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强震作用下面板堆石坝跨尺度面板开裂演化分析

孔宪京1,2,屈永倩*1,2,邹德高1,2,陈  楷1,2,刘京茂1,2

(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.大连理工大学水利工程学院,辽宁 大连 116024)

摘  要:准确定位面板薄弱区域、定量评价面板破坏程度对面板坝抗震安全评价至关重要。联合非完全点对点界面和四分树网格生成技术,实现了面板坝面板与垫层接触作用的两级跨尺度精细化建模;引入混凝土黏聚力模型并联合筑坝材料广义塑性模型、状态相关的弹塑性接触面模型考虑材料强非线性和破坏过程,建立了强震作用下面板动力弹塑性跨尺度开裂演化分析方法,并研发了显式地震波动分析框架下的SBFEM-FEM耦合计算软件。以200 m级面板坝为例进行了面板动力破坏数值分析,并分别考虑了面板配筋率、竖向地震和坝前水深的影响。结果表明:十分直观地再现面板坝防渗面板的动力开裂演化过程,有助于定位面板局部薄弱区域、定量评价面板破坏程度以及评估抗震措施加固效果,为混凝土面板抗震优化设计和极限抗震能力评估提供技术支持。可拓展用于其它混凝土防渗结构破坏计算,且可容易地扩展至三维分析应用。

关键词:强震作用;面板堆石坝;开裂演化;黏聚力模型;弹塑性分析;跨尺度

高土质心墙坝坝顶裂缝模拟方法及应用

吉恩跃1,2,陈生水1,2,傅中志1,2,张灿虹3

(1. 南京水利科学研究院,江苏 南京 210024;2. 优德w88苹果手机下载土石坝破坏机理与防控技术重点实验室,江苏 南京 210029;3. 南京工业职业技术学院,江苏 南京 210046)

摘  要:土质心墙坝坝顶裂缝是目前高土石坝建设及运行中常遇到的病险,其发生和发展大大增加了工程的安全风险。基于扩展有限元的位移模式提出了坝顶裂缝的模拟方法并将其运用到瀑布沟土心墙坝坝顶裂缝模拟中。首先介绍了坝顶裂缝模拟方法的基本原理,其后采用神经网络遗传算法对瀑布沟心墙坝典型监测点监测数据进行了反演,采用反演得到的模型参数同时考虑筑坝料湿化、流变及固结,进行了瀑布沟心墙坝坝顶裂缝模拟。结果表明:采用反演参数计算得到的坝体变形与监测资料较为吻合;蓄水后坝体最大沉降3.27 m,向上游最大水平位移1.17 m,上游堆石料湿化沉降最大达0.48 m,上游坝壳的湿化变形作用导致了坝顶上下游的不均匀变形;模拟得到的坝顶裂缝首次发生在满蓄后,距离坝轴线4.75 m位置处,1个月内裂缝扩展至1.75 m深度(坝顶填土内,未扩展至心墙),运行10 a间坝顶裂缝未发生实质性发展;此外,不考虑上游坝壳湿化时坝顶未有裂缝产生,考虑湿化而不考虑流变时坝顶裂缝扩展深度最大为1.25 m,最大张开宽度为2.7 cm。相关成果可为类似特高土心墙坝工程预防坝顶裂缝的发生提供相关参照。

关键词:土心墙堆石坝;坝顶裂缝;模拟方法;裂缝扩展

基于微流控芯片技术的微生物加固可视化研究

何  想1,2,马国梁1,2,汪  杨1,2,赵  常1,2,刘汉龙1,2,3,楚  剑4,肖  杨*1,2,3

(1. 重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2. 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆400045;

3. 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆),重庆 400045;4. 南洋理工大学土木与环境工程学院,新加坡 639789)

摘  要:微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)能够加固散粒土体,是岩土工程中新兴绿色加固技术之一。然而,关于微生物加固机理以及矿化形成过程的研究尚不多见。基于微流控芯片技术开发了微生物加固可视化系统,利用该系统开展了微生物诱导碳酸钙矿化机理的原位微细观研究,通过对微生物加固过程中碳酸钙晶体的沉积进行了观测,并对其时空分布、沉积模式、生长速率进行了量化。结果表明溶质分子的对流和扩散作用对碳酸钙晶体分布影响较大,碳酸钙的分布存在时间不均匀和空间不均匀现象,时间不均匀随反应进行呈现弱化现象而空间不均匀在整个反应过程(0~2200 min)中一直存在。研究发现微尺寸管道中碳酸钙存在孔隙中和颗粒间两种沉积模式,孔隙中的碳酸钙均匀长大,而颗粒间碳酸钙存在不同速率的生长轴。研究结果将加深对微生物加固机理的认识,为微生物加固技术的优化和推广应用提供参考。

关键词:微生物矿化;微流控芯片;可视化;结晶;MICP

颗粒破碎对堆石料填充特性缩尺效应的影响研究

徐  琨1,周  伟2,马  刚2

(1. 长江勘测规划设计研究院,湖北 武汉 430010;2. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072)

摘  要:堆石料的填充特性与其力学变形特性密切相关,颗粒破碎会改变堆石料填充特性,又是影响其缩尺效应的主要因素;以填充特性为切入点,研究堆石料缩尺效应,对深入认识堆石料复杂力学响应及其产生机理有重要意义。通过对不同颗粒破碎强度的堆石料缩尺试样开展三轴数值剪切试验,研究了颗粒破碎对堆石料填充特性缩尺效应的影响,进一步揭示了缩尺效应的产生机理。研究表明:颗粒越易破碎,缩尺效应越明显;颗粒破碎对描述填充特性的宏细观参量影响明显,主要表现为相同制样标准下,试样尺寸越大,剪切前后的孔隙率均越小,颗粒越易破碎该趋势越明显,同尺寸试样,颗粒越易破碎则剪切后的有效孔隙率越小;剪切前的有效孔隙率随试样尺寸的增大而增大,与剪切后的规律相反;试验中,大尺寸试样较小尺寸试样产生了更多的力学不稳定颗粒,是造成堆石料缩尺效应的原因之一。

关键词:堆石料;颗粒破碎;离散元法;填充特性;缩尺效应

微生物灌浆加固可液化钙质砂地基的振动台试验研究

张鑫磊1,2,陈育民*1,2,张  喆1,2,丁绚晨1,2,徐盛明1,2,刘汉龙3,王志华4

(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 210024;2. 河海大学土木与交通学院,江苏 南京 210024;3. 重庆大学土木工程学院,重庆 400045;4. 南京工业大学交通学院,江苏 南京 210009)

摘  要:饱和钙质砂地基受到地震、波浪等动荷载作用时会发生液化灾害。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是利用细菌分解尿素结晶成矿的地基处理技术。开展了MICP灌浆加固南海钙质砂地基的振动台试验,研究了MICP加固钙质砂地基的动力反应特性及抗液化性能,并分析了振动历史对钙质砂地基动力特性的影响。结果表明:MICP加固钙质砂地基在首次振动时产生的超孔压及地表沉降发展可分为平稳振荡阶段、快速增长阶段及稳定阶段3个阶段,而对于未加固模型地基则不存在稳定振荡阶段。相对于未加固地基,MICP处理后的钙质砂地基超孔压与地表沉降均有所降低,表明加固后的钙质砂地基抗液化能力得到较大提高;另一方面,处理后的土体地表加速度峰值被放大,因此,在设计地基处理方案时,需考虑MICP加固后钙质砂地基在地震作用下产生的地表加速度放大效应。MICP胶结钙质砂的抗液化强度不仅仅与颗粒胶结强度相关,还与土体密实度及颗粒排列规律有关。振动历史提高了地基土密实度,改善了钙质砂的抗液化性能,显著降低了地基的表面沉降。

关键词:微生物诱导碳酸钙沉淀;钙质砂地基;抗液化性能;动力反应特性;振动历史;振动台试验

应用于基坑围护结构变形计算的非线性土体弹簧模型及参数研究

王洪新1,2,李雪强1,杨石飞3,路家峰3

(1. 上海大学土木工程系,上海 200444;2. 上海城建市政工程(集团)有限公司,上海 200065;3. 上海勘察设计研究院(集团)有限公司,上海 200093)

摘  要:目前基坑计算时,被动区土体采用线弹性弹簧模拟有较大不合理之处。为使基坑变形计算更接近实际监测结果,在计算时被动区应采用反映土体非线性变形特征的弹簧。建立了双曲函数土体弹簧模型,通过现场监测数据反分析了30多个基坑的被动区土体非线性弹簧参数。针对一个典型工程,通过原位测试方法获取了土体的非线性弹簧参数。依据反分析结果,讨论了通过反分析获得参数与通过原位测试获得参数的相关关系。成果对引入非线性弹簧改进基坑算法有借鉴意义。

关键词:非线性弹簧;监测数据;反分析;原位测试;变形

不同类型DPT试验锤击能量稳定性及锤击数转化关系探讨

陈龙伟1,王云龙1,陈玉祥2

(1. 中国地震局工程力学研究所 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080;

2. 成都基准方中建筑设计有限公司贵阳分公司,贵州 贵阳 550080)

摘  要:采用现场能量标定和试验的方法研究不同类型DPT锤击数之间的相关性,探讨DPT试验锤击能量的稳定性。分析结果显示:DPT试验是一种锤击能量稳定且锤击效率较好的现场测试方法,不同类型的DPT锤击能量传递率(ETR)均值均能超过80%,且落锤越重,探杆直径尺寸越大,能量传递率越高。通过能量传递率标定锤击数和现场试验的方法,分别获取了不同类型DPT锤击数之间的转化关系,且二者得到的不同类型DPT锤击数之间的转化系数较一致,重型DPT试验得到的锤击数约为超重型DPT试验锤击数2.5倍。能量测试仪获取的ETR实为锤击有效能量的传入率,经过探杆的能量损耗才是贯入的实际有效能量,而探头贯入能量测试是一项尚需解决的技术。

关键词:动力触探;能量测试;锤击数;转化系数

非线性渗流对裂隙岩体渗流传热过程的影响

姚  池1,2,邵玉龙1,2,杨建华*1,2,何  忱1,2,黄  帆1,2,周创兵1,2

 (1. 南昌大学建筑工程学院,江西 南昌 330033;2. 江西省尾矿库工程安全重点实验室,江西 南昌 330033)

摘  要:提出了一种裂隙岩体的非线性渗流传热数值模型,首先将Forchheimer方程与雷诺方程耦合得到非线性渗流控制方程,然后结合传热控制方程,考虑裂隙与岩石基质之间的热量交换,研究了非线性渗流对裂隙岩体渗流传热过程的影响。通过与裂隙网络非线性渗流试验数据对比,验证了裂隙岩体非线性渗流模型的有效性。最后,通过二维单裂隙和三维裂隙网络模型进行了非线性渗流传热分析。结果表明:该模型能够比较准确地描述裂隙岩体的非线性渗流特征,随着裂隙开度df的增加,流体的非线性效应不断加强,与达西条件下计算的渗流传热结果的偏差就越大,通过归一化导流系数T/T0确定临界水力梯度Jc,发现裂隙开度对临界水力梯度Jc起到主导性作用,且临界水力梯度Jc与裂隙开度df满足幂函数递减关系;归一化热突破时间t/t0≥1,非线性条件下的稳定期要比线性条件下的稳定期长,并随着裂隙开度和裂隙数量的增大而增大。

关键词:非线性渗流;渗流传热;Forchheimer方程;临界水力梯度;裂隙开度

深埋非对称连拱隧道过程荷载计算方法研究

高红杰,何  平,陈  峥

(北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京 100044)

摘  要:深埋非对称连拱隧道具有几何非对称、结构形式非对称和左右荷载非对称等复杂的力学特性,其施工过程中的围岩压力演化及荷载计算尚无相应的规范和标准可循。面对目前理论研究滞后于工程实践的突出问题,基于过程荷载计算方法和普氏平衡理论的基本假设,在综合考虑了两侧洞室的非对称性和左右洞室施工过程以及后行洞开挖对先行洞松动荷载加剧影响的条件下,推导了深埋非对称连拱隧道过程荷载计算公式,对比了是否考虑施工过程两种工况对非对称连拱隧道各部分荷载的影响;最后结合具体的工程案例,从实用角度论证了所推导公式的合理性,为今后同类工程施工方案的确定和支护结构的设计和优化提供参考。

关键词:非对称连拱隧道;过程荷载;计算;施工过程

砂土中超大直径钢管桩内侧摩阻力研究

刘  润,韩德卿,梁  超,郝心童

(水利工程仿真与安全国家重点实验室(天津大学),天津 300072)

摘  要:近年来随着海上风电装机容量的不断增加,超大直径钢管桩基础的应用越来越广泛。桩径增加导致了在小直径钢管桩中出现的土塞闭塞效应减弱或完全消失,准确计算管桩的内侧摩阻力变得尤为重要。开展了砂土中超大直径钢管桩竖向承载特性的离心机模型试验,采用了双壁桩形式重点研究钢管桩内侧摩阻力的发挥规律,与数值模拟方法相结合系统研究了直径大于4 m,不同径长比钢管桩内侧摩阻力的发挥规律,将计算结果与现行的API规范方法进行了对比,并提出了内侧摩阻力的计算方法。研究揭示,超大直径钢管桩内侧摩阻力的发挥呈现桩端大并沿桩身迅速减小的三角形模式,当径长比小于0.2时,API规范方法计算得到的钢管桩内侧摩阻力偏大。

关键词:海上风电;超大直径钢管桩;离心机模型试验;竖向承载力;内侧摩阻力

砂土中大直径单桩的长期水平循环加载累积变形

张陈蓉1,2,朱治齐1,2,3,于  锋1,2,王博伟4,黄茂松*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. 中信建设有限责任公司,北京 100027;4. 上海绿色环保能源有限公司,上海 200433)

摘  要:海上风电在风载、波浪荷载等长期水平循环荷载作用下的累积变形问题备受重视,因其过大会导致风机无法正常工作。考虑了桩周砂土的循环加载特性对海上风电大直径单桩基础的水平循环响应加以研究。首先采用R-O加载曲线和修正Masing准则构建砂土的加卸载应力应变曲线,基于砂土轴向累积应变显式公式推导了砂土加卸载割线刚度演化模型。其次在长期水平循环受荷桩的有限元数值模拟中对该演化模型加以实现,通过与文献的离心模型试验结果进行对比分析,验证了砂土加卸载刚度演化模型用于水平循环受荷单桩响应的合理性。进一步开展了单桩不同埋深的参数分析,探讨了埋深条件对桩顶累积转角发展的影响。研究表明,基于砂土加卸载割线刚度演化模型的有限元分析能够合理模拟砂土中水平循环加载条件下单桩桩顶累积转角的长期演化规律,为分析海上风电的长期循环响应提供了理论基础。

关键词:单桩;长期水平循环加载;刚度演化模型;有限元

岩石黏弹塑性损伤蠕变模型研究

张亮亮,王晓健

(安徽理工大学土木建筑学院,安徽 淮南 232001)

摘  要:岩石蠕变力学采用在经典元件模型基础上引入非线性元件和蠕变损伤的方法,来解决经典元件模型不能描述岩石整个蠕变过程中的非线性特征问题。首先分析这类方法在模型参数辨识、损伤蠕变方程建立和屈服条件选择等方面的不严谨之处,然后根据非线性流变理论以及损伤理论采用和构建弹性体、非线性Kelvin体、黏性体和损伤黏塑性体,并将四者串联,建立能够同时描述岩石瞬时弹性应变、非线性黏弹性应变、黏性应变和非线性黏塑性应变的损伤蠕变模型。推导岩石在恒应力情况下的一维、三维微分型损伤本构方程,再根据叠加原理得到损伤蠕变方程,结合蠕变曲线特征给出简单可行的模型参数辨识方法。最后采用砂岩分级加载单、三轴压缩蠕变试验曲线与理论曲线和预测曲线进行对比来验证模型的适用性。结果表明两者吻合程度较高,黏弹塑性损伤蠕变模型不仅可以精确反映衰减、等速阶段蠕变曲线的非线性特征,而且能够描述岩石在高应力状态下的加速蠕变特征,其适用性得到验证。

关键词:岩石力学;加速蠕变;损伤;黏塑性;本构方程

水平地震作用下浅埋隧道围岩压力的计算方法研究

卢钦武,邓  涛,关振长*

(福州大学土木工程学院,福建 福州 350116)

摘  要:以现行规范中浅埋隧道围岩压力计算的力学模型为基础,引入水平条分原理和水平地震系数,建立一套地震工况下浅埋隧道围岩压力计算方法。与规范方法及杨小礼方法相比,将静力工况与地震工况结合到统一力学模型中,且将岩土体的两个强度参数作为独立因素考虑,且能考虑岩土体分层的实际情形。通过简单算例的对比分析,认为将黏聚力和内摩擦角作为独立因素考虑,能更为准确地计算隧道围岩压力;通过多层算例的对比分析,认为隧道自身所穿越地层的围岩条件,对其围岩压力分布特性起主要作用;进一步利用方法,探讨岩土体强度参数和水平地震系数,对破裂角和竖向围岩压力的影响。研究成果可为浅埋隧道的抗震计算或设计提供更为准确可靠的理论依据或技术参考。

关键词:浅埋隧道;水平地震系数;条分法;破裂角;围岩压力

基于上限理论的预留土支护基坑极限抗力分析

秦会来1,周予启1,黄茂松2,周同和3

(1. 中建一局集团建设发展有限公司,北京 100102;2.同济大学地下建筑与工程系,上海 200092;3.郑州大学综合设计研究院有限公司,河南 郑州 450002)

摘  要:预留土支护基坑被动区的抗力大小与分布是预留土支护基坑分析设计的基础,但目前还没找到预留土支护基坑被动区抗力计算的合理方法。根据预留土支护的特点,基于极限分析上限理论,运用竖向条块对预留土支护基坑被动区进行离散,并构建相容速度场,从而提出了预留土支护基坑被动区极限抗力的上限解法。借助优化技术对相容速度场的优化分析获得了预留土支护基坑被动区抗力的最优上限解。为检验所提出上限解法的合理性,对不同挡墙高度、地质参数等条件下的被动土压力进行了计算,并与经典朗肯理论解的土压力值以及破坏面进行对比。应用所提出的预留土支护基坑被动区抗力上限方法,对不同预留土顶部宽度、预留土底部宽度、预留土高度以及预留土边坡坡度系数等参数条件下的被动区极限抗力值、极限抗力沿深度的分布以及破坏面进行了计算分析,讨论了这些参数对预留土支护基坑被动区抗力以及破坏面的影响规律。所提方法为今后预留土支护基坑的设计以及优化设计奠定了基础。

关键词:极限分析;上限解;预留土;基坑支护;被动土压力

粗粒料蠕变行为本构模拟研究

刘萌成1,王紫炫1,王洋洋2

(1. 浙江工业大学土木工程学院,浙江 杭州 310023;2. 浙江省交通运输科学研究院,浙江 杭州 311305)

摘  要:基于粗粒料蠕变变化规律分析,提出了粗粒料蠕变指数型经验模型及最终蠕变相关表达式。在耦合破碎与摩擦耗能本构模型框架内,将上述蠕变经验表达式嵌入硬化规则,构建了粗粒料弹黏塑性本构模型。采用粗粒料三轴剪切与蠕变试验测试数据初步验证了上述模型的合理性与可靠性。对一粗粒料高填方体进行数值模拟,结果表明:模型预测所得应力的时空变化规律与现场实测变化趋势基本吻合;在竣工后近3 a内,高填方体沉降模型预测结果与监测结果较好吻合;粗粒料蠕变效应较为显著,是相关高填方体工后长期变形的重要诱因。

关键词:粗粒料;蠕变;弹黏塑性;本构模型;三轴蠕变试验

多模谐振腔对赤峰玄武岩微波致裂效果研究

卢高明,冯夏庭,李元辉,李世平,苏香馨

(东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110819)

摘  要:岩石微波致裂技术被认为是一种非常有潜力的辅助机械破岩技术和深部岩体应力释放技术,对地下工程施工效率和深部工程施工安全具有重要意义。较短时间(几十秒或几分钟)的微波照射就可以使岩石发生致裂,甚至熔融。采用频率2.45 GHz多模谐振腔对两种规格的圆柱形玄武岩试样进行了不同功率下的微波照射处理,通过红外热成像仪测量不同时间时试样表面的温度分布,获得微波照射过程中试样的升温特性。通过强度和波速评价岩石的微波致裂效果,通过介电特性和微观特征阐述了微波致裂岩石的机理,并研究了微波照射对岩石普氏坚固性和凿岩比功的影响。结果表明:微波照射过程中,试样表面温度呈区域性不均匀分布状态,试样上某一点的温度与照射时间近似成线性增加关系。强度和波速与微波照射时间近似成线性降低关系。辉石(强微波吸收性矿物)吸收微波后产生大量的热量,橄榄石(强热膨胀性矿物)在高温的作用下产生较强的热膨胀作用,导致该玄武岩具有良好的微波致裂效果。微波照射后,岩石的普氏坚固性和凿岩比功发生了一定程度的降低,且微波功率越高,照射时间越长,普氏坚固性和凿岩比功降低的程度越大。

关键词:微波致裂;温度分布;强度折减;介电特性;普氏坚固性;凿岩比功

地层塌陷作用下埋地管道光纤监测试验研究

王德洋1,朱鸿鹄*1,2,吴海颖1,朱  宝1,施  斌1

(1. 南京大学地球科学与工程学院,江苏 南京 210023;2. 南京大学(苏州)高新技术研究院,江苏 苏州 215123)

摘  要:目前,由于地层塌陷引起的埋地管道突发性事故时有发生,然而国内外关于这方面的研究相对滞后,尚无相关理论预测地面沉陷过程中管道及周边土体的受力变形规律。通过基于光纤布拉格光栅(FBG)的模型试验,研究了地层塌陷时管道的受力特征及土层的沉降分布规律,并推导提出了由光纤应变测值计算管道弯矩的方法。试验结果表明:①随着塌陷体积的增加,埋地管道呈现出顶底逐渐受压和侧边受拉的应变状态;②根据埋设在土体中的FBG应变读数可以将土体变形发展分为应力重分布阶段、土体蠕变压缩阶段和塌陷后的稳定阶段3个阶段;③地面沉降符合修正高斯分布曲线,在此基础上建立了光纤水平向应变与地面沉降变形之间的数学模型,并对比分析了理论计算值与试验值,发现二者具有良好的一致性。该研究为埋地管道安全性评估和灾变预警提供了一种新的思路和方法。

关键词:光纤布拉格光栅(FBG);埋地管道;光纤传感技术;地层塌陷;地面沉降

软黏土地层基坑开挖对旁侧隧道影响离心模型试验研究

陈仁朋1,2,3,刘书伦1,2,孟凡衍*3,叶俊能4,朱  斌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. 湖南大学土木工程学院,湖南 长沙 410082;4.宁波市轨道交通集团有限公司,浙江 宁波 315012)

摘  要:为研究软黏土地层基坑开挖对旁侧隧道的影响,开展了相似比为1∶120的离心模型试验。试验获得了基坑开挖引起的地层不排水抗剪强度、土体孔隙水压力、隧道周围地层水平向土压力、地表沉降、隧道沉降和弯矩响应规律。试验结果表明:①基坑底暴露导致坑底和隧道周围土体超孔压长时间演变,并伴随着隧道周围地层水平向土压力大小和分布形式的持续变化;②基于竖向有效应力衰减程度的土体扰动度评价方法,发现位于坑底下方0.3倍和0.7倍开挖深度处的土体扰动度分别达到了0.33,0.21;③因既有隧道的约束作用,围护墙外侧地表沉降主要位于Peck(1969年)预测的地表沉降Ⅱ区;④基坑开挖完成后,地表沉降、隧道沉降和弯矩持续发展,开挖完成815 d后隧道总沉降达到了开挖期间沉降的1.6倍。固结和蠕变变形是开挖卸载后隧道变形和内力持续发展的主要原因,实际工程中应尽量减少坑底暴露时间。

关键词:离心模型试验;基坑;隧道;软黏土;沉降

周期性结构复合材料减振性状与工程应用前景

缪林昌,厉  超,雷利剑,梁孝东

(东南大学岩土工程研究所,江苏 南京 211189)

摘  要:土木工程结构的传统减振控制技术通过降低材料的刚度和增加阻尼的方法,所用材料多为橡胶类产品,橡胶产品因使用寿命的限制,又不便更换,其后续减振效果显著下降。基于周期性结构复合材料的振动传播特性,通过室内试验验证了周期性结构复合材料的带隙特征,通过建立的地铁周期性结构复合道床理论模型进行计算,验证了一种新型周期性结构高分子混凝土道床的减振效果。这为工程结构的长效减振与应用提供了新的技术途径。

关键词:减振,周期性结构,地铁道床,高分子混凝土

分离式复合土工膜环向约束鼓胀变形试验研究

薛  霞1,李旺林*1,李  辰1,卫如春2,于海瑞1

(1. 济南大学,山东 济南 250022;2.山东大学,山东 青岛 266200)

摘  要:由于热融合工艺在复合土工膜生产和施工分体拼接过程中,容易灼伤土工膜而产生隐患,因此在南水北调东线大屯水库全库盘防渗中采用了膜、布单独铺设的分离式复合土工膜。针对分离式复合土工膜的气胀问题,将其变形简化为环向约束条件下的球形鼓胀变形并进行了胀破试验,结论如下:①分离式复合土工膜(膜0.4 mm,布250 g/m2)鼓胀变形的胀破压力随加载速率(用液体压入速率示)的增加而缓慢增大,基本加载速率推荐采用100 mL/min。②其鼓胀变形张应力–应变关系曲线可分为线性、塑性、强化和胀破4个阶段,曲线整体形态与土工布类似;其中线、塑性阶段时间很短,曲线形态与膜类似,受膜影响较大;强化阶段时间长,曲线形态与布类似,主要要受土工布影响。③其鼓胀压力由膜、布共同决定,变形初期土工膜承担较多内压力,影响较大;之后土工布逐渐承担越来越多的内压力,并起决定作用,直到发生破坏,相应胀破压力为1.51 MPa,胀破冠顶高度31.5 mm。④其鼓胀变形破坏的断裂伸长率为25.3%,主要由土工布的断裂伸长率决定;破坏形态分为不完全破坏和完全破坏,其原因分别为土工布的非均匀和均匀变形。

关键词:平原水库;分离式复合土工膜;环向约束;鼓胀变形;破坏

化学腐蚀后灰岩动态拉伸力学特性试验研究

张站群1,蔚立元*1,2,李光雷1,3,苏海健1,靖洪文1

(1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州 221116;2. 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;3. 震安科技股份有限公司,云南 昆明 650200)

摘  要:为探究化学腐蚀后灰岩的动态拉伸力学特性,本次试验配制了pH=3的NaCl和KHSO4混合溶液对灰岩试样进行不同时间的腐蚀(腐蚀时间分别为30,60,90,120和150 d)。通过核磁共振测试获得腐蚀后试样的T2谱图及孔隙率,并利用分离式霍普金斯压杆对腐蚀后灰岩试样进行动态拉伸试验,最后得到了灰岩动态拉伸强度以及能量耗散等随腐蚀损伤度的变化规律。此外,借助扫描电镜和X射线荧光光谱分析获得各腐蚀阶段试样的SEM图像和矿物成分含量。结果表明:随腐蚀时间增加,灰岩孔隙率从自然状态下0.32%增大到5.32%(150 d),腐蚀损伤度同步增大;动态抗拉强度劣化程度为32.52%,并可根据下降速率区分为2个阶段;耗散能和透射能分别展现出两阶段减小变化趋势,表现出明显的损伤度相关性;化学腐蚀后灰岩的破坏模式由典型的劈裂破坏向拉剪混合、剪切破坏过渡,直至粉末块状破坏。宏观力学性质与试样内部微观结构损伤有着密不可分的关联性,研究结果可为地下工程的设计施工提供借鉴。

关键词:岩石力学;化学腐蚀;灰岩;动态拉伸;损伤度

多种应力路径下结构性土胶结破损演化规律离散元分析

李  涛1,蒋明镜*1,2,3,4,孙若晗1

(1. 天津大学建筑工程学院土木工程系,天津 300072;2. 中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学),天津 300072;3. 土木工程防灾国家重点实验室(同济大学),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)

摘  要:结构性土体通常指粒间含有胶结的土体,可看成一种特殊的胶结颗粒材料,探明结构性土体的胶结破损演化规律是加深结构性土体宏微观力学性质认识及建立结构性土本构模型的关键。由于试验手段难以定量获取胶结破损信息,通过离散单元法分析了结构性土体的胶结破损演化规律。首先采用相对完备的胶结接触模型建立了结构性土体离散元试样,接触模型考虑了颗粒及胶结物质的抗转动和抗扭转作用以及胶结尺寸对刚度和强度的影响;然后开展了结构性土侧限压缩、等向压缩、等应力比压缩以及常规三轴和真三轴试验的离散元数值分析,再现了结构性土的主要宏观力学特征;在此基础上的胶结破损演化分析表明胶结破损参量B0演化具有明显的应力路径相关性,而新提出的破损参量Bσ应力路径相关性低,通过Bσ与等效塑性应变的指数函数关系,可以描述结构性土体的胶结破损演化情况。

关键词:结构性土;胶结颗粒材料(理想结构性土);离散单元法;胶结破损演化;本构模型

黄土的动扭剪震陷特性试验研究

邵  帅1,邵生俊*1,2,陈  攀1,张  博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:原状结构性黄土具有显著的动力易损性。地震作用下黄土的骨架结构遭到破坏,使得土骨架结构的颗粒重新排列而变得致密,土的架空孔隙结构塌陷,孔隙体积减小,宏观上表现为黄土产生震陷变形。通过西安原状黄土在不同含水率、不同固结围压条件下的动扭剪试验,表明不同含水率筒状黄土试样的轴向变形非线性累积增长,径向和环向变形近似等于零。测试分析了黄土在动扭剪过程中孔隙结构塌陷的累积体应变表征震陷性的震陷系数,以及动剪应力幅值、振次、含水率及固结围压对黄土震陷系数的影响。揭示黄土的震陷系数随动剪应力幅值、循环振次、固结围压和含水率的增大而增加,建立了黄土震陷系数与动剪应力、振次、固结围压和含水率之间的关系式,提出了黄土震陷变形预测的一种途径。

关键词:原状黄土;动扭剪试验;动剪应力幅值;振次;震陷系数

降温过程中含盐土孔隙溶液相变规律研究

肖泽岸,侯振荣,董晓强

(太原理工大学土木工程学院,山西 太原 030024)

摘  要:降温过程中,盐渍土中孔隙溶液的相变过程直接影响着土体的物理力学性质。以大同盆地的盐渍土为研究对象,研究了不同类型盐渍土的孔隙溶液在降温过程中的相变过程。结果表明NaCl可以显著降低土体的冻结温度,NaCl盐渍土的冻结温度与溶液的冻结温度相比有一定的偏差,且随含盐量的增加,这种偏差逐渐增大。当浓度超过二次相变点浓度后,土体的冻结温度保持不变,冻结温度的偏差达到最大。NaCl盐渍土二次相变温度受冰结晶量的影响显著,冰晶含量越多,二次相变的温度越低。Na2SO4和Na2CO3对冻结温度的影响较小,当浓度低于二次相变点的浓度时,土体的冻结温度主要受盐分浓度的影响;若浓度高于二次相变浓度,盐分结晶量使得土体二次相变的温度进一步降低。受孔隙半径的影响,土体孔隙溶液中盐分的溶解度比一般溶液中的更高。通过比较相图与试验结果,发现土体的相变规律和溶液的相变规律有一定的相似性,盐渍土孔隙溶液二次相变过程为盐晶体和冰晶体共同生成的过程。在较高含盐量的情况下,Na2SO4盐渍土和Na2CO3盐渍土的冻结温度点实际上是土体的二次相变点的温度。

关键词:盐渍土;二次相变;冻结温度;盐结晶温度;相图

 

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日期:2020年06月11日 10:22:58点击数:字号:【

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