yh86银河·国际官网(中国)有限公司

天气预报:
走进南科院
科学研究
科研平台
试验基地
 
首页>学术交流
《岩土工程学报》2022年第11期中文摘要
日期:2022年11月18日 13:28:55点击数:字号:【

衡重式挡墙土体破裂面及土压力特性离心模型试验

罗  强1,2,黄  豫1,赵嘉伟1,郭增瑞1,熊诗杰1,张  良1,2

(1. 西南交通大学土木工程学院,四川 成都 610031;2. 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川 成都 610031)

摘  要:掌握墙背形状复杂的衡重式挡墙土体破裂面及土压力特性,对完善结构设计具有重要意义。研制了一套墙体位移实时控制装置,开展了3种路堤填土高度的衡重式挡墙土工离心模型试验,分析了平动位移模式下墙背土体变形破裂特征及土压力变化规律,对比了测试值与规范计算值差异,提出了基于破裂面剪切状态的土压力计算模式修正方法。试验表明:达到主动极限状态时墙背土体仅形成下墙破裂面和上墙第二破裂面,可划分为平移土体、滑动棱体及稳定土体3区域;上墙第一破裂面剪应力未达到极限,是造成土压力试验值较设计计算值在上墙显著偏大而下墙偏小的关键因素;引入上墙第一破裂面内摩擦角φ发挥系数η(η≤1),建立的衡重式挡墙土压力计算修正模式,能较好反映应力偏角φη(φη=ηφ)对土体破裂角及上、下墙背土压力影响,计算修正值与试验数据吻合良好。

关键词:衡重式挡墙;破裂面;土压力;离心模型试验;应力偏角

隧道锚与下穿隧道相互影响的模型试验研究

刘新荣1,2,肖  宇1,2,韩亚峰1,2,3 ,罗维邦1,2,张  刚4,冯  超4,赖国森4,王开敏4

 (1. 重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2. 重庆大学库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心,重庆 400045;3. 重庆交通大学河海学院,重庆 400074;4. 中铁北京工程局集团有限公司,北京102308)

摘  要:为研究下穿隧道近接施工对上部隧道锚力学响应特征的影响及隧道锚承载阶段下穿隧道受力特点,以玉楚高速白石岩Ⅰ号隧道下穿绿汁江大桥楚雄岸隧道锚工程为研究对象,开展了隧道锚与下穿隧道间相互影响规律的1∶100室内模型试验研究。研究表明:①锚塞体沉降主要由下穿隧道先行洞开挖导致,后行洞掘进对锚塞体的扰动不明显。②锚-隧间围岩的应力经历“应力集中—应力转移—趋于稳定”3个发展阶段,围岩水平应力发生急剧变化的时间要早于竖向应力。③隧道开挖过程中初支承载作用明显,随着隧道临时支护的拆除,初支承担的围岩压力逐渐转向中隔墙。④施加主缆拉力的隧道锚会使锚–隧间部分围岩进入塑性状态,并导致下穿隧道拱肩和拱顶处产生较大的拉应力。

关键词:连拱隧道;隧道式锚碇;室内模型试验;隧道施工;变形特征

深基坑内钢支撑轴向压力变化规律研究

曹雪山1,陆新宇2,顾祎鸣3

(1. 河海大学道路与铁道研究所,江苏 南京 210024;2. 上海隧道工程有限公司,上海 200032;3. 中路交科科技股份有限公司,江苏 南京 210032)

摘  要:钢支撑轴力实测数据离散、变化规律性不清是钢支撑设计的重要问题,严重影响着深基坑工程安全和工程经济合理性。以南京地铁某车站软土基坑工程为例,通过建立三维有限元模型,研究了钢支撑轴力变化规律。结合基坑开挖过程中的监测数据,提出了钢支撑轴力与围护墙体位移双元组合的方法,验证了模型合理性,同时揭示了深基坑开挖过程中围护墙位移和支撑轴力变化的相关性规律。然后研究了单道、双道预加轴力对钢支撑轴力、墙体位移和弯矩的影响,提出了采用预加轴力技术控制变形的基本要求,研究了支撑架设条件的影响,阐明了支撑轴力实测值离散的原因和超挖对基坑安全的重要影响,进而明确了悬挂架设钢支撑的研究意义。研究成果对厚层软土深基坑的变形控制技术发展提供了新方向。

关键词:深基坑;钢支撑;轴力变化;预加轴力;支撑架设条件

自落式动力触探FFP测试技术理论与应用研究

荣  琦1,赵泽宁1,蔡国军*1,2,乔欢欢1,武  猛1

(1. 东南大学岩土工程研究所,江苏 南京 211189;2. 安徽建筑大学土木工程学院,安徽 合肥 230601)

摘  要:离岸工程的不断发展对准确获取水下岩土工程参数提出了更高的要求,自落式动力触探技术(FFP)可较准确地获得水下浅层土体的原位特性参数和土体扰动后的参数,有效缩短勘察时间、降低勘察成本。以自落式动力触探测试技术为研究对象,自主设计了自落式动力触探仪,以牛顿运动第二定律为基础,建立了FFP贯入过程中的力学模型与理论体系,建立了测试数据的处理流程,利用室内模型试验,开展了自落式动力触探FFP相关贯入机理研究,以苏锡常南部高速公路太湖隧道项目的典型湖相淤泥质软土为研究对象,开展了自落式动力触探FFP现场试验研究,建立了基于FFP测试技术的软土不排水抗剪强度评价方法。结果表明:研发的FFP触探仪在测试过程中具有良好的准确性和可靠性,释放高度、触探仪质量、端头形状均会影响贯入深度;FFP测试技术可以在评价浅层超软土时作为CPTU试验或全流触探试验的有效补充。

关键词:自落式动力触探;原位测试;软土;不排水抗剪强度

基于多维概率分布的砂砾石坝填料级配研究

赵宇飞1,王  毅2,亚 森.钠斯尔3,王文博4,路鹏飞5,刘  彪1

(1. 中国水利水电科学研究院,北京 100048;2. 中国水利水电第八工程局有限公司,湖南 长沙 410007;3. 新疆维吾尔自治区大石门水利枢纽建设管理局,新疆 库尔勒 841000;4. 中国水利水电第六工程局有限公司,辽宁 沈阳 110179;5.中国水电第十五工程局有限公司,陕西 西安 530001)

摘  要:砂砾石坝填料的级配和粒径决定颗粒间的接触关系,进而影响其宏观力学响应。基于坝体施工过程中检测得到的两千余组试验数据,结合概率统计方法探索颗粒级配与坝体填料基本物理特征间的关系,分别得出了在砂砾石填料区和过渡料填料区与干密度相关性最密切的3个级配特征参数。进而提出基于一维威布尔概率分布模型的坝体填料试验数据分析方法,对以上3个级配特征参数分别构建一维威布尔分布模型,并得到了在一定保证率条件下的粗粒土级配参数估计值。在此基础上,进一步推导出了三维威布尔分布函数表达式,建立了能够利用3个级配特征参数间的相关关系反映干密度的三维威布尔分布模型,采用K-S检验证明了三维威布尔分布模型用于综合考虑多参数影响的坝体填料分析方法的可靠性。研究结果表明,威布尔分布模型能够较好的适用于大坝填料试验数据的描述及参数估计。

关键词:砂砾石坝填料;级配特征参数;干密度;多维概率分布;参数拟合;威布尔分布

切向应力幅值对土与结构接触面切向变形的影响研究

冯大阔1,2,4,张建民1,3

(1. 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;2. 郑州大学水利科学与工程学院,河南 郑州450001;3. 清华大学土木水利学院岩土工程研究所,北京 100084;4. 中国建筑第七工程局有限公司,河南 郑州 450001)

摘  要:运用80 t大型三维多功能土工试验机,进行了应力控制往返圆形剪切路径下粗粒土与结构接触面三维直剪试验,分析了切向应力幅值对接触面切向位移、非共轴角和剪切柔度等切向变形特性的影响规律。试验结果表明:应力控制往返圆形路径下,接触面产生了明显的x向和y向位移及其偏移、非共轴角、剪切柔度和剪切耦合效应,呈现出显著的三维特性。切向应力幅值达到临界应力幅值时,接触面切向位移幅值及剪切柔度峰值随循环剪切基本保持不变;剪切柔度初始峰值与非共轴角稳定值存在对立统一关系。切向应力幅值主要影响接触面力学特性参数数值,对其之间关系形式影响很小。切向应力幅值越大,接触面x向和y向位移幅值越大,向负向偏移程度越大;非共轴角稳定值越小,剪切柔度峰值越大。非共轴角稳定值、剪切柔度初始峰值与切向应力幅值间存在良好的关系,可用建议的计算公式进行描述,为接触面三维力学特性的本构建模奠定了基础。

关键词:土与结构接触面;切向变形;切向应力幅值;非共轴角;剪切柔度

孔隙变化条件下黄土土水特征曲线预测模型

张玉伟1,2,宋战平1,2,谢永利3

(1. 西安建筑科技大学土木工程学院,陕西 西安 710055;2. 西安建筑科技大学陕西省岩土与地下空间工程重点实验室,陕西 西安 710055;3.长安大学公路学院,陕西 西安 710064)

摘  要:黄土具有明显的大孔隙结构,浸水湿陷过程中内部孔隙不断变化,导致其浸水过程的土水特征曲线也动态变化。为简便预测孔隙变化条件下黄土的土水特征曲线,以孔隙体积函数为切入点,假定浸水引起孔隙变化对孔隙体积函数的影响规律,引入平移因子ξ1i和压缩因子ξ2i,通过平均孔隙半径建立平移因子和压缩因子与孔隙指标e之间的关系,基于初始孔隙状态推导得到不同孔隙条件下的孔隙体积函数,以Gardner模型为基础,引入孔隙指标建立考虑浸水孔隙变化的黄土土水特征曲线模型,当不考虑孔隙变化影响时本模型退化为Gardner模型。模型包含6个参数,均可通过试验确定,由初始状态对模型参数进行标定,并预测孔隙变化时黄土的土水特征曲线,研究表明模型预测结果与试验结果吻合较好,运用本模型可准确预测浸水引起的孔隙变化条件下黄土土水特征演化规律,这为建立黄土的本构模型奠定了良好的基础。

关键词:黄土;孔隙变化;土水特征曲线;预测模型

移动简谐荷载作用下层状道路结构的安定下限分析

林缘祥,郑俊杰*,后如意,方  昊

(华中科技大学岩土与地下工程研究所,湖北 武汉 430074)

摘  要:为了研究移动简谐荷载作用下层状道路结构的安定性问题,先通过傅里叶变换方法和数值积分求得三维层状道路结构在时间–空间域内的动力响应,然后考虑饱和土层的有效应力场而不是总应力场,对现有的静力安定理论和安定极限求解方法进行改进,提出了有效安定极限的概念,并与考虑总应力的安定极限求解方法进行了对比分析。此外,针对饱和土层选取不同的有效内摩擦角,分别研究了荷载移动速度、荷载频率以及道路面层刚度对层状道路结构的有效安定极限和有效临界深度的影响规律。结果表明:有效安定极限与考虑总应力的安定极限求解方法得到的安定极限有明显差异;而且在荷载移动速度较大时,有效临界深度比考虑总应力的安定求解方法得到的临界深度更深。有效安定极限的求解方法更适用于包含饱和土层的层状道路结构设计和安全评估。

关键词:安定性分析;层状道路结构;饱和土;静力安定定理;有效应力

工业废渣–水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀性能

王子帅1,2,王东星*1,2,3

(1. 武汉大学土木建筑工程学院,湖北 武汉 430072;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. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北 武汉 430072)

摘  要:利用高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、电石渣等工业废渣协同水泥固化方法,通过标准养护试样、清水及硫酸盐溶液浸泡试样的表观形貌、无侧限抗压强度、X射线衍射和扫描电镜等测试,揭示工业废渣–水泥协同固化土的力学性能、微观结构和化学反应机制。结果表明:硫酸镁对工业废渣–水泥协同固化土侵蚀效果大于硫酸钠;较纯水泥土而言,工业废渣的加入能够延缓硫酸盐侵蚀作用;经硫酸镁溶液浸泡后,固化土强度在7 d内有一定增长,之后随龄期增加而持续降低,强度保留系数高低依次为高炉矿渣>硅灰>粉煤灰>电石渣;硫酸钠环境下固化土受离子侵蚀作用,硫酸镁环境下受侵蚀和Mg2+胶结弱化双重作用,导致固化土孔隙增大,侵蚀产物生成量与工业废渣中CaO含量有关。最后,建立了硫酸盐环境下固化土微观反应机制模型,可为工业废渣–水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀研究提供理论依据。

关键词:工业废渣;水泥土;硫酸盐侵蚀;强度;微观结构

干旱区土遗址掏蚀区土盐渍劣化与风蚀损耗效应(Ⅲ):毛细过程

崔  凯1,2,赵晓铮1,朱鸣基1,谌文武2,韩文峰2

(1. 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃 兰州 730050;2。 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃 兰州 730000)

摘  要:毛细过程是干旱区土遗址底部掏蚀区发生盐渍劣化效应的主要途径,同时也是其发生风蚀损耗效应的重要前提。通过对3处典型的土遗址开展全年四季正常天气、降雨和降雪条件下地基和掏蚀区含水率变化的实时监测数据分析,发现降雨(雪)天气是掏蚀区毛细过程的诱发因素;并结合室内掏蚀区毛细模拟试验,表明地基土塑限值是掏蚀区发生毛细过程临界条件。依托15处干旱地区不同时代土遗址掏蚀区的取样与模拟试验结果,在充分考虑其毛细过程特征的基础上,通过引入毛细吸水率、蒸发速率等变量建立了毛细水上升最大高度理论计算模型,模型计算结果表明当误差修正系数ε=0.9时,其绝对误差均小于1 cm。研究结果为干旱区土遗址掏蚀病害的发育机理研究与防治提供了重要的理论支撑与参考。

关键词:掏蚀区;毛细过程;诱发因素;临界条件;高度模型

桥桩钢套管施工引起隧道管片横向变形与内力研究

张  霄1,3,4,丁  智*1,2,王  震1,2,夏唐代3

(1. 浙大城市学院土木工程系,浙江 杭州 310015;2. 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室,浙江 杭州 310015;3. 浙江大学建筑工程学院,浙江 杭州 310058;4. 安徽理工大学土木建筑学院,安徽 淮南 232001)

摘  要:为了合理评估桥桩施工影响下隧道结构的健康状态和长期服役性能,有必要对隧道管片横向受力与变形特征进行深入研究。根据桥桩施工附加应力结果,首先,提出一种考虑既有隧道刚度的附加围压计算公式,获得桥桩钢套管施工过程的隧道附加围压分布;其次,基于壳—弹簧模型建立管片三维数值模拟,探讨隧道管片横向变形与内力的变化规律;最后,定义一种识别隧道旋转行为,提出管片局部偏转的性能指标。结果表明:计算结果与实测数据对比验证较为吻合;随着桥桩钢套管施工深度的增加,隧道先发生小幅度左移后发生倾斜右移,隧道整体产生沉降及“竖椭圆”变形;桥桩施工至隧道轴线埋深之后,隧道收敛急剧变化,进入隧道横向变形发展的不易控制阶段;管片弯矩零点、剪力最值大多位于相邻块拼接处,故接缝处受剪力较大更易发生张开错台、渗漏水等病害;桥桩钢套管施工过程中隧道管片经历了从顺时针旋转到逆时针旋转的转变,其临界点位于隧道轴线埋深下方0.85D范围。

关键词:桥桩;隧道;横向变形;内力;旋转行为

长距离深埋岩石地层顶管摩阻力计算方法研究

钟祖良1,2,刁小军1,刘新荣1,2

(1. 重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2. 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆大学),重庆 400045)

摘  要:顶管法具有掘进效率高、安全环保、质量可靠等优点,在土质地层中得到广泛推广。为满足水利及市政工程快速建设的需求,顶管法也在岩石地层中进行应用,但对于长距离深埋岩石顶管摩阻力计算方法的研究较为匮乏。依托国内首个采用长距离岩石顶管法施工的重庆观景口水利枢纽工程,通过现场顶力测试试验研究发现,管节–围岩间摩阻力主要受管外间隙填充物和注入的润滑泥浆的影响,且前者的影响较大。根据顶管超挖间隙中沉渣填充程度的不同,提出了3种管节–围岩接触力学模型,并基于围岩弹塑性理论以及管节与填充物之间的协调变形,推导了各力学模型的顶管摩阻力计算公式。通过将摩阻力计算值与实测值对比,验证了摩阻力公式在岩石地层顶管顶力计算中的适用性。

关键词:顶管;岩石地层;摩阻力;顶力;计算公式

非等温分布条件下压实黏土衬垫中固结与污染物运移耦合模型研究

李江山1,江文豪*1,2,葛尚奇3,黄  啸1,程  鑫1,2,万  勇1

(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. 中国科学院大学,北京 100049;3. 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江 杭州 310058)

摘  要:考虑到污染场地内部产热会使得压实黏土衬垫处于非等温分布状态,建立了非等温分布条件下压实黏土衬垫中固结与污染物运移的耦合模型,并采用有限差分法对该耦合模型进行了求解。将所建耦合模型的计算结果分别与热扩散试验结果和已有理论模型的计算结果展开对比分析,对耦合模型的正确性进行了验证。基于所建耦合模型,通过某一算例分析了温度梯度M、加荷速率Q和Freundlich吸附系数Kf对污染物运移过程的影响。结果表明:污染物浓度和底部通量会随M绝对值的增大而增大,且一定温度梯度下的底部通量可达不考虑温度梯度时底部通量的2倍以上;Q的增大一方面会减慢污染物运移速率,另一方面会使得运移过程达到稳态时的污染物浓度增大;Kf的增大会减慢污染物运移过程,与不考虑吸附作用相比,考虑吸附作用可使得运移过程达到稳态时所需时间延长3倍及以上。

关键词:非等温分布;压实黏土衬垫;土体固结;污染物运移;耦合模型

模拟地下水流运动的三重尺度有限元模型

谢一凡1,2,谢镇泽1,2,吴吉春3,张  蔚4,谢春红5,鲁春辉*1,2,6

(1. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210098;2.河海大学水利水电学院,江苏 南京 210098;3.南京大学地球科学与工程学院,江苏 南京 210023;4.浙江省环境科技有限公司,浙江 杭州 310012;5.南京大学数学系,江苏 南京 210093;6.河海大学长江保护与绿色发展研究院,江苏 南京 210098)

摘  要:传统有限元法在模拟地下水流问题时常需要精细剖分描述含水介质的非均质性以保证精度,导致计算消耗过高。传统多尺度有限元法(MSFEM)能缓解这一问题,但在处理高计算量问题时仍需较高消耗来构造基函数。提出了一种用于模拟地下水流的三重尺度有限元模型(MSFEM-T),该方法在MSFEM的粗、细两种尺度网格之间引入中网格,从而可以在粗网格单元内基于中、细两种尺度网格应用MSFEM本身替代有限元法构造基函数,能够显著降低基函数的构造消耗以提高整体计算效率。此外,MSFEM-T还提出了一种基于粗、中、细三重网格的超样本技术,可以进一步提升其计算精度。数值算例结果显示MSFEM-T的精度与MSFEM和精细剖分有限元法(LFEM-F)的精度相近,且计算效率更高。

关键词:地下水数值模拟;非均质;多尺度有限元法;基函数;超样本技术

软土地区桩承式加筋路堤力学行为现场试验研究

杨广庆1,2,王  昕*1,3,王锡朝4,靳进钊5,张  超5

(1. 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室,河北 石家庄 050043;2. 石家庄铁道大学土木工程学院,河北 石家庄 050043;3. 石家庄铁道大学交通运输学院,河北 石家庄 050043;4. 河北科技大学建筑工程学院,河北 石家庄 050018;5. 河北雄安荣乌高速公路有限公司,河北 容城 050000)

摘  要:依托现场试验,研究了桩间距和垫层形式对高速公路桩承式加筋路堤力学行为的影响。通过埋设测试元件,对路堤中心线、中心线右侧10 m、路肩垂线对应位置的桩顶土压力、桩间土应力以及土工格栅变形进行了监测,分析了桩、土应力变化规律、路基横断面荷载变化规律以及路基横断面土工格栅筋材变形规律。研究结果表明:路堤临界高度为1~1.5倍桩净间距;以路堤中心线开始向路肩方向,应力折减系数逐渐增大,应力集中效应逐渐减小;以路堤中心线开始向路肩方向,土工格栅变形量逐渐减小;桩承式路堤的荷载转移以土拱效应为主,拉膜效应为辅;将试验结果与5种理论方法的计算结果进行比较,评价了各种方法的适用性。

关键词:现场试验;桩承式加筋路堤;土工格栅;土拱效应;变形

防沉板基础在软黏土地基上的抗拔特性试验研究

王  靖,韩聪聪,刘  君*,孔宪京

(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024)

摘  要:防沉板基础通常用于支撑海底结构。当位于软黏土海床表面的防沉板基础受到上拔荷载时,基底-海床土界面会产生吸力。吸力可提高基础的稳定性,但同时也增加了基础的回收难度,因此需对基底吸力进行充分研究。通过一系列室内模型试验,研究位于均质土和轻微超固结土表面的防沉板基础的抗拔承载特性,考虑的影响因素有上拔速度、土强度、土的非均质度系数以及固结度。模型基础底部装有若干孔压传感器,用来研究基底吸力形成、发展和消散规律以及基础底部不同位置处吸力的分布情况。结果表明,防沉板基础的抗拔承载力由基底吸力提供,净抗拔力和平均吸力随上拔速度增加而增加,非均质度系数和固结度对抗拔承载力有显著影响。离基底中心越近,吸力越大且消失越晚,因此基础中心是降低基底吸力的最佳开孔位置。

关键词:防沉板;抗拔承载力;基底吸力;超孔隙水压力;黏土

岩石–混凝土结构面的广义Patton剪切模型

赵  衡1, 2,侯继超*1, 2,赵明华1, 2

(1. 湖南大学土木工程学院,湖南 长沙 410082;2. 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室,湖南 长沙 410082)

摘  要:为合理预测工程中常法向刚度(CNS)条件下岩石–混凝土结构面的剪切强度,在经典Patton模型(理想化为规则三角形粗糙体)的基础上进行改进,将规则三角形粗糙体推广到相似三角形粗糙体节理模型,并给出了相应的岩石–混凝土结构面粗糙度量化方法。与规则三角形粗糙体相比,相似三角形粗糙体由于波长各异而导致各个粗糙体所受的局部应力各不相同,进而引起粗糙体异步破坏的现象。其中,各粗糙体的极限破坏荷载和临界剪切位移根据下限理论求解。在此基础上,建立了相似三角形粗糙体结构面上各粗糙体剪切状态演化方程,并推广了经典Patton模型。该广义Patton模型可同时预测规则和相似三角形结构面剪切强度,并在一定条件下可退化为经典Patton模型。最后,通过12组不同工况下的CNS直剪试验验证了本文模型的合理性。

关键词:相似三角形岩石–混凝土结构面;广义Patton模型;常法向刚度;下限理论;直剪试验;剪切机制

大理岩短时蠕变–低周疲劳交替作用力学特性试验研究

朱要亮1,2,俞  缙*1,许汉华3,马林建4,刘雪莹1,姚  玮1,任崇鸿1

(1. 华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心,福建 厦门 361021;2. 福建江夏学院工程学院,福建 福州 350018;3. 云南省岩土工程与地质灾害重点实验室,云南 昆明 650051;4. 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏 南京 210007 )

摘  要:深部工程岩体除了受到应力调整引起的蠕变荷载外,在施工与运营期间会间断性的受到爆破、地震以及交通荷载等循环荷载作用,其对深部岩石的蠕变行为影响规律尚不明确。为探究深部岩石蠕变与疲劳交替作用力学特性,开展不同蠕变应力水平和不同疲劳幅值的短时蠕变与低周疲劳交替试验并同步进行声发射测试。试验结果表明:①蠕变与疲劳交替作用会加速岩石破坏,且破坏应变大于纯蠕变破坏应变;②各级蠕变与疲劳引起的应变增量和蠕变速率整体呈现出“V”型变化规律,各级疲劳加载后的蠕变速率大于疲劳前蠕变速率;③声发射振铃数在蠕变段分布较均衡,在疲劳段出现突增。当疲劳幅值小于等于2 MPa时,声发射b值变化规律为“上升—小幅波动—突降”,而当疲劳幅值增大至4 MPa时,声发射b值则表现为“下降—上升—下降”;④声发射破裂点与核磁扫描结果均表明裂隙演化规律为在横截面上由内向外发展,在长度方向由中部向两端延伸。岩石的破坏以剪切破坏为主,且疲劳幅值越小,破坏时岩石碎末越多。

关键词:短时蠕变;低周疲劳;应变增量;声发射振铃数;破裂点

阶梯状滑动断续节理顺层边坡稳定性分析

李得建1,贾文韬1,程  肖*2,赵炼恒3,张迎宾1,余鹏程1

(1. 西南交通大学土木工程学院,四川 成都 610031;2. 四川大学灾后重建与管理学院深地科学与工程教育部重点实验室,四川   成都 610065;3. 中南大学土木工程学院重载铁路工程结构教育部重点实验室,湖南 长沙 410075)

摘  要:阶梯状滑动顺层岩质滑坡在工程中较为常见,其岩桥和节理特性对阶梯状滑动面的形成至关重要。考虑岩桥和节理面之间强度参数弱化特性,构建阶梯状滑动顺层边坡稳定性分析模型。研究表明:与平面型滑动对比验证了分析模型的准确性。裂隙连通率kY、基本摩擦角φb、粗糙度系数JRC和弱化系数Kc对安全系数Fs影响显著。岩桥倾角β3越大,Fs减小越显著,边坡越不稳定。台阶法中开挖次数和坡角角度对边坡稳定性影响显著,通过算例分析验证了该方法与极限平衡解差异率在1%以内。某些情况下当开挖使节理面出露时,Fs显著降低(如β=53°时降低了22.8%),易诱发滑坡的发生。同时,随着拉裂缝倾角β1和充水高度hw的增大,Fs显著降低,出流缝被堵塞时水力效应更为显著,此时边坡最不稳定。

关键词:节理岩质边坡;阶梯状滑动;弱化系数;台阶型坡面;水力作用

土颗粒排列与胶结作用对人造结构性土结构性影响研究

梁传扬1, 2, 吴跃东*1, 2, 刘  坚1, 2, 吴回国1, 2

(1. 河海大学岩土力学与堤防工程教育部重点实验室,江苏 南京 210024;2. 江苏省岩土工程研究中心,江苏 南京 210024)

摘  要:人工制备结构性土通常在土中添加发泡聚苯乙烯(EPS)和水泥等外加剂实现土颗粒预定排列方式与粒间胶结作用,从而形成土体的结构性。然而目前针对土颗粒排列与胶结作用对人造结构性土结构性影响的研究较少。为此研究了土颗粒排列和粒间胶结对土体初始结构性和结构性演变过程的影响规律及其作用机理。研究结果表明:土体初始结构性随着EPS掺量及其粒径增大而减小,随着水泥掺量增大而增大。这是因为EPS掺量和粒径越大,土体中孔隙数量越多,孔隙体积越大,减弱了土颗粒之间的胶结作用,从而降低土体的初始结构性;而水泥掺量越大,水化产物越多,土体的孔隙体积越小,胶结作用越显著,从而提高土体的初始结构性。在结构性演变过程中,初期应力较小时,土体的结构性随EPS掺量、粒径和水泥掺量的增大而增大,这主要与EPS颗粒吸能减能作用和水泥水化产物胶结作用的增强有关。研究成果不仅有助于增强对结构性土体中土颗粒排列和粒间胶结作用的认识,对人工制备结构性土工艺也有重要的技术指导意义。

关键词:人造结构性土;颗粒排列;粒间胶结;发泡聚苯乙烯(EPS);水泥

土工膜蠕变与蠕变恢复特性试验及数学模型研究

岑威钧,文震宇,李邓军,王力波

(河海大学水利水电学院,江苏 南京 210098)

摘  要:开展了3种不同厚度的HDPE土工膜6种荷载水平下的蠕变与蠕变恢复试验,对土工膜蠕变与蠕变恢复特性及其影响因素进行深入分析。研究表明:荷载施加与卸除的瞬间,土工膜产生瞬时变形,之后变形速率随时间逐渐变小。当荷载水平较低(如小于30%)时,土工膜蠕变随时间持续增加并较快地趋于稳定状态;当荷载水平较高(如大于40%~50%)时,土工膜将进入第二阶段蠕变,变形以恒定速率持续增长,不再稳定。当荷载水平超过20%时,完全卸载后土工膜蠕变恢复时产生残余变形,且残余变形随荷载水平增大近似呈线性增加。土工膜初始模量受荷载水平与蠕变过程的双重影响,当荷载水平上升至40%~50%时,其初始模量将显著下降超100 MPa,其中在加载初期初始模量下降约40%,经过蠕变后卸载初始模量进一步下降约30%。此外,改进建立了考虑材料黏弹性的土工膜蠕变联合元件模型及蠕变恢复模型,与试验数据对比验证了所建模型能较好地反映不同荷载水平下土工膜的蠕变及蠕变恢复过程。

关键词:HDPE土工膜;蠕变;蠕变恢复;荷载水平;联合元件模型

【关闭窗口】  【返回顶部】  【打印文章】

相关文章  
·新华网:全国完成水利建设投资8236亿元 提前三个月实现年度三大目标
·水利部召开水利基础设施建设进展和成效新闻发布会
·晋江池峰路南延片区配套项目明年开建
·国家能源局组织召开10月份全国可再生能源开发建设形势分析会
·人民日报:构建国家水网 惠泽亿万百姓
最新文章  
总访问量:
Produced By 大汉网络 大汉版通发布系统 XML地图