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基于不排水强度的黏土基坑抗隆起稳定计算方法

黄茂松1,2,李弈杉1,2,唐  震1,2,袁聚云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:目前的基坑抗隆起稳定计算方法多是直接采用固结不排水强度指标进行计算,这种方法对于软黏土地层的计算在理论上是不合理的,且传统的圆弧滑动法未考虑最下道支撑以上土体强度的发挥。针对上述问题,通过将固结不排水强度指标转换成不排水抗剪强度,考虑最下道支撑以上土体强度的发挥,对传统圆弧滑动法进行了改进,并进一步提出了基于不排水强度的圆弧机构上限分析方法。工程算例分析表明,传统圆弧滑动法得到的安全系数普遍偏高,而所提出上限分析方法计算得到的结果则更为合理。

关键词:基坑;圆弧滑动法;抗隆起稳定;不排水强度;极限分析法

广吸力范围内非饱和原状黄土的力学特性

孙德安1,徐钱垒1,陈  波2,张  舟1

(1. 上海大学土木工程系,上海 200444;2. 衢州学院建筑工程学院,浙江 衢州 324000)

摘  要:为了研究广吸力范围内非饱和原状黄土的力学特性,采用轴平移技术和饱和盐溶液蒸汽平衡法控制试样的吸力,对Q3原状黄土进行了一系列控制吸力的常净围压三轴剪切试验,分析了吸力和净围压对原状黄土强度和变形特性的影响。试验结果表明,净围压一定条件下广吸力范围内原状黄土破坏时的偏应力随着吸力的增大而增大;不同吸力条件下原状黄土剪切过程中表现出不同程度的应变硬化或应变软化现象,同时吸力对黄土的剪胀性有明显的影响,且吸力越小或净围压越大,剪胀性越小;原状黄土的强度参数黏聚力随着吸力的增大而明显增大,而内摩擦角在低吸力范围内变化不明显,在高吸力范围内随吸力增大而明显增大。

关键词:非饱和原状黄土;广吸力范围;力学特性;三轴剪切试验;净围压

三轴排水剪切下钙质砂的颗粒破碎特性

张季如,华  晨,罗明星,张弼文

(武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北 武汉 430070)

摘  要:颗粒破碎是影响粒状土的变形和强度机理的重要因素。为了研究钙质砂在剪切过程中的颗粒破碎特性及其对变形和强度性质的影响,对3种不同初始分布的钙质砂进行了不同围压下的三轴排水剪切试验。结果显示:初始分形的粒径分布在三轴剪切过程中始终保持着较为严格的分形特性,该现象与各粒组中的破碎颗粒主要向相邻的下一级粒组中迁移的机制有关。钙质砂的应力–应变特性与围压大小和初始粒径分布有关,围压越低,初始粒径分布越不均匀,钙质砂的剪胀效应越显著。随着围压的增大,钙质砂的剪胀倾向减少,并逐渐过渡到剪缩状态。钙质砂的破碎率随剪切过程中的应力和应变的增长而增大,其峰值内摩擦角随着破碎率的增大而降低,最后趋于定值。用非线性的指数函数来描述峰值内摩擦角与破碎率的相关关系,揭示了颗粒破碎对钙质砂抗剪强度的影响规律。

关键词:钙质砂;三轴排水剪试验;颗粒破碎;粒径分布;抗剪强度

软土地铁深基坑倒塌分析

王立忠1,2,刘亚竞1,2,龙  凡3,洪  义*1,2

(1. 浙江大学建筑工程学院,浙江 杭州 310058,2. 浙江大学浙江省海洋岩土工程与材料重点实验室,浙江 杭州 310058,3. 武汉市政工程设计研究院有限责任公司,湖北 武汉 430023)

摘  要:随着地下轨道交通的建设,沿海城市建筑密集区出现了大量狭长型软土深基坑,基坑开挖导致的灾变情况时有发生,最为著名的如新加坡地铁环线Nicoll highway(2004)基坑倒塌与杭州湘湖地铁基坑倒塌(2008),造成重大人员伤亡。传统的极限平衡法设计方法将抗隆起安全度(FOS)与支护侧移分别独立考虑,且不能考虑基坑开挖宽度的影响,而有限元强度折减法则存在计算稳定性判断准则、本构关系选择及参数确定等难题。笔者于2014年修改了剑桥大学Bolton课题组提出的强度发挥度设计法(MSD)中的余弦曲线,提出了基于偏态高斯曲线机动场的MMSD上限分析法,成功用于软土宽基坑稳定的分析;随后于2018年采用MMSD方法成功分析软土狭长型基坑支护土体的变形。进一步采用MMSD方法对新加坡Nicoll highway基坑和杭州湘湖基坑两个狭长型基坑倒塌案例进行分析,并与实测值、极限平衡法(包括规范法、Hsieh等的方法、Su等的方法)和有限元法预测结果进行了比较。结果表明MMSD法基于狭长深窄基坑相适应的机动场,采用实测土体应力应变关系且能考虑土体不排水强度各向异性,可以更准确地预测倒塌发生机制。

关键词:MMSD法;软土窄基坑;倒塌;变形

重力式劲性复合吸力式沉箱基础竖向抗拔承载特性试验研究

戴国亮1,2,朱文波*1,2,龚维明1,2,竺明星1,2,万志辉1,2

(1. 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育重点实验室,江苏 南京 211189;2. 东南大学土木工程学院,江苏 南京 211189)

摘  要:吸力式沉箱基础作为张力腿平台(TLP)的锚固基础,主要承受上拔荷载作用,然而软黏土中沉箱侧壁摩擦系数较小,排水条件下其抗拔承载力仅靠沉箱内外摩擦力与其自重组成,因此吸力式沉箱基础抗拔承载力较低。针对上述问题,提出一种重力式劲性复合吸力式沉箱基础,通过模型试验、推出试验以及大型直剪试验,研究了软黏土中新型吸力式沉箱基础抗拔承载特性以及沉箱–水泥土界面剪切特性。试验结果表明:新型吸力式沉箱基础抗拔承载力远高于传统吸力式沉箱基础抗拔承载力,且随附加荷载以及加固范围增加而增大;法向应力越大、水泥掺入比越高,水泥土抗剪强度以及沉箱–水泥土界面剪切强度越高;环肋沉箱中肋宽越宽,环肋上方剪切带面积越大,且水泥土剪切面与整体破坏面比值越高,沉箱–水泥土整体界面剪切强度越大;结合推出试验,提出了带肋沉箱模型界面破坏模式,建立了考虑法向应力作用下带肋沉箱–水泥土界面整体剪切强度计算公式,并进行相关参数分析与验证;最后结合等芯沉箱基础抗拔破坏模式,给出了新型吸力式沉箱基础抗拔承载力计算方法,揭示了软黏土中新型吸力式沉箱基础抗拔承载机理,为重力式劲性复合吸力式沉箱基础抗拔承载力分析以及工程设计提供参考。

关键词:吸力式沉箱基础;抗拔承载力;破坏模式;界面剪切强度;软黏土;水泥土

考虑裂缝几何特性和T应力的类岩石材料压剪张拉断裂准则

王俊杰1,2,3,黄诗渊*1,2,3,郭万里3,赵天龙1,2,3

(1. 重庆交通大学水工建筑物健康诊断技术重庆市高校工程研究中心,重庆 400074;2. 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室,重庆 400074;3. 南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏 南京 210024)

摘  要:为探究类岩石材料中非闭合裂缝的压剪起裂机理,引入相对钝化系数和相对临界尺寸,建立了考虑裂缝几何特性和T应力的压剪张拉断裂准则,分析了不同因素对裂缝尖端周向应力分布规律和张拉起裂角的影响。考虑相对钝化系数后,张拉起裂角预测曲线得到明显改善;考虑T应力后,可解释由裂缝长度和材料属性引起的差异化断裂行为。根据几种典型类岩石材料的试验结果与理论曲线对比分析发现,当相对钝化系数较小时,理论预测值与试验值吻合较好,且预测角度范围较大;随相对钝化系数增大,理论预测值与试验结果误差逐渐增大,预测角度范围逐渐减小。解释了出现该现象的原因,讨论了基于线弹性断裂力学理论建立的压剪非闭合起裂准则存在的不足,并建议了本文准则的适用条件。

关键词:压剪应力;非闭合裂缝;断裂准则;T应力

港珠澳大桥拱北隧道施工变形规律分析

张冬梅1,2,逄  健2,任  辉3,韩  磊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. 港珠澳大桥珠海连接线管理中心,广东 珠海 519000)

摘  要:在地质条件复杂的沿海富水地层开挖浅埋超大断面隧道,面临诸多风险,暗挖施工易对围岩进行扰动,引起地层变形。新型“管幕冻结”支护可以有效控制暗挖施工引起的地表沉降过大问题,该工法下隧道开挖过程中地表位移变化主要受暗挖产生的地层损失和土体冻结膨胀以及隧道开挖卸荷后的上浮效应等因素影响。基于现场实测数据,对洞内拱顶位移、水平收敛和地表变形规律进行分析发现,拱顶位移与对应地表处的位移变化具有较强的一致性,纵向上在隧道中部段出现上浮,两侧洞口段出现下沉。受分层开挖扰动影响,隧道两侧土体向内变形导致洞内水平收敛增大,最大水平收敛为15.72 mm,约为隧道横向跨度的0.8%。新型管幕冻结暗挖施工工法可以很好地控制富水地层渗漏水问题,且极大地减小了隧道内部的位移变形,但其冻结膨胀引起地表隆起及解冻后的地表融沉问题仍需密切关注。

关键词:港珠澳大桥;管幕冻结;地层损失;拱顶位移;水平收敛

Na2SO4盐渍原状黄土冻融过程劣化特性试验研究

许  健1,2,张明辉1,李彦锋1,武智鹏1

(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)

摘  要:选取西安Q3原状黄土,人工制备不同Na2SO4含量的盐渍原状黄土试样。通过冻融作用下的三轴剪切及CT扫描试验,研究了Na2SO4盐渍原状黄土冻融过程劣化规律及微细观结构损伤演化机制。结果表明:冻融作用对应力–应变曲线的类型及特征无明显影响,均表现为应变硬化型。破坏偏应力随冻融次数增加逐渐减小,但衰减速率逐渐减小,表现出减速劣化特征;冻融条件下破坏偏应力随着含盐量增加逐渐减小,且表现出线性或加速劣化特征。黏聚力呈现与破坏偏应力相似的劣化特征;内摩擦角变化幅值较小且无明显规律。冻融与盐蚀劣化因子的比值随冻融次数增加逐渐增大但增速逐渐减小,随含盐量增大逐渐减小且衰减速率逐渐减小。CT数ME值呈现与破坏偏应力和黏聚力相似的劣化规律;构建了CT细观损伤变量演化方程,可较好预测试样冻融过程细观结构损伤演化规律。宏细观损伤变量表现出一致的变化规律,表明CT细观结构损伤变量准确揭示了宏观三轴剪切强度指标的劣化机理。

关键词:硫酸钠;盐渍原状黄土;冻融作用;三轴剪切试验;CT扫描

黏性地层面板式土压平衡盾构刀盘泥饼堵塞试验研究

方  勇1,王  凯1,陶力铭1,刘鹏程1,邓如勇2

(1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川 成都 610031;2.中铁四院集团西南勘察设计有限公司,云南 昆明 650220)

摘  要:面板式土压平衡盾构机在黏性地层中掘进时刀盘容易出现结泥饼问题,泥饼形成后会覆盖刀具、堵塞刀盘开口,从而降低刀盘的掘进效率,甚至使得盾构机完全丧失掘进能力,给盾构隧道施工带来严重影响。首先介绍了刀盘与土颗粒之间的黏附机理,通过自制的面板式刀盘掘进模拟装置开展了室内试验,研究了盾构掘进速度和刀盘扭矩的变化规律及其与刀盘堵塞之间的相关关系。研究表明:刀盘堵塞是一个连续渐进的过程,土颗粒首先在刀具密集处黏附聚集,然后逐渐扩大形成泥饼;泥饼形成后会覆盖刀具,降低刀具对地层的贯入度,并堵塞开口,降低渣土通过效率;在掘进参数上面主要体现为刀盘扭矩增大、盾构掘进速度减慢、排土顺畅度降低;刀盘开始结泥饼后,刀盘扭矩的增长符合三次多项式函数关系,掘进速度呈指数型降低;试验同时表明,土体含水率对刀盘结泥饼及堵塞具有显著影响,当其接近塑限时,泥饼最容易形成,盾构掘进效率最低,刀盘开口堵塞风险最大。研究成果对于评估黏性地层面板式土压平衡盾构掘进刀盘结泥饼及堵塞的风险具有借鉴意义。

关键词:土压平衡盾构;黏性地层;面板式刀盘;泥饼;堵塞;室内试验

基于数字钻进技术的岩石强度参数测定试验研究

王玉杰1,佘  磊*1,2,3,赵宇飞1,曹瑞琅1

(1. 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所,北京 100048;2. 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安理工大学,

陕西 西安 7100482;3. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072)

摘  要:快速准确地超前获取岩体力学参数是指导岩体工程安全施工的重要前提。利用自主研发的多功能数字钻进测试系统,进行了不同强度等级完整试样的室内数字钻进试验及单轴压缩试验研究。根据试验分析结果,基于岩石研磨钻进过程中金刚石钻头的受力特点,利用力学极限平衡与能量守恒原理,定义并推导出了岩石单位体积研磨能的理论解,获得了数字钻进参数与岩石单位体积研磨能的数学方程式,进而建立了岩石数字钻进参数与单轴抗压强度的定量关系,即RDP-Rc预测模型,并进一步验证了该模型的可行性与有效性。研究方法与结果可以为工程岩体强度参数的实时原位测定提供一种新的途径。

关键词:单轴抗压强度;数字钻进技术;钻进参数;单位体积研磨能;测定方法

胶–砂粒径比对橡胶砂小应变动力特性的影响

刘方成1,姚玉文1,补国斌*1,景立平2,宾  佳1

(1. 湖南工业大学土木工程学院,湖南 株洲 412007;2. 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080)

摘  要:利用GDS-RCA共振柱系统,开展不同橡胶含量、粒径比和围压条件下橡胶砂(RSM)的动力特性试验,深入探究3种影响因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律和机理。首先,通过试验得到了4种橡胶含量和4种粒径比的橡胶砂在3种围压下的动剪模量和阻尼比曲线,然后探讨了粒径比对橡胶砂动剪模量曲线、最大动剪模量、参考剪应变和阻尼比曲线的影响规律,并分析了其与橡胶含量、围压等因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律及机理,最后通过与已有文献的对比,进一步验证了现象和结论。分析结果表明:粒径比对橡胶砂动力特性的影响较为显著,其改变时最大动剪模量的变化甚至达到3~4倍,并且粒径比与橡胶含量对橡胶砂的动力特性存在耦合影响效应,在低橡胶含量下粒径比的影响与高橡胶含量下明显不同,但围压与粒径比对橡胶砂的动力特性的影响无明显耦合效应。当将橡胶颗粒体积视为孔隙的一部分时,常规土最大动剪模量的Hardin经验公式可适用于橡胶砂。

关键词:橡胶砂;共振柱;粒径比;动剪模量;阻尼比

温度对饱和黏性土剪切特性影响的试验研究

费  康,周  莹,付长郓

(扬州大学岩土工程研究所,江苏 扬州 225127)

摘  要:采用温控三轴仪,考虑不同的温度–应力路径,对两种正常固结的饱和黏性土进行了固结不排水和固结排水剪切试验,研究了温度变化对土体强度、应力应变关系、孔压响应和流动法则等的影响。结果表明,温度效应的强弱与土的类别有关,温度变化对粉质黏土的剪切特性基本没有影响,但对黏土的影响不容忽视。随着温度的增加,黏土的不排水和排水峰值强度有明显的提高,临界摩擦角基本保持不变。不同温度下黏土不排水剪切过程中均产生正的超孔压,排水剪切中土体体积均持续减小,表明高温下偏应力偏应变曲线出现软化的原因与强超固结土的剪胀机理有区别。黏土剪切特性的变化程度与温度–应力路径相关,先升温后固结试样的不排水强度比固结后升温试样的低。温度循环一周后,黏土的不排水强度较室温下有明显提高。

关键词:黏土;粉质黏土;三轴试验;剪切特性;温度效应

花岗岩细观破裂特征及宏观尺度效应的颗粒流研究

孙  闯1,敖云鹤1,张家鸣1,王  帅2

(1. 辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁 阜新 123000;2. 长江科学院优德w88苹果手机下载岩土力学与工程重点实验室,湖北 武汉 430010)

摘  要:基于颗粒流方法,提出可变半径比例Clump结构的构建方法,分析颗粒流细观参数及细观结构特征对模拟岩石试件拉、压特性的影响规律,构建适用于花岗岩力学特性的Clump颗粒流结构模型,验证可变半径比例Clump结构及细观力学参数的可靠性;构建不同尺度的深部洞室颗粒流模型,分析深部围岩宏观破裂的尺度效应。研究表明,Ball和Clump模型的拉压比对细观力学参数变化的敏感度小,可变半径比例Clump模型的力学特性对粒径尺寸及比例变化的敏感度大;对比分析花岗岩室内试验与数值模拟的拉、压强度曲线及破裂模式,基于可变粒径比例的Clump计算模型与试验结果基本吻合;采用小尺度颗粒模型的深部围岩宏观破裂区主要以局部区域破碎为主,随着颗粒模型尺度逐渐增大,围岩表现出明显的剪切滑移及板裂破坏特征,构建的深部围岩颗粒流模型具有明显的宏观破裂尺度效应。

关键词:颗粒流;破裂特征;尺度效应;花岗岩;裂隙

基于统计损伤原理的岩石加速蠕变模型研究

刘文博1,3,张树光*1,2,陈  雷3,孙博一3,路平平3

(1. 广西岩土力学与工程重点实验室,广西 桂林 541004;2. 桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西 桂林 541004;3. 辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁 阜新 123000)

摘  要:针对现有蠕变理论模型无法较好地描述岩石黏塑性阶段的加速蠕变特性及如何确定岩石加速蠕变阶段的启动条件等问题,对取自阜新恒大煤矿深部围岩开展了室内三轴蠕变试验,分析了岩石在蠕变变形规律。为了使建立的模型不仅较好地描述岩石蠕变特性,也可以较好与经典蠕变曲线各阶段相对应,通过经典的蠕变变形示意定义了各个分段临界点的指标,进而建立了一种考虑加速蠕变变形的新型岩石黏弹塑性蠕变模型。结果表明:在考虑岩土类内部缺陷发育的基础上,采用统计损伤理论来构建岩石加速蠕变模型,使得试验曲线也与模型曲线具有良好的吻合度,说明了基于统计损伤原理建立的岩石加速蠕变模型,来反映岩石蠕变全过程曲线是正确的;这也证明了采用统计损伤变量和经典蠕变曲线定义的临界点指标的正确性。岩石蠕变加载过程也是一种岩石内部微元体损伤破坏的过程,在材料微观结构上表现为不可逆性。通过将蠕变曲线分阶段,来定义分段临界点的损伤变量的表达形式,结合统计损伤理论和Perzyna黏塑性模型,对传统的西原体模型进行适当的改进,建立非线性蠕变损伤模型,从而更好地体现了损伤受岩石内部应力应变状态影响和损伤演化规律。

关键词:统计损伤理论;黏弹塑性蠕变模型;启动条件;加速蠕变;阈值

易溶盐含量对伊犁原状黄土力学特性的影响规律

牛丽思1,张爱军*1,赵佳敏1,王毓国1,赵庆玉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. 河南建业住宅集团(中国)有限公司,河南 郑州 450004)

摘  要:为揭示非饱和伊犁原状黄土的湿、载屈服特性及水量变化特性,采用非饱和土三轴仪,开展不同易溶盐含量下的控制吸力的净平均应力增减试验、控制净平均应力的吸力增减试验和控制净围压和吸力的固结剪切试验,探究易溶盐含量对非饱和伊犁黄土变形、屈服和水量变化特性的影响规律。研究结果表明:含盐量对提高颗粒间的胶结作用存在临界值,在14~20 g/kg含盐量区间存在峰值屈服净平均应力、峰值屈服剪应力,且加载增湿屈服线和剪切屈服线最大;随含盐量增加,压缩性指标降低、固结排水量减小;含盐量对水量的影响主要在土水特征干燥曲线的过渡区,但对吸力增加屈服线影响不大;盐分过量和吸力降低均可使非饱和伊犁黄土产生屈服。

关键词:非饱和土;伊犁黄土;易溶盐;屈服特性;水量特性

堆石料变形参数的粒径尺寸相关性研究

邵晓泉,迟世春*

(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)

摘  要:堆石料变形参数的尺寸效应直接影响土石坝的变形预测,关系土石坝防渗体的变形协调,也是当前高土石坝的关键技术难题。基于前人的研究成果,根据不同尺寸试样之间的应力应变转换关系,推导了邓肯–张E–B模型各个参数与粒径的相关性。结果表明堆石料这类易破碎材料可以根据颗粒强度的粒径相关性和缩尺样的应力–应变曲线预测大尺寸试样的应力–应变关系。在邓肯–张模型中,尺寸效应较为明显的参数有φ0,K和Kb,参数Rf,n和mb是无粒径尺寸效应或尺寸效应不明显的参数。通过对比不同尺寸试样的邓肯–张模型参数的试验结果,进一步验证了该规律的合理性。

关键词:尺寸效应;颗粒破碎;应力–应变曲线;邓肯–张模型

残积土孔内剪切试验的强度特性及广义邓肯–张模型研究

安  然1,2,孔令伟*1,2,张先伟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:花岗岩残积土广泛分布在中国东南沿海地区,是近地表花岗岩的风化产物。为了研究花岗岩残积土原位力学行为及其受风化程度的影响,开展不同深度土层的原位孔内剪切试验,获得了不同法向应力下的应力–应变关系曲线和广义邓肯–张模型参数。以砾粒含量表征残积土的风化程度,基于考虑砾粒含量影响的广义邓肯–张模型预测了土体的力学行为,并与实测数据进行对比。结果表明,花岗岩残积土的颗粒级配与土层深度有明显的关联性,用砾粒含量可以表征其风化程度;由孔内剪切试验得到应力–应变曲线呈应变硬化型特征;根据孔内剪切试验的应力–应变关系可以有效地反演广义邓肯–张双曲线模型参数,包括黏聚力c,内摩擦角,应力破坏比Rf以及拟合参数K和n;经回归分析发现5种参数均可由砾粒含量的相应函数关系进行拟合求解;由模型计算得到的应力–应变曲线与实测结果吻合度较高,说明采用广义邓肯–张模型描述花岗岩残积土的原位力学行为具有合理性,分析结果拓展了邓肯–张本构模型的适用范围。

关键词:花岗岩残积土;风化程度;孔内剪切试验;原位力学特性;广义邓肯–张模型

考虑桩土局部分离的单桩水平瞬态响应分析

丁肇伟,宋春雨*,陈龙珠,孙  红

(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240)

摘  要:基于Novak薄层单元法和辐射应力理论,引入势函数解耦土体运动方程,结合桩土接触面混合边界条件,推导了Laplace域内桩、土位移的辐射应力解。引入Laplace数值逆运算的Durbin算法及基于EPAL的加速收敛算法,得到了时域上桩、土位移的瞬态响应。将计算结果与采用有限元法、边界元法和连续介质解的结果进行了对比,验证了考虑桩土分离的必要性和本文方法的有效性,并分析了桩土局部分离特性对桩和桩周土动力响应的影响。此外,通过参数分析,研究了考虑桩土局部分离时,桩土模量比和桩身长径比对桩身位移瞬态响应的影响。结果表明:桩土局部分离特性对桩身位移响应幅值和桩周土位移场分布影响显著,且对桩身位移响应在不同桩土模量比作用下的变化规律有一定的影响。桩土模量比对桩身位移响应影响较为显著,桩身长径比较小时,长径比对桩顶位移响应影响较大。

关键词:Novak薄层单元法;辐射应力;局部分离;冲击荷载;水平瞬态响应

振动作用下碎石桩复合地基渗流理论分析与物理模拟

刘  凯1,2,周燕国*1,2,孙政波3,陈云敏1,2

(1. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江 杭州 310058;2. 浙江大学岩土工程研究所,浙江 杭州 310058;3. 浙江省建筑设计研究院,浙江 杭州 310006)

摘  要:碎石桩技术是常用的抗液化处理措施之一。在地震荷载作用时,由于桩体材料比桩间土渗透性更高,能够加快地基土体超静孔压的消散从而部分或完全消除地基的液化可能性。首先将单根碎石桩及其影响范围的地基土当做一个表征体元,将碎石桩影响边界处的孔压作为已知条件,基于已有解析解推导了碎石桩复合地基竖向和水平向渗流的计算表达式。并开展了一组碎石桩处理地基超重力振动台模型试验,用本文提出的碎石桩复合地基径竖向渗流解得到总渗流量,并基于地基土体的体积守恒关系得到计算沉降值,与试验结果吻合,从而验证了本文提出的碎石桩复合地基渗流计算公式的正确性。进一步基于所推导的渗流计算表达式,分析了本次超重力振动台模型试验碎石桩复合地基水平向和竖向渗流演化规律。

关键词:碎石桩复合地基;振动荷载;解析解;渗流排水;超重力模型试验

基于微结构张量的岩石各向异性弹塑性本构及其应用

殷  达1,2,3,孟庆祥1,2,徐建荣4,石安池4,吴关叶4,徐卫亚*1,2

(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验实,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. 中交广州航道局有限公司,广东 广州 510290;4. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 310014)

摘  要:提出了一种基于微结构张量理论的各向异性弹塑性本构关系,引入了微结构张量表征横观各向同性材料强度参数的空间分布函数,将莫尔–库仑准则拓展到各向异性。基于FLAC3D实现了自定义本构模型的二次开发,对柱体倾角为75°的柱状节理试样进行了三轴数值试验模拟,模拟结果与实验成果基本吻合验证了模型的合理性。将所开发本构模型应用于白鹤滩高坝坝基开挖工程的数值仿真计算,结果表明:坝基岩体开挖工况下各向异性模型较各向同性模型的变形特征更接近于现场监测。研究成果可为白鹤滩水电工程建设提供理论参考。

关键词:微结构张量;各向异性;弹塑性本构;柱状节理;白鹤滩水电站

非饱和土空间分数阶渗流模型的有限差分方法研究

王  睿1,周宏伟*2,卓  壮3,薛东杰2,杨  帅2

(1. 河北工程大学土木工程学院,河北 邯郸 056038;2. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;3. 罗文大学,美国 新泽西州 08028)

摘  要:地下水在非饱和土体中的输运过程及渗流特性具有重要的研究意义。首先从反常扩散方程的角度分析地下水在非饱和土中的输运过程,引入Conformable导数,得到了一维情况下非饱和土空间分数阶渗流方程;其次用全隐式形式的有限差分法求解渗流方程离散格式,得到了求解的迭代矩阵;最后根据已有论文的试验数据对渗流模型的有效性进行了验证,并对公式中的参数进行了敏感性分析。结果表明,新的模型能够较好的描述地下水在非饱和土体中的输运过程,Conformable导数具有较好的适用性。

关键词:非饱和土;空间分数阶导数;反常扩散;有限差分法;Richard's方程

基于3D打印研究颗粒形状对砂土宏观力学性质的影响

康  馨1,陈植欣*1,2,雷  航1,胡黎明2,陈仁朋1

(1. 湖南大学土木工程学院,湖南 长沙 410082;2. 清华大学水利水电工程系,水沙科学与水利水电工程国家重点试验室,北京 100084)

摘  要:颗粒形状是影响砂土宏观力学指标的重要因素。提出一种修正的三维形状系数表征颗粒的三维形状,通过3D打印技术打印特定形状的砂颗粒,进行相对密度试验以及颗粒材料在不同相对密度与应力状态下的直剪试验,分别测得不同形状砂颗粒的极限堆积状态和宏观力学响应。试验结果表明:三维形状系数可有效克服二维形状指标需确定多参数贡献度的缺陷;随着值的增大,颗粒堆积时的最大、最小孔隙比以及两者间的差值均增大;Dr相同条件下,值与临界状态摩擦角成正相关,而由于值增大时,相同Dr条件下越难达到密实的堆积状态,使得峰值剪胀角与峰值内摩擦角随值的增大,表现出先增大后减小的规律,即存在一个临界三维形状系数值。基于试验数据建立值与宏观力学指标之间的关系式,为工程设计与数值模拟考虑颗粒形状的影响提供理论依据。

关键词:颗粒形状;剪切性能;3D打印;砂土;直剪试验

 

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日期:2020年10月21日 09:28:43点击数:字号:【

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