重塑饱和黄土应变-加载速率-时间计算模型

基于GDS静三轴仪,对西安重塑饱和黄土进行了不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究分析了K0固结过程中加载和孔压消散两个阶段土体的变形特性。通过总结分析相关的经验模型,利用参数变异法推导出重塑饱和黄土在K0固结过程中两个阶段的应变-加载速率-时间关系计算模型,模型中参数均可由室内GDS静三轴试验得到。研究结果表明,加载速率对变形有一定的影响,引入加载速率的模型计算结果与试验测得结果相吻合,为研究K0固结过程饱和土的变形特性提供了一种新方法。     

饱和花岗岩水-力耦合力学特性试验研究

采用全应力多场耦合三轴试验仪,对饱和花岗岩开展了不同加载速率、不同围压、不同孔压下的水-力耦合三轴压缩排水试验,分别给出了饱和花岗岩在不同加载速率、不同有效围压下的应力-应变曲线,分析了峰值强度、峰值应变、弹性模量随加载速率以及有效围压的变化规律。研究结果表明:(1)在不同有效围压和加载速率的条件下,岩样的应力应变曲线均经历了非线性压密、弹性、屈服、峰后四个阶段。偏压加载初期非线性压密阶段比较明显,而随着围压的升高非线性段逐渐消失;由于花岗岩的致密性较高,因而曲线的弹性阶段较长且相对平滑;在屈服和峰后阶段,岩石呈现出明显的脆—延性转化的过程。(2)饱和花岗岩的峰值强度随着加载速率的增加而增大;且当有效围压相同时,岩石的峰值强度大致相等,抵抗外界荷载的能力大致相同。(3)缓慢加载条件下饱和花岗岩的峰值应变表现出加载速率强化效应,但强化效果是有限的;且在有效围压相同条件下,随着围压和孔压的同步增长,峰值应变也呈增长的趋势。(4)弹性模量随着加载速率的增加呈二次多项式增长,但随着围压和孔压的同步增长而逐渐降低。     

超静孔隙水压下软土卸荷蠕变特性试验研究

考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象,开展不同初始超静孔隙水压作用下的K₀固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明：初始超静孔隙水压越大,固结围压越小,软土卸荷破坏越具有突然性;软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型,其双曲线函数拟合结果表明,卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大,卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏,在实际工程中,应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。     

黄土高填方场地孔隙水压力的变化规律

孔隙水压力是评价黄土高填方场地变形与稳定的重要参数。为探讨沟谷地形中黄土高填方场地孔隙水压力增长和消散规律，对陕北某黄土高填方工程进行了施工期和工后期的孔隙水压力监测和分析。结果表明：在分析超静孔隙水压力的增长和消散规律时，须扣除因土层压缩和地下水位变化而引起的静水压力变化值；孔隙水压力的增长和消散主要受地下水位和填土荷载的影响；土方填筑快，孔隙水压力增长快，反之，孔隙水压力增长慢，甚至消散；施工期的孔隙水压力增量与填土荷载增量呈近似线性关系，多级荷载的孔隙水压力系数小于0.2，土体始终处于稳定状态；工后期孔隙水压力消散缓慢，沉降达到完全稳定需要较长时间。     

Experimental study on pore pressure in rock-soil slope during reservoir water level fluctuation

A test system was developed for measuring the pore pressure in porous media, and a new model was devised for the pore pressure testing in both saturated and unsaturated rock-soil. Laboratory experiments were carried out to determine the pore pressure during water level fluctuation. The variations of transient pore pressure vs. time at different locations of the simulated rock-soil system were acquired and processed, and meanwhile the deformation and failure of the model are observed. The experiment results show that whether the porous media are saturated or not, the transient pore pressure is mainly dependent on the water level fluctuation, and coupled with the variation of the stress field.     

Experimental study on pore pressure in rock-soil slope during reservoir water level fluctuation

1 Introduction The effect of seepage flow is a key problem in the investigation on the landslide fail- ure. Water in landslide comes mainly from the infiltration of rainwater and seepage flow of ground water. Rivers and reservoirs are the dominant sources of ground water in landslide. The infiltration of water will cause variations of the ground water level in landslides, which sometimes play a key role in the landslide stability. In particular, the fluctuation of water level varies remarkabl…     

饱和软黏土不同固结程度下的抗剪强度特性研究

为了研究饱和软黏土在不同固结度下的抗剪强度特性,利用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪开展饱和软黏土不同固结程度下的三轴剪切试验研究,对不同围压下不同固结度对土体孔压增量和抗剪强度的影响进行了分析。结果表明:在部分固结不排水剪切试验中,试样的剪前固结程度越低、剪前孔压越大,则剪切引起的孔压增量越小,但总孔压却是越大,不排水强度低。通过归一化,得到了孔压增量和固结度之间的相关关系。     

爆炸引起饱和砂孔压变化规律的室内试验研究

介绍了以雷管作为爆炸动力源,多孔装药爆炸法密实饱和砂的模型试验,实测了饱和砂土体在依次循环爆炸荷载作用下孔隙水压力的增长与消散过程,分析了孔隙水压力的变化规律。试验结果表明,孔隙水压力的增长与消散在沿深度及径向方向上的变化规律具有独特性。同时,对爆炸荷载在饱和砂土体内所引起的液化范围进行了分析,所得结论可为爆炸法处理饱和粉细砂地基的工程设计与理论研究提供参考。     

间断级配吹填珊瑚砂剪切和颗粒破碎特性

岛礁地基通过水力吹填的方式建造而成。吹填地层中常存在大小颗粒共存的间断级配状态,颗粒级配的间断条件对吹填珊瑚砂的力学特性有显著影响。针对吹填珊瑚砂开展不同有效围压、相对密实度和含砾量的三轴排水剪切试验,探究静力荷载作用下间断级配珊瑚砂砾混合料的强度与变形特性,并分析珊瑚砂砾混合料颗粒破碎的演化规律。结果表明：试样的应力—应变关系曲线受到围压和密实度的显著影响,珊瑚砂砾混合料的峰值摩擦角和峰值剪胀角均随有效围压的增大而减小,随密实度的增大而增大;同一有效围压水平下,随着含砾量的增加,密实程度不同的珊瑚砂砾混合料强度表现出不同的增长规律,这可能与珊瑚砂砾混合料中粗细骨料接触状态和组成比例有关。另外,还研究了剪切过程中不同含砾量条件下珊瑚砂砾混合料的塑性功与相对破碎指数的关联性,建立了相对破碎指数B_r与塑性功W_p的相关函数。     

干燥及饱和橡胶砂压缩和剪切特性

将废弃轮胎作为建筑材料应用在土木工程领域是对其回收处理最有前景的方法之一。为了研究轮胎橡胶颗粒改良砂土的效果,选取橡胶颗粒与福建砂的混合土为研究对象,研究了橡胶砂的压缩和抗剪特性,分析了橡胶含量与干湿状态对橡胶砂力学特性的影响,并建立了双曲线模型预测橡胶砂受剪过程的剪应力与剪切位移关系。结果表明：橡胶砂的压缩变形随橡胶含量增大而增大,饱和橡胶砂的压缩变形明显大于干燥橡胶砂;橡胶砂的剪应力剪切位移曲线表现出应变硬化特征;橡胶砂的抗剪强度与橡胶含量的关系不大;干燥试样内摩擦角随着橡胶含量的增大而降低,饱和试样的内摩擦角随着橡胶含量的增大而轻微升高;通过双曲线模型预测的剪应力剪切位移关系曲线与试验结果吻合。     

饱和黏性土坡的地震稳定状态研究

通过对无限边坡的拟静态平衡分析,探讨了动孔压对饱和黏性土无限边坡的地震稳定状态的影响.分析表明,地震时孔隙水压累积导致的抗剪强度衰减会导致边坡发生永久变形,甚至导致整体滑动破坏,对某些黏性土也可因液化而发生流滑破坏.引入一个黏聚力界限值来区别此类边坡的最终破坏模式,以及两个界限动孔压比值来评价抗剪强度衰减对其破坏机制的影响.最后给出了此类边坡稳定状态的判别图,并建议了分析步骤.     

透水管桩的群桩沉桩室内模型试验研究

本文基于室内模型试验,通过透水管桩和普通管桩沉桩模型试验对比,探究群桩情况下,透水管桩加速桩周土超静孔隙水压力消散的效果和规律。通过试验表明透水管桩更有利于桩周土超静孔压消散,其促进作用沿深度方向递增,沿水平方向递减。透水管桩阻碍了沉桩完成后桩周土超静孔隙水压力的上升,从超静孔隙水压力产生的角度出发,降低了桩周土超静孔隙水压力的峰值,控制了整个桩周土超静孔隙水压力的水平,有利于超静孔隙水压力后期的消散。表明沉桩施工中,透水管桩提高了施工进度,降低了对周围环境的影响。     

描述饱和砂土剪切特性的一个热力学本构模型

砂土的力学特性十分复杂,与其所处的物理状态直接相关,表现为松砂的剪缩以及密砂的剪胀特性,受相对密度和有效围压的共同影响。为有效地描述饱和砂土在不同物理状态下的剪切特性,基于颗粒物质热动力学理论,考虑颗粒层次能量耗散机制,并结合引入状态参数的剪胀方程,发展一个饱和砂土的热力学本构模型。该模型形式较为简单,不涉及屈服准则、流动法则等概念,而是引入颗粒熵和颗粒温度的概念来描述砂土内部的不可逆变形,并通过迁移系数和能量密度函数将饱和砂土内部的能量耗散机制与宏观力学行为建立联系。模型可以反映饱和砂土在剪切过程中由于相对密度和有效围压的变化对土体强度和变形特性的影响。基于模拟计算结果与等向压缩、三轴不排水以及排水剪切试验结果的对比,验证了模型描述饱和砂土剪切特性的能力。     

细粒含量对饱和砂土动孔压演化特性的影响

利用GDS循环三轴仪,对不同细粒含量砂土进行了不排水动三轴液化试验,并基于Seed孔压应力模型,研究了细粒含量对液化进程中动孔压演化特性的影响。研究结果表明：细粒含量对砂土孔压发展影响较大,其影响主要体现在孔压发展模式参数θ的不同。含细粒砂土中细粒含量与孔压参数θ的关系不是呈单调的线性关系。参数θ先随着细粒含量的增加而减小,并在细粒含量为30%时达到最小值,之后随着细粒含量的增加又逐渐增加,不同的是参数θ在细粒含量超过30%后,其增加的趋势相对平缓。通过对不同细粒含量砂土动孔压演化特性试验研究,更进一步证明了临界含量的存在,试验所用的含细粒砂土,临界细粒含量在30%左右。     

水压力环境中混凝土经历循环荷载后的抗压强度

研究了水压力环境中混凝土在经历循环荷载后的动态压缩强度,分析了水压力和循环次数对混凝土强度的影响。试验应变速率为10^-5/s、10^-4/s、10^-3/s和10^-2/s,水压为0~10 MPa。试验结果表明,在不同水压力下饱和混凝土的强度都随应变速率提高而增加,也随水压力提高呈增加地趋势。在相同水压力下,应变速率越高,混凝土强度提高越显著。饱和混凝土经过循环荷载后,其强度随荷载循环次数的增加呈现出先提高后降低的现象。应变速率越高,混凝土强度最大时所对应的荷载循环次数也相应增加。还构建了饱和混凝土强度与应变速率、水压力的关系,其与试验数据吻合较好。进一步引入了管道孔隙模型,并基于汞压法的原理和孔隙分布特点,考虑混凝土孔隙的微观结构解释了孔隙水对混凝土强度的作用机理。     

膨胀性土壤饱和水分运动参数计算模型

膨胀性土壤吸水膨胀变形,具有复杂的水文特性及力学性质,其分布范围广泛,对国民经济有着重大影响,开展膨胀性土壤水分运动研究具有重要的实际意义和理论意义。目前的土壤水分运动研究多针对非膨胀性土壤,相关研究成果不适用于描述膨胀性土壤水分运动过程。土壤膨胀变形主要是土壤膨胀力和自重应力综合作用的结果,土壤受力变形特征随土壤深度的变化而变化。为量化土壤膨胀变形对土壤水分运动参数的影响,采用土壤膨胀特征曲线和土壤应力——应变关系曲线,建立了包括饱和含水量、饱和导水系数、饱和比容积等在内的膨胀性土壤饱和水分运动参数计算模型。随后,以黄绵土和娄土为典型膨胀性土壤,基于室内试验开展了不同厚度土壤饱和水分运动参数的测定,验证所提出的参数计算模型的适用性和可靠性。结果表明：土壤饱和水分运动参数的计算值与实测值间的相对误差均小于10%,Nash效率系数均大于0.85,均方根误差均小于0.07,说明该模型可以较好地模拟计算膨胀性土壤饱和水分运动参数。研究成果既丰富了土壤水分运动理论研究,也为膨胀性土壤水分的利用和管理提供了参考。未来研究将深入探讨不同初始含水量、不同初始容重下,土壤自重应力和膨胀力对饱和水分运动的影响,以期进一步提高模型性能。     

Constitutive Relation of Yunjialing Anthracite Under Medium Strain Rate

By means of the split Hopkinson pressure bar （SHPB） testing system, this paper presents a dynamic constitu- tive relation of anthracite at a strain rate of ε =5-85s^-1. Generally, the dynamic stress-strain curve for this kind of anthracite under uni-axial compression has the following four stages： a non-linear loading stage, a plastic yielding stage, a strain-strengthening stage and an unloading breakage stage. Correspondingly, the initial elastic modulus Eb, the yielding strength σs and the ultimate strength σb increase along with an increasing strain rate. The time-dependent elasticity was identified when we analyzed the mechanical properties of anthracite. Based on characteristics of measured dynamic stress-strain curves and an analysis of existing rock dynamic constitutive models, as well as a preparatory simulation, a new visco-elastic damage model has been introduced in this paper. A linear spring is put parallel to two Maxwell units with different relaxation times to express two distinct plastic flows. The damage D is equal to [Eb- E（εi）]/Eb, where Eb is the beginning modulus and the E（εi） is the slope of a connected line between the origin point and any other point on a tested stress-strain curve. In the new constitutive model, one Maxwell unit with low relaxation time φ is used to describe the response of anthracite to a low strain rate, while the other, with a high relaxation time φ describes the response of anthracite to a high strain rate. Simulated stress-strain curves from the new model are consistent with the measured curves.     

真空降水联合强夯法加固粉土路基的研究

结合绍兴滨海新城新东线道路的软基处理工程,进行了真空井点降水联合强夯法的现场试验研究。试验过程中对每遍处理过程中的孔隙水压力、地下水位、施工沉降进行了实时监测和分析,并对加固后的路基进行静力触探检测和地基承载力检测。结果表明:真空井点降水联合强夯法可有效加固深厚饱和粉土路基,能加快孔隙水压力消散,缩短工期;并使加固后土体的Ps值和地基承载力显著提高,有效加固深度达8 m,处理效果显著。     

Energy dissipation rate: An indicator of coal deformation and failure under static and dynamic compressive loads

Dynamic disasters in Chinese coal mines pose a significant threat to coal productivity. Thus, a thorough understanding of the deformation and failure processes of coal is necessary. In this study, the energy dissipation rate is proposed as a novel indicator of coal deformation and failure under static and dynamic compressive loads. The relationship between stress-strain, uniaxial compressive strength, displacement rate, loading rate, fractal dimension, and energy dissipation rate was investigated through experiments conducted using the MTS C60 tests(static loads) and split Hopkinson pressure bar system(dynamic loads). The results show that the energy dissipation rate peaks are associated with stress drop during coal deformation, and also positively related to the uniaxial compressive strength. A higher displacement rate of quasi-static loads leads to an initial increase and then a decrease in energy dissipation rate, whereas a higher loading rate of dynamic loads results in larger energy dissipation rate. Theoretical analysis indicates that a sudden increase in energy dissipation rate suggests partial fracture occurring within coal under both quasi-static and dynamic loads. Hence, the energy dissipation rate is an essential indicator of partial fracture and final failure within coal, as well as a prospective precursor for catastrophic failure in coal mine.     

填海造陆工程预压法加固软基现场监测试验研究

介绍了采用预压法加固吹填淤泥与海相沉积淤泥的围海造陆工程分区软基处理方法与现场监测试验,对该工程B2区堆载预压与真空堆载联合预压法加固过程中淤泥层的沉降变形、孔压、真空度及深层土体位移等观测结果进行了分析。结果表明：吹填淤泥经过预压处理后,压缩比高达33.2%,为相邻海相沉积淤泥的1.6～1.8倍,前者加固效果明显高于后者;吹填淤泥的孔压消散速率慢于相邻海相沉积淤泥,卸载前,孔压还未消散完,而后者孔压已基本消散;真空度沿淤泥层传递效果较好,表层与底层较好,中间层次之;真空与堆载预压荷载作用下,表层淤泥位移朝向加固区内,中间层淤泥位移朝向加固区外,不影响地基的稳定性。