙宽度的影响。

关键词:压实黏土衬垫;裂隙;分子扩散系数;水动力弥散系数

双层非均质地基中V-T联合受荷桩承载特性分析

邹新军,杜昊桐,王亚雄

(湖南大学土木工程学院,湖南 长沙 410082)

摘  要:为探讨近海环境双层非均质地基中预制型单桩基础在桩顶竖向荷载V和扭矩T联合作用下的承载特性,假定单层地基土体剪切模量随深度呈幂函数分布,考虑桩–土接触面上极限摩阻力沿深度的非线性变化,并计入桩–土接触面上的位移非协调性,基于剪切位移法和桩身荷载传递函数建立出桩身位移控制方程,由此导得不同加载顺序(V→T或T→V)和受力阶段下的桩身内力位移解答,进而获得桩身承载力包络图。通过与已有成果的对比分析,验证了模型与解答的合理性。最后,通过参数分析获得了桩身长径比(L/D)、加载顺序以及地基土剪切模量幂函数分布系数(m1,m2与n)等参数对桩身承载变形特性的影响规律:桩身承载力随L/D与n的增大而逐渐减小;V→T加载时m1的影响范围主要为z/L≤0.4,m2影响范围随Tt/Tult的增加而增大;T→V加载时m1基本无影响,而m2的影响范围为0.6≤z/L≤1.0;桩顶可承受的竖向力随扭矩增加不断减小而趋于零,且V→T加载时的承载力包络线始终处于T→V承载力包络线外侧。

关键词:桩基础;V-T联合荷载;双层非均质地基;荷载传递函数;剪切位移法

循环荷载作用下格栅防护柔性埋地管道的性能分析

肖成志,何晨曦,王嘉勇

(河北工业大学土木与交通学院,天津 300401)

摘  要:交通循环荷载下埋地管道性能与防护是当前研究的重点问题,首先针对格栅加筋柔性管道开展试验研究,分析管道埋深H为3D(D为管道外径)时循环荷载水平和频率、首层格栅埋深、长度、层间距和筋材层数对管道力学与变形性能的影响,试验结果表明:首层格栅最佳埋深u为0.4B(B为加载板宽度),最佳层间距ug为0.5B,最佳铺设长度L为5D;增加格栅层数能显著增强土体,从而有效减少管道变形和加载板沉降;提高荷载水平或降低荷载频率使管道变形、加载板沉降和格栅应变整体显著增加;格栅应变随其与加载板中心的距离增加而减小,格栅中心点应变随循环次数增加呈现先增加后减少的趋势。进而,基于有限元数值模拟分析管道埋深H、加载板宽度B和管径D对管道力学性能的影响,数值结果表明增加管道埋深或减小加载板宽度,管道径向变形减小;同等荷载作用下,减小管径时管道径向变形增大,筋材加筋效果减弱,适当增加管道直径,有利于筋材加筋作用的充分发挥,从而减小管道径向变形。

关键词:土工格栅;埋地管道;模型试验;数值模拟;循环荷载

受不同加载偏转角影响的含裂纹砂岩劈裂声发射试验研究

谢  强1,2,唐家辉1,鲁鲲鹏1,傅  翔3,班宇鑫1

(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. 重庆大学城市科技学院,重庆 402167)

摘  要:目前,岩石声发射方向性存在与否尚无定论,岩石中裂纹的存在对岩石声发射方向性是否存在影响也无深入的研究。针对完整的和含有一条预制裂纹的砂岩圆盘试件,分别偏转5°,10°,15°,35°,60°角进行岩石声发射方向性验证劈裂试验,对比分析了不同加载偏转角度下完整砂岩和含预制裂纹砂岩的声发射特征。研究表明:①偏转角度的不同对砂岩声发射Kaiser效应确有影响,随着偏转角度的增大,砂岩声发射Kaiser效应逐渐模糊直至消失,证明在此试验条件下砂岩的声发射Kaiser效应方向性随着偏转角度的增大而愈加明显。②含裂纹砂岩的Kaiser效应方向性比完整砂岩的Kaiser效应方向性更明显,具体表现为含裂纹砂岩的声发射Kaiser效应比完整砂岩在偏转过程中消失得更快。研究成果可为利用Kaiser效应测量地应力的可行性和准确性提供试验论证。

关键词:偏转角;声发射;Kaiser效应;裂纹

基于贝叶斯更新和信息量分析的边坡钻孔布置方案优化设计方法

蒋水华,刘  贤,尧睿智,姜清辉*,黄劲松,周创兵

(南昌大学建筑工程学院,江西 南昌 330031)

摘  要:为在节省岩土工程勘察成本的前提下获得最有价值的现场试验数据,通常需要事先设计最优的工程勘察方案。提出了基于贝叶斯更新和信息量分析的边坡钻孔布置方案优化设计方法,其中采用贝叶斯方法更新空间变异土体参数统计特征和计算边坡后验失效概率,在此基础上进行场地信息量分析确定边坡最优钻孔位置和最佳钻孔间距。此外,为更加准确地表征土体参数的先验信息,发展了非平稳随机场模型以表征土体参数均值和标准差随埋深逐渐增加的特性。最后通过一个不排水饱和黏土边坡算例验证了提出方法的有效性。结果表明:所提出的方法能够在现场勘察试验之前仅利用现有的土体参数先验信息有效确定边坡最优钻孔位置和最佳钻孔间距。对了解边坡稳定性能所需的试验数据,并不是钻孔间距越小所获得的信息量越大。

关键词:边坡;空间变异性;贝叶斯更新;信息量分析;钻孔位置和间距

隧道岩溶管道型突涌水动态演化特征及涌水量综合预测

王健华1,李术才2,李利平*2,3,许振浩2

(1. 东南大学交通学院岩土工程研究所,江苏 南京 210096;2. 山东大学岩土与结构工程研究中心,山东 济南 250061;3. 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210029)

摘  要:建立了隧道岩溶管道型突涌水模型,进行了突涌水过程中动态演化特征分析,结果表明揭露岩溶管道型突涌水的动态演化无明显的时间效应,但空间特征呈现阶段演化的规律,突涌水区域可分为三种典型流速演化区域:管道内部的近似高速稳定区,隧道与岩溶管道临界面附近的流速升高区以及隧道内部灾害水体的衰减–低速稳定区。基于管道内部区域流速动态衰减规律,提出了基于数值分析法和极限(离散)解析法的涌水量综合预测方法,形成揭露岩溶管道型突涌水的涌水量预测体系,并设计了相应的模型试验,进行了涌水量的实时监测,监测结果验证了涌水量综合预测方法的合理性。

关键词:岩溶管道型突涌水;阶段演化;极限(离散)解析法;模型试验

裂隙岩体小净距超大断面隧道围岩非连续变形分析

贺  鹏1,2,李术才1,李利平*1,许振浩1,石少帅1,陈云娟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)

摘  要:由于现有隧道规范不足与设计、施工经验匮乏,裂隙岩体中小净距超大断面隧道的围岩稳定性分析与中夹岩柱变形破坏特征及其支护方案优化仍是大型隧道工程建设中遇到的棘手难题。以济南市东南二环绕城高速大岭超大断面隧道为工程依托,通过对掌子面岩体结构信息的精细化描述,获取各评定指标分布概型,并应用Monte Carlo法生成符合围岩等级评价指标分布概型的大量随机数,通过归纳统计获得隶属各围岩亚级分级的概率分布,由此对岩体质量进行了稳健评估。此外,用改进的非连续变形分析(DDARF)法对大岭隧道浅埋小净距段围岩的变形破坏规律及裂隙演化过程进行了数值模拟;以裂隙扩展破碎区贯通与否作为中夹岩柱稳定性的评定依据,分别针对无锚、有锚支护条件下的围岩稳定性状况及变形特征进行了对比分析。结果表明:无锚支护条件下,隧道后行洞开挖对先行洞的裂隙扩展及变形有一定影响,但不明显;而锚杆支护则可显著约束围岩尤其是中夹岩柱的裂隙扩展及贯通,锚杆支护条件下二次扰动后先行洞围岩的裂隙扩展情况、变形破坏特征与单洞开挖无异,且系统锚杆支护与中夹岩柱水平加长锚杆支护对裂隙演化的控制效应无较大区别。研究结果对裂隙岩体中小净距超大断面隧道围岩的支护方案优化有实际指导意义。

关键词:裂隙岩体;小净距超大断面隧道;改进非连续变形(DDARF)法;中夹岩柱;围岩等级可靠概率

实用主义与土力学

李广信

(水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 100084)

摘  要:通过对有效应力原理、强度准则、地基沉降计算、本构关系模型、非饱和土以及工程中土的参数等方面的论述,说明了土力学的实用主义特色;指出土作为一种十分复杂的材料,土力学作为一门感性很强的实用的学科,研究者应立足于工程实用,密切结合实际,不惮于亲自参与工程实践,才能认识和理解土力学与土工实践中实用主义的有效性和必要性,才会获得切实的成果,为岩土工程作出贡献。也同时指出了实用主义的局限性,它常常与经验主义为邻,因而土力学的概念和理论是不容忽视的。

关键词:实用主义;土力学;有效应力原理;强度准则;沉降计算;土的本构模型;非饱和土

不同墙趾约束条件下模块式加筋土挡墙离心模型试验

陈建峰,张  琬

(同济大学地下建筑与工程系,上海 200092)

摘  要:开展了墙趾正常约束、仅对模块–基座界面作光滑处理、仅对基座–地基界面作光滑处理,以及对基座–地基界面作光滑处理且将基座前方土体挖除这4组不同墙趾约束条件的模块式加筋土挡墙离心模型试验,以研究工作应力下墙趾约束条件对挡墙内部稳定性的影响。研究结果表明,墙趾约束条件对模块式加筋土挡墙内部稳定性影响显著;对模块–基座界面作光滑处理的挡墙,其底层模块沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变明显增大,筋材连接力沿墙高呈三角形分布;对基座–地基界面作光滑处理的挡墙,基座前方地基土仍可给基座提供足够的墙趾约束作用,挡墙内部稳定性同墙趾正常约束情况;对于基座–地基界面作光滑处理后又将基座前方土体挖除这种模拟墙趾受到冲刷的挡墙,其基座沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变显著增大,筋材连接力接近极限状态AASHTO法计算的筋材最大拉力,但挡墙仍能保持稳定;在墙趾可能受到冲刷的极端情况下,挡墙在设计上不应考虑墙趾的约束作用,而对于正常服役状态的挡墙,可采用考虑墙趾约束作用的K-刚度法进行挡墙内部稳定性的计算。

关键词:加筋土;模块式挡墙;离心模型试验;墙趾约束;内部稳定性

基于等效骨架孔隙比指标的饱和砂类土抗液化强度评价

吴  琪1,陈国兴*1,2,朱雨萌1,周正龙1,周燕国3

(1. 南京工业大学岩土工程研究所,江苏 南京 210009;2. 江苏省土木工程防震技术研究中心,江苏 南京 210009;3. 浙江大学岩土工程研究所,浙江 杭州 310058)

摘  要:为探讨各类饱和砂类土的物理特性对其抗液化强度CRR的影响,将具有不同细粒含量FC的福建、南京和南通砂类土分为3组:①相同的相对密度Dr;②相同的孔隙比e;③相同的骨架孔隙比esk。对具有不同物理特性的三类饱和砂类土进行了一系列均等固结不排水循环三轴试验,结果表明:e或Dr相同的饱和砂类土的CRR随FC的增加而降低;但esk相同的砂类土的CRR随FC的增加而增大。结合文献中十类砂类土的CRR试验数据,分析表明:各类饱和砂类土的CRR随其等效骨架孔隙比的增大而单调地降低,且两者呈现较好的幂函数关系。这表明能综合反映砂类土颗粒组成,密实状态和粗细粒接触状态的是表征饱和砂类土CRR的一个有效物理特性指标;并首次发现饱和砂类土的CRR–关系曲线的最佳拟合参数A和B值由砂粒和细粒的物理特性共同决定。据此,饱和砂类土的CRR可仅由其物理特性指标较好地预测。

关键词:饱和砂类土;抗液化强度;物理特性指标;等效骨架孔隙比

旱涝急转下斜墙坝渗流特性试验研究

叶  伟1,马福恒1,2,胡  江*1,李子阳1

(1. 南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所,江苏 南京 210029;2. 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210029)

摘  要:对斜墙坝渗流安全,关注点多在于是否形成稳定渗流场,浸润线高低以及渗流量多少等,渗流分析基本为饱和渗流,而在旱涝急转情况下,受旱土体处于非饱和状态,土体表面分布着裂缝,渗流情况复杂,常规渗流分析难以进行。基于室内坝坡模型,模拟旱涝急转工况,研究斜墙坝渗流特性。研究结果表明:对于受旱后裂缝发育程度低的黏土防渗体防渗性能良好,其渗透系数要小于饱和渗透系数,而对于裂缝较发育区域,由于其良好的透水性,渗透性远大于土体饱和时的渗透性;降雨及水位上涨时,裂缝会自行愈合,但愈合仅限于表面,土体完整性无法再回到产生裂缝前的状态,此时坝坡土压力值相对试验初期要小许多,裂缝的产生增大了土体的孔隙率,改变了土体渗透性,永久削弱了黏土防渗体防渗性能。试验得出了旱涝急转下斜墙坝渗流演变规律,可据此对实际工程中的渗流薄弱部位进行重点监测与保护。

关键词:斜墙坝;旱涝急转;模型试验;裂缝扩展;渗流分析

上海软土小应变三轴试验及本构模拟

杨同帅1,叶冠林1,顾琳琳2

(1. 上海交通大学土木工程系,上海 200240;2. 青岛理工大学土木工程学院,山东 青岛 266033)

摘  要:软土地区新建地下工程为了减少对周边的影响,周边土体的变形通常要求控制在小应变范围内(0.001%~0.1%)。近年来随着环境要求的不断提高,软土在小应变范围内的力学特性日益受到关注。目前国内在三轴试验中测量软土小应变力学特性的研究相对较少,也缺乏相应的试验数据。利用安装有LVDT局部位移传感器的三轴仪,对上海②~⑥层软土进行了K0固结不排水剪切试验,成功获得了上海软土从0.001%小应变到20%大应变范围内的剪切模量变化规律。通过分别用初始剪切模量和有效平均主应力来对剪切模量进行归一化处理,揭示了上海软土的非线性特征、土体剪切模量的衰减规律等。考虑土体应力状态、孔隙比和超固结比的经验公式能够合理地描述上海软土层初始剪切模量;经典的骨干曲线模型能较好地拟合各土层的剪切模量衰减规律。

关键词:小应变;软土;剪切模量;三轴试验;本构模型

浅埋矩形顶管的“整体背土效应”研究

高  毅,冯超元*,程  鹏

(中铁工程装备集团有限公司地下空间设计研究院,河南 郑州 450016)

摘  要:近年来,矩形顶管在地下空间开发中的应用越来越多,国内外学者针对顶管施工对周边地层的影响、顶推力、摩阻力、减摩措施、管节结构等进行了大量研究,并取得了丰硕的成果。但针对浅埋矩形顶管对其正上方土体整体影响的研究较少。结合矩形顶管浅覆土掘进试验,分析了正上方土体的整体破坏过程,提出“整体背土效应”概念。引入4个假定,建立了正上方土体简化模型,提出整体背土效应的前提条件与破坏条件,并给出了相应的预判方法。采用管土全接触理论、库伦剪切破坏强度准则与朗肯土压力理论进行分析,最终得出整体背土效应与顶程、管节宽度、管土摩阻力以及埋深的相互关系,并进行了算例分析。为今后类似工程避免整体背土效应提供一种新的预判分析理论。

关键词:浅埋矩形顶管;整体背土效应;顶程;管节宽度;预判理论

循环抽注水作用下承压含水层砂土的变形特性

李亚杰,王旭东*,王雅平,常银生

(南京工业大学岩土工程研究所,江苏 南京  210009)

摘  要:为探讨人工回灌和地下水位季节性变化等因素对承压含水层砂土变形特性的影响,利用FlowTracⅡ增量固结试验系统,设计了符合承压含水层砂土应力状态、符合抽注水应力路径的单向压缩试验,研究了循环抽注水作用对砂土变形特性的影响规律及抽注水作用下砂土变形特性的影响因素。试验结果表明:抽水作用(加载)下砂土产生压缩变形,注水作用(卸载)下,砂土变形呈现压缩和回弹两种现象,且砂土孔隙比大(密度小)时易发生注水压缩现象;循环抽注水作用下砂土总体呈现压缩变形特性,随抽注水循环次数的增加和前期固结压力增大,注水作用下砂土变形逐渐由压缩向回弹转化。基于砂土结构演变,构建了以弹性理论和最小势能原理为基础的抽注水作用下砂土变形机理,解释了注水作用过程中砂土变形呈现的回弹与压缩交替波动的试验现象,用试验结果总结了注水强度、前期固结压力、注水速率等因素对砂土变形特性的影响规律,验证了抽注水作用下砂土变形机理的合理性。

关键词:循环抽注水;承压含水层;粗砂;变形特性

上海陆家嘴地区超深大基坑邻近地层变形的实测分析

刘  波1,2

(1. 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司,上海 200093;2. 上海环境岩土工程技术研究中心,上海 200093)

摘  要:结合上海国际金融中心超大体量卸载、超深开挖深度、超长降水周期的基坑工程实践,通过对邻近地层变形的信息化监测,研究上海陆家嘴地区超深大基坑在顺逆作同步交叉实施条件下邻近地层的时空位移特征,初步探讨其变形机理和影响因素。研究表明:重车动载对坑外地表沉降影响较大,地墙隆起对0.1H范围内的地表土体拖带上抬;地表沉降主要受软弱土开挖和承压井降水影响凹槽分布,纵向地表沉降空间效应明显,受顺逆作同步交叉实施影响差异沉降突出;坑外地层侧移角部效应明显,形成水平方向的土拱作用,并与系统刚度和土体硬度呈正比;坑内土体强隆起范围远超开挖面下1倍挖深,立柱隆起在第三和第五层土方开挖时发展速率明显较快;坑外设计挖深上部地层以斜向下位移为主,下部地层以斜向上位移为主;基坑土方开挖阶段,坑内地层卸荷隆起为主流动补偿为辅,坑外设计挖深以上地层土体流动补偿和承压井降水固结沉降均显著,而设计挖深以下地层以卸荷隆起为主兼有少量流动补偿。

关键词:超深大基坑;地层变形;信息化监测;时空位移特征

 


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