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《岩土工程学报》2020年第1期中文摘要
日期:2020年01月17日 11:47:13点击数:字号:【

黄土地层大规模地震液化滑移的机理与风险评估

王兰民

(1.  中国地震局(甘肃省)黄土地震工程重点实验室,甘肃 兰州 730000;2. 中国地震局兰州地震研究所,甘肃 兰州 730000)

摘  要:2018年印度尼西亚帕卢7.4级地震造成的低角度饱和土层大规模滑移灾难对黄土地区地震造成的土层大规模低角度滑动灾害研究具有重要的警示意义。为了研究黄土地层大规模地震液化滑移机理,通过对国内外强震触发的典型黄土地震液化灾害进行深入的调查分析,基于现场大型探槽和钻孔勘探、室内动三轴试验、现场剪切波速测试、SPT测试、土体微结构测试和数值模拟分析,揭示了饱和黄土液化的特征和机理,提出了饱和黄土场地液化的初判与详判方法,研究了黄土大规模地层液化滑移的滑动条件、运动学及动力学特征,论述了黄土地层大规模地震液化滑移的机制,构建了滑距和致灾范围预测模型;提出了液化滑移灾害的概率风险评估方法,给出了不同超越概率下黄土地层大规模地震液化灾害风险区划图;并从主动防控、被动防控和综合监测预警3个方面提出了黄土地层大规模液化滑移灾害的防控途径及措施。研究结果可为黄土地层大规模液化滑移灾害风险评估与防治提供理论依据。

关键词:黄土地层;液化判别;滑移机理;滑距和致灾范围;风险评估

微生物处理砂土不排水循环三轴剪切CFD-DEM模拟

蒋明镜1,2,3,4,5,孙若晗1,2,李  涛1,2,杨  涛5,谭亚飞鸥5

(1. 天津大学建筑工程学院土木系,天津 300072;2.天津大学水利工程仿真与安全国家重点试验室,天津 300072;3. 同济大学土木工程防灾国家重点试验室,上海 200092;4. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系,上海 200092;5. 上海理工大学环境与建筑学院,上海 200093)

摘  要:微生物诱导碳酸钙沉积是一种新型的地基处理技术,处理后的土体可以看成一种结构性土。首先,在已有三维含颗粒抗转动和抗扭转模型及三维胶结破坏准则的基础上,通过考虑颗粒碰撞接触过程中颗粒本身的塑性变形及率相关性的接触黏滞阻尼,建立考虑循环荷载作用下的三维胶结模型;然后,参考已有研究,建立了反硝化反应在加固砂土中的时效性关系。并引入CFD-DEM耦合程序,用以模拟分析不同胶结含量以及不同气泡含量下,微生物处理砂土在固结不排水循环剪切试验中的力学特性;最后,从宏微观角度分析生物胶结与生物气泡对砂土抗液化性能的影响及其作用机理。研究表明,胶结和气泡共同存在对抗液化能力的提升并没有起到“1+1=2”的效果;胶结的存在提高了非饱和砂土的抗液化能力,明显抑制孔压比和轴向应变的发展,力学配位数得到了提升;而气泡的存在却降低了胶结砂土的抗液化能力,使得胶结砂土达到初始液化的振次减少,轴向应变向受拉方向大幅增长,力学配位数下降明显。

关键词:微生物诱导碳酸钙沉积;CFD-DEM耦合;不排水循环三轴剪切;地基液化;离散单元法

膨润土膨胀力时程曲线的形态特征及其模拟

叶为民1,2,刘樟荣*1,崔玉军3,张  召1,王  琼1,4,陈永贵1,2

(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. 法国国立路桥大学,巴黎 77455;4. 同济大学高等研究院,上海 200092)

摘  要:为了研究膨润土膨胀力时程曲线的形态特征,采用恒体积法开展了不同干密度高庙子(GMZ)膨润土的膨胀力试验。试验结果表明,不同干密度高庙子膨润土的膨胀力时程曲线均呈典型的双峰形态:膨胀力先迅速增大至一个峰值,然后小幅回落或增速明显减小,随后再次升高并最终趋于稳定。膨胀力时程曲线的形态由膨胀力峰值、谷值、终值、峰值时间、谷值时间和终值时间等6个关键参数控制。在分析膨胀力形成机理及其发展规律的基础上,基于累积“楔”力与消散“楔”力相互叠加的原理,并假设累积“楔”力随水化时间呈指数分布,消散“楔”力随水化时间呈高斯分布,建立了一个膨胀力时程曲线的预测模型。该模型仅包含5个参数,均具有较明确的物理意义。根据试验结果和文献资料的验证结果表明,模型能够较好地模拟不同形态的膨胀力时程曲线。

关键词:膨润土;膨胀力;时程曲线;形态特征;预测模型

基于岩土介质三维孔隙结构的两相流模型

张鹏伟1,2,4,胡黎明*1,Jay N Meegoda3,Michael A Celia4

(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. 北京交通大学,北京 100044;3. 新泽西理工学院,美国 07102;4. 普林斯顿大学,美国 08544)

摘  要:地下储层中岩土介质一般具有较低的孔隙连通性,宏观流动模拟一般忽略微观尺度的孔隙连通性,通过渗透率、弯曲度等参数反映储层的整体特性。但岩土介质的多孔性及孔隙间复杂的连通性,使得宏观描述流体在岩土介质中流动不能反映其内在流动特征。孔隙结构模型的建立可以反映岩土介质中孔隙的几何形态及空间连通性,为解释流体在复杂多孔介质中的流动特性提供有效手段。通过考虑岩土介质孔隙尺寸分布、孔隙孔喉空间相关性、孔隙连通性等特征参数,建立了反映不同岩土介质连通性、各向异性特征的等效孔隙网络模型。等效孔隙网络模型通过水力特征参数等效的方式反映岩土介质三维微观孔隙结构,通过渗透率计算验证了模型的有效性。此外,基于建立的孔隙结构模型,开发了孔隙尺度动态两相流计算模型,模型可以反映孔隙内弯液面的动态运动过程,直观反映多孔介质中的优势渗流,可以为不同孔隙尺度岩土介质提供表观渗透率、击穿曲线、相对渗透率曲线等宏观计算参数。将孔隙尺度两相流模型应用于页岩气开采中水力阻滞特性研究,结果表明:页岩基质的残余饱和度约为30%,随着平均配位数的增加,残余饱和度显著降低。

关键词:两相流;等效孔隙网络模型;相对渗透率;页岩气;优势渗流

优先流作用下的胶体–重金属共迁移试验研究

张文杰1,李俊涛2

(1. 上海大学土木工程系,上海 200444;2. 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海 200092)

摘  要:土壤中的重金属污染物大部分源自外界的工、农业排放,地表土层是重金属迁移至地下的必经途径。由于干缩和动植物活动,地表土中存在大孔隙,形成污染物运移的优势通道,在一些情况下,这些通道是重金属穿过包气带向下迁移的唯一途径。针对胶体对重金属具有较大吸附能力且在优先流条件下具有移动性,从而可能加快重金属污染物迁移这一问题,通过等温吸附试验确定了上海表层褐黄色粉质黏土与土壤胶体对重金属镉、铅的吸附特征,制备具有可重复性优先流特征的试验土柱,进行优先流条件下胶体–重金属共迁移土柱淋滤试验,分析得到胶体–重金属共迁移规律。试验结果表明,胶体对重金属的吸附能力明显高于粉质黏土。有胶体情况下,镉出流量是无胶体情况下镉出流量的1.49倍,铅的出流量是无胶体情况下的33.88倍,有胶体情况下土上吸附的重金属和孔隙溶液中的重金属浓度都低于无胶体的情况,更多的重金属随胶体向下迁移,优先流条件下胶体明显加快了重金属的迁移。虽然铅的源浓度和淋滤时间都大于镉,但铅的出流量仅约为镉的1/13,由于易发生吸附,铅在土中的迁移能力较弱。

关键词:重金属;优先流;土壤胶体;吸附;共迁移

基于等效时间的双屈服面三维流变模型

胡亚元,丁  盼

(浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江 杭州 310058)

摘  要:为了同时描述土体剪缩剪胀及流变特性,运用Yin-Graham等效时间法建立了双屈服面三维流变模型。首先,以Yin-Graham三维流变方程作为反映剪缩机制的第一屈服面流变方程;其次,以Matsuoka-Nakai 屈服准则作为反映剪胀机制的第二屈服面,以黏塑性功为硬化参数,采用非相关联流动法则,借鉴Mesri建模思路构建应力–黏塑性功–时间关系,利用等效时间法得到应力–黏塑性功–黏塑性功速率关系式,借助Perzyna过应力理论建立第二屈服面三维流变方程;再次,按照双屈服面模型理论将以上两个流变方程结合起来,提出一个基于等效时间的双屈服面三维流变模型,并利用经典的四阶Rung-Kutta方法编制差分计算程序,获得流变模型的数值解答;最后,利用加拿大膨润土及香港重塑海相沉积土三轴固结不排水流变试验将预测值与实测值进行对比,以验证该模型在流变试验中的适用性。结果表明:建立的流变模型可以较好地模拟不排水流变试验多级加载和单级加载发展过程以及土体剪缩剪胀特性。

关键词:等效时间;剪缩剪胀特性;双屈服面;流变模型

堆载作用下土体分层特性对地铁隧道纵向变形的影响研究

梁发云1,袁  强1,李家平2,张少夏2

(1. 同济大学地下建筑与工程系,上海 200092;2. 上海申通地铁集团有限公司,上海 200070)

摘  要:随着城市化进程的不断推进,地铁隧道附近可能会出现不同形式的地表堆载,将对地铁隧道的健康状态产生不利影响。现有的方法多是基于Boussinesq解求解地表堆载引起的附加应力,无法考虑土体的分层特性。首先采用Fourier积分变换得到了直角坐标系中竖向荷载作用下层状地基附加应力的基本解;然后将下卧隧道视为Timoshenko梁,基于Winkler地基模型和两阶段法求得隧道纵向位移和内力。为考察地基土成层性对既有隧道性状的影响,对上软下硬、上硬下软两种典型层状地基中的隧道进行了参数分析。结果表明:地基土成层特性对隧道形状影响比较大,相比而言,隧道下卧土层控制沉降的效果要优于隧道上覆土层。

关键词:地表堆载;层状地基;地铁隧道;隧道变形;两阶段法

非饱和砂土及黏土的水–力耦合双屈服面模型

李  舰,刘  凯,尹振宇*2,崔玉军,殷建华

 (1. 北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;2. 香港理工大学土木与环境工程学系,香港;3. 法国国立路桥大学,巴黎)

摘  要:使用精细的本构模型来同时分析非饱和砂土和黏土水力耦合特性依旧是一个挑战。提出了一种包含加载湿陷及剪切滑移双重塑性机制的水–力耦合模型。力学模型中选取Bishop应力作为应力变量,采用孔隙比和有效饱和度作为状态变量。模型中给出了孔隙比–平均土骨架应力的半对数坐标系内依赖于有效饱和度的临界状态线的表达式,其与剪切滑动屈服面的非关联流动准则的结合保证了模型可以更合理地预测非饱和土(包括砂土和黏土)的剪胀和剪缩性质。通过模拟粉砂和高岭土的三轴试验,对该模型预测非饱和土主要特征的能力进行了分析。

关键词:剪胀性;有效饱和度;临界状态;水–力耦合;非饱和土

深埋隧道围岩形变压力计算方法研究

王明年1,2,王志龙1,2,张  霄1,2,赵思光1,2,刘大刚1,2,童建军*1,3

(1. 西南交通大学隧道工程教育部重点实验室,四川 成都 610031;2. 西南交通大学土木工程学院,四川 成都 610031;3. 西南交通大学峨眉校区土木工程系,四川 峨眉山 614202)

摘  要:通过大量的深埋隧道围岩形变压力现场实测数据,采用数理统计方法,分析了围岩级别、隧道跨度、隧道埋深对围岩形变压力的影响及其变化规律。通过多元非线性回归分析方法,推导建立了竖向形变压力计算公式。通过分析可知,形变压力约为《铁路隧道设计规范》计算荷载的84%~92%,且围岩级别越高两者比值越小。形变压力侧压力系数近似服从正态分布,与《铁路隧道设计规范》中侧压力系数相比,各围岩条件下侧压力系数均有一定的增大。研究成果对我国隧道及地下工程支护结构设计具有一定的参考指导作用。

关键词:深埋隧道;现场实测;形变压力;隧道埋深;隧道跨度;围岩级别

马蹄形隧道拱脚裂纹对围岩稳定性的影响

周  磊,朱哲明*,刘  邦,邱  豪,董玉清

(四川大学建筑与环境学院深地科学与工程教育部重点实验室,四川 成都 610065)

摘  要:详细研究了隧道拱脚处裂纹对围岩稳定性及破坏模式的影响,裂纹分两组进行设置:一是裂纹以拱脚交界点为圆心逆时针方向分布在A(0°<≤90°),B(90°<≤180°)及C(180°<≤270°)区域,且与隧道底板面成夹角;二是裂纹倾角为127°,与隧道跨度成不同裂纹长度比β。采用物理模型试验和数值模拟对比分析拱脚裂纹的不利因素,随后选择砂岩材料制作隧道模型试件进行室内试验,得到裂纹因素对围岩强度的影响。数值模拟采用有限元程序分别计算裂纹尖端的应力强度因子与围岩损伤演化云图。通过两者对比论证可以得到如下结论:①裂纹在隧道拱脚位置处成不同倾角时,裂纹分布区域的危害程度可依次排列为B>C>A;②裂纹倾角在120°~135°时,裂纹对隧道整体的稳定性影响最大;③在双轴压缩载荷作用下,围岩的破坏行为主要是裂纹尖端与边墙的拉剪破坏及局部的拉伸破坏;④裂纹长度比β对围岩整体稳定性影响表征为线性反比例函数关系。

关键词:隧道;裂纹倾角;数值模拟;拱脚裂纹;围岩

双仓综合管廊抗震性能模型试验研究

仉文岗1,2,3,韩  亮1,陈志雄1,冯  立1,丁选明1,2,3,刘汉龙*1,2,3

(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400045;3. 库区环境地质灾害国家地方联合研究中心,重庆400045)

摘  要:利用振动台试验系统,基于模型试验相似理论开展了双仓地下管廊的抗震性能试验研究。试验中,采用1952年Taft地震波作为输入地震波,并将其输入加速度峰值调整为0.2g,0.4g,0.8g和1.2g,以考虑不同PGA(peak ground acceleration)的影响。通过分析试验数据得知,管廊侧壁最大动土压力响应沿深度呈倒立“W”形分布,振动后管廊结构与周围土体之间的土压力场发生了改变;管廊侧壁土体中最大加速度响应随输入PGA增大而增大,沿深度整体呈减小趋势,加速放大系数为0.5~1.5;从加速度时程曲线和傅里叶谱来看,管廊侧壁结构与其周边土体的加速度响应基本一致,在15~30 Hz的频段土体中的振幅稍大于结构;地震过程中,结构拐角处产生较大的弯矩响应,且随输入PGA的增大而增大。同时结合ABAQUS数值软件开展了数值模拟研究,以和模型试验结果开展对比比较,结果表明试验结果具有较高的可靠性。

关键词:双仓综合管廊;振动台;相似模拟;地震响应;Taft波

花岗岩残积土原位力学特性的钻探扰动与卸荷滞时效应

安  然1,2,黎澄生1,2,孔令伟*1,2,郭爱国1,2

(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)

摘  要:花岗岩残积土作为一类同时具有黏性土、粗粒土组构特征与工程特性的特殊土,力学性能普遍易受施工扰动和开挖卸荷影响而诱发灾害。从钻探扰动和成孔后应力释放对土体力学性质的影响出发,通过对试验场地内花岗岩残积土开展自钻式旁压试验(SBPT)和预钻式旁压试验(PMT)在不同成孔时间后的对比分析,研究了土体原位强度指标、承载力特征值和刚度衰减性状的响应特征。结果表明:钻探扰动对花岗岩残积土的强度、承载力和刚度特征的弱化影响十分明显,且弱化程度随卸荷过程中应力释放时间的增长不断加深;提出扰动系数Ru)对不同试验条件下土体性质的扰动程度进行评价,发现刚度参数Gf受钻探扰动和卸荷滞时效应的影响最大,不排水剪切强度强度cu次之,承载力特征值fak受影响最小;采用土体刚度非线性分析法获取了基于SBPT与PMT试验的原位剪切模量-剪应变衰减曲线(Gγ曲线),用Stokeo方程描述Gγ曲线的形态特征有较好的拟合效果。研究结果可为花岗岩残积土分布地区的工程设计与施工提供参考。

关键词:花岗岩残积土;原位力学特性;自钻旁压;预钻旁压;钻探扰动;卸荷滞时

盾构穿越既有桥梁桩基磨桩技术的研究

王  哲1,吴淑伟1,姚王晶1,张凯伟2,李  强3,许四法*1

(1. 浙江工业大学岩土工程研究所,浙江 杭州 310014;2. 绿城房地产建设管理集团有限公司,浙江 杭州 310000;3. 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司,北京 100176)

摘  要:基于杭州地铁2号线建国路站—中河路站区间盾构穿越凤起桥6根大直径桥桩工程需要,根据软土地区及大直径桩基特点进行刀具选型,结合Advant Edge FEM有限元软件对贝壳刀的角度进行设计,并对刀具布置方式进行研究。研究结果表明:双面刃、零后角、负前角组成的贝壳刀,结合先行刀与刮刀,采用同心圆三段高差立体刀具布置切削桩基效果最佳。将结果应用到盾构刀盘改进,配合盾构推进过程中的施工控制,对桥面进行沉降监测。监测结果表明:盾构磨桩过河区间中桥面平均累计沉降仅-3.09 mm,未对凤起桥及河流产生明显影响,切削钢筋效果较好且只有极少部分钢筋缠绕在刀具上。此项技术成功应用于杭州地铁2号线凤起桥磨桩工程,可为今后类似磨桩工程提供借鉴。

关键词:盾构隧道;切削桩基;刀具布置;施工控制;监测

行波效应下黏弹性地基梁动力响应解析解

冯  浩,杨喻声,禹海涛*

(同济大学地下建筑与工程系,上海 200092)

摘  要:弹性地基梁动力问题通常采用解析法和数值法进行分析,当可以应用解析法计算时效率更高。采用Laplace和Fourier变换,推导得出了黏弹性地基上受恒定轴向压力和横向行波作用下的无限长Euler-Bernoulli梁的解析解。经与数值模拟结果对比,验证了解答的正确性;并以长隧道为应用实例,分析对比了行波频率、波速、轴力和地基刚度对长隧道动力响应的影响,并得出了隧道内力响应受行波频率影响,频率越低,隧道内力响应越大,以及隧道内力响应受行波波速影响,当行波波速接近临界波速时,隧道内力响应明显增大等结论。

关键词:行波效应;弹性地基梁;动力问题;解析解

考虑注浆圈作用的体外排水隧道渗流场解析研究

李林毅1,阳军生*1,高  超1,夏万友2,麻彦娜3

(1. 中南大学土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 大永高速公路投资开发有限公司,云南 昭通 657000;3. 湖南财政经济学院工程管理学院,湖南 长沙 410205)

摘  要:体外排水方式在隧道工程中已得到逐步应用,但考虑注浆作用的体外排水隧道渗流场解析理论未见报道,导致理论滞后于工程实践。基于镜像法与渗流力学理论,提出了考虑注浆圈作用的体外排水隧道渗流场理论模型,通过解析退化、数值仿真两种方法共同验证了理论模型及解析公式的正确性,探讨了注浆圈渗透系数与厚度对涌水量、隧道外水压力的影响规律。分析结果表明:注浆圈渗透系数对体外排水隧道渗流场存在显著影响,随注浆渗透系数比值增大,涌水量可得到明显控制,但会引起外水压力的增长;注浆圈厚度影响相对较小,其影响主要在于厚度值越大时能一定程度上加强对底部结构外水压力的控制。提出了兼顾隧道限排要求与隧底水压力控制效果的合理注浆圈参数。研究成果以期为体外排水隧道注浆参数设计及施工实践提供参考。

关键词:体外排水方式;渗流力学;渗流场;涌水量;水压力;隧道;注浆圈参数

饱和盐渍土的一维蠕变试验与模型研究

周凤玺1,2,王立业1,赖远明2

(1.  兰州理工大学土木工程学院,甘肃 兰州 730050;2. 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室,甘肃 兰州 730000)

摘  要:饱和盐渍土中土颗粒和孔隙盐溶液间相互的物理化学作用对土体的力学行为有较强的影响,使得盐渍土表现出不同的变形特性。为了能够准确地描述饱和盐渍土的这种相互作用,首先采用常规固结试验和恒载蠕变试验对通过蒸馏水、硫酸钠溶液和氯化钠溶液饱和后的重塑土样进行了试验研究。试验结果显示:盐渍土和非盐渍土的固结蠕变存在明显差异,此类现象会随着含盐量的增加而更加明显;而同含盐量的硫酸盐渍土和氯盐渍土的固结蠕变效应也不尽相同。其次,基于Yin-Graham一维蠕变方程,利用Pitzer离子相互作用模型和Van't Hoff渗透吸力方程,通过引入有效渗透应力,建立了饱和盐渍土的一维蠕变理论模型。最后,将改进的理论模型与试验数据进行了对比分析。结果表明,所提出的理论模型不仅能够描述饱和盐渍土中化学力学耦合,而且可以有效地预测一维蠕变行为。

关键词:硫酸盐渍土;氯盐渍土;蠕变试验;渗透吸力;Yin-Graham模型

基于性能的重力式挡墙地震易损性分析

朱宏伟1,姚令侃2,3,赖  军3

(1.  西南科技大学环境与资源学院,四川 绵阳 621010;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;3. 西南交通大学土木工程学院,四川 成都 610031)

摘  要:位于高烈度地震区的支挡结构时刻面临着特大震灾的严峻考验,迄今国内外还没有人针对重力式挡墙系统地做过易损性方面的研究工作。采用增量动力分析方法,考虑地震动输入的不确定性,选取PGA为地震强度参数,挡墙的位移指数DI为性能参数,基于振动台模型试验划分了挡墙的抗震性能水准,利用FLAC3D对8 m高的重力式挡墙进行了地震动力响应分析和地震易损性分析,通过易损性曲线对挡墙在不同地震动作用下的易损性进行了评估和对比分析。研究表明:PGA与挡墙的位移指数近似呈指数关系,当地震动加速度小于0.4g时,场地条件对墙体位移指数的影响不显著,当地震动加速度大于0.4g时,土质场地挡墙位移指数与岩石场地挡墙相比显著增大,墙体位移指数受场地条件的影响显著。当PGA<0.4g时,挡墙基本保持完好或以轻微损伤破坏为主;当PGA>0.6g时,挡墙已完全损伤,发生严重损坏的概率也较大;当PGA>0.8g时,会造成挡墙的严重损坏,甚至可能造成整体倒塌,需要采取一定的抗震加固措施。

关键词:重力式挡墙;抗震性能;增量动力分析;地震易损性

单螺旋锚桩水平承载机理试验与理论研究

胡  伟1,2,孟建伟1,2,刘顺凯3,龙诚璧1,2,姚  琛1,2,高文华1,2

(1.  湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室,湖南 湘潭 411201;2. 湖南科技大学土木工程学院,湖南 湘潭 411201;3. 中南大学土木工程学院,湖南 长沙 430083)

  目前螺旋锚桩水平拉拔承载设计计算的相关规范存在不足,理论研究中对锚片表面土压力分布的认识不统一。基于自制大型试验砂箱,开展了单螺旋锚桩的水平拉拔模型试验,直接量测分析了水平拉拔过程中锚片上下表面的土压力分布变化规律。引入考虑位移影响的锚片表面土压力近似计算方法,结合桩侧阻力p–y曲线,构建了砂土中单螺旋锚桩的水平拉拔力学模型,推导了位移相关的水平承载力计算理论。试验与计算结果表明:水平拉拔过程中,锚片表面土压力分布与测点到锚片中性轴的距离呈非线性关系,计算土压力时需考虑位移的影响;所构建的单螺旋锚桩水平承载力学模型以及基于力学平衡分析推导得出的单螺旋锚桩水平拉拔位移相关承载力计算理论在对比验证中取得了较好效果;对于工程中常用的单螺旋锚桩(桩锚直径比d/D≤5),当埋深比大于4后,可不考虑锚片的作用,按照等直径的裸桩来计算其水平承载力。

关键词:单螺旋锚桩;水平拉拔;模型试验;土压力;承载力

循环扭剪作用下黄土的动剪切特性试验研究

邵  帅1,邵生俊*1,2,陈  攀1,袁  浩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:原状黄土具有显著的结构性,在增湿及循环剪切作用下均可导致其结构破坏。通过不同固结围压条件下大尺寸原状黄土圆筒试样的动扭剪试验,测试分析了原状黄土从小应变到大应变的动应力应变关系,动剪切模量和阻尼比的变化规律,以及逐级增大循环扭剪作用下黄土的剪切强度。得到了10-5~10-2剪切应变范围内黄土动剪切模量随固结围压和含水率的变化规律,分析了黄土最大动剪切模量随黄土构度的变化规律。建立了黄土最大动剪切模量与构度和固结围压的关系式。揭示不同固结围压条件下不同含水率黄土的阻尼比随动剪应变对数值的变化分布在一个带内;循环扭转作用下圆筒黄土样存在两组破坏面。

关键词:原状黄土;动扭剪试验;动应力应变关系;动剪切模量;阻尼比;剪切破坏面

不同矿物成分下土样脱附曲线试验研究

朱赞成1,李纪伟1,林法力1,陈  雰1,孙德安2,刘  藤1

(1. 台州学院建筑工程学院,浙江 台州 318000;2. 上海大学土木工程系,上海 200072)

摘  要:精确测定土样含水率的数值对于研究高吸力时非饱和土的土水特性尤为重要。目前国内外现有土工规范在测定土样含水率时均设定恒温箱温度为110℃,鲜少有文献对该温度设定的合理性进行研究。利用同步热分析仪对高庙子膨润土、高岭土、台州滨海软黏土等7种不同类型的黏土进行了微商热重法分析(DTG)和热重分析(T-G),同时对这7种黏土,用X射线衍射仪(XRD)测试了其矿物成分。试验结果显示随着土样中含蒙脱石矿物质量百分数的增加,其失去吸附水的温度越高;而当土样中不含蒙脱石矿物成分,土样的失去吸附水的温度比较低。认为对于蒙脱石含量较高的土样,测定含水率时,应将烘箱的温度由110℃提高150℃。

关键词:持水性;含水率;层间水化

隧道开挖对有接头地埋管线影响的工程评价方法

周先成1,2,俞  剑*1,2,黄茂松1,2

(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)

摘  要:隧道开挖产生的土体位移对地埋管线的影响不可避免,不仅会引起管线接头的相对旋转,甚至会造成损坏和泄漏。目前对有接头管线响应的研究方法较为复杂,大多基于数值分析方法,接头力学性质的影响考虑不够全面,已有的设计图表工程应用欠缺。结合连续管线的理论分析,考虑地层位移沉降曲线、管段刚度及接头刚度等影响因素,建立了有接头管线的工程评价方法,以分析隧道开挖对有接头地埋管线的影响。运用该方法对实际工程案例进行分析,并将计算结果与数值分析结果对比,验证本文方法的可靠性。本工程评价方法可以为实际管线工程安全预评估起到一定的作用。

关键词:隧道开挖;有接头管线;被动地基模量;评价方法

边坡生命周期防灾监测信息整合及可视化云平台数据库建置研究

王淳讙1,黄治峯2,赖世屏3,张达德1

(1. 中原大学环控防灾科技中心,台湾 桃园市 32023;2. 中央大学土木工程学系,台湾 桃园市 32001;3. 德克皇工程科技顾问股份有限公司,台湾 新北市 23557)

摘  要:近年气候异常造成边坡滑动频传,在“边坡灾害维护生命周期”的工作框架下,边坡生命周期防灾监测信息整合“宏观环境”信息,同时以无线感测网络搜集“微环境”边坡监测信息,运用GIS及3D虚拟环境技术,结合可视化的云平台数据库。此云平台能让不同使用者在边坡异常发生的前、中、后等过程,加速灾害信息传递及沟通效率。本平台注重环境信息与每个场址监测数据的混搭应用,运用“边坡四维监测项目信息查询及展示”、“边坡环境信息查询”、“边坡安全快速展示”等3个不同模块,运用用户接口及可视化技术呈现静态及边坡监测数据4D动态信息,同时为不同使用者提供对于边坡在面临强降雨及地震等极端事件的安全状态。

关键词:滑坡灾害;监测;无线感知器;GIS;云平台数据库;可视化;设施生命周期

考虑颗粒排列的土体几何迂曲度模型

颜  瀚1,滕继东1,2,张  升*1,2,盛岱超1,2

(1. 中南大学土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室,湖南 长沙 410075)

摘  要:迂曲度反映了流体在土颗粒中的流动路径,是研究土体透水透气性质的重要参数。目前研究通常认为迂曲度仅与孔隙率有关,但不同文献的迂曲度表达式存在一定差异,造成差异的原因可能是存在其他影响迂曲度的因素。建立了流体在层流状态下通过正方形颗粒的物理模型,通过确定颗粒间位置关系和流径的几何关系,提出了迂曲度计算模型。同时,对比结果表明本文模型的计算结果与数值模拟结果、文献中试验结果存在很好的一致性,证明了模型的有效性。最后,分析了颗粒排列分布对迂曲度的影响,确定了迂曲度的取值区域。提出的模型证实:颗粒的迂曲度不是孔隙率的单一函数,排列分布也对迂曲度有影响。

关键词:迂曲度;孔隙率;颗粒排列;渗透


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