二元介质模型在黄土增湿变形分析中的应用

在作者建议的二元介质模型中,黄土的变形模量随饱和度的增加而减小,当饱和度与吸力的关系已知时,模量将随孔隙水压力的增大而减小。在此基础上,文中推导了增量型的广义有效压力公式,其孔隙水压力与应力张量成正比,从而不再是标量。文中将上述公式代入平衡方程,推导了不用初应变法而算出湿陷变形的直接算法,并编制了孔隙水压力与土骨架变形的耦合分析有限元程序,用于室内单轴压缩试验和现场荷载板浸水试验的计算,得出了合理的计算结果。     

洛川黄土的动变形和强度特紧性

本文对陕北洛川标准剖面原状黄土的动变形强度特性进行了系统的研究，得出了一系列规律性的成果．对动本构特性，动强度特性以及动变形特性等方面的问题也进行了试验研究     

渭北黄土微结构孔隙及导水性的分析

为了定量地揭示黄土的微结卞勾、孔隙与导水性的关系,以便为正确评价黄土台原灌区三水转化关系,提供比较可靠的理论依据,以宝鸡峡引渭灌区乾县北索村斜井地层剖面,作为渭北黄土台原区中、晚更新世黄土的代表,采用扫描电子显微镜、压汞法及吸力平板仪法,对不同层位的黄土和古土壤的微结构、孔隙大小、发育情况及其连通性,进行了测试研究,兹将分析结果简述如下。(一)台原灌区的基本情况区内第四纪风成黄土广布,其地层结构与岩性具有二元结构的特点。上覆黄土基于第四纪早更新统洪积、湖积地层之上。晚、     

原状黄土增湿变形起始屈服函数研究

为研究黄土的增湿变形问题,通过常规三轴剪切试验、等向压缩试验,分别研究了不同初始含水率原状黄土试样的应力-应变关系。通过三轴剪切试验发现,原状黄土的临界状态线近似一条直线且不通过p-q平面的坐标原点,随初始含水率变化沿q轴上下平移。通过三轴压缩试验发现,原状黄土的e-lnp曲线不是一条直线而是折线,且折点处对应的球应力随初始含水率的增大而减小。采用椭圆形屈服轨迹的假设,结合试验规律得出原状黄土试样的起始屈服函数,通过该起始屈服函数可以得出各应力路径下的起始屈服应力和起始含水率。该研究成果是后续建立原状黄土增湿变形本构模型的基础。     

土体变形规律研究进展

土体变形规律的研究经历了由线弹性到弹性非线性再到弹塑性的三个发展阶段，土的流变特性和应变软化特性的研究也取得了突破性的成果。本文在分析了土体变形的基本特性后，分别介绍了土体变形弹塑性、流变性和应变软化等方面土体变形的研究进展。     

湿陷性黄土的结构性参数本构模型

本文通过黄土的三轴剪切试验,基于综合结构势的概念,建立了一个能够反映湿陷性黄土含水状态、应力状态和应变状态影响的结构性参数数学表达式。将结构性参数引入剪应力剪应变关系分析中,得到了考虑黄土结构性的应力应变关系。试验揭示了湿陷性黄土具有剪缩剪胀性,表明应力比与剪缩剪胀应变比之间具有良好的线性关系;固结围压越大,剪缩剪胀临界点的应力比越大,含水率越大,剪缩剪胀临界点的应力比越小。最终,建立了反映黄土结构性变化、应力应变软化与硬化、剪缩剪胀变形特性的本构模型。通过本构关系描述湿陷性黄土的应力应变发展过程,得到了与试验结果一致的变化曲线。     

湿陷性黄土增湿变形分析研究

黄土在我国分布范围广、厚度大、而且具有结构疏松的特点,主要特性之一就是湿陷性.在总结相关试验研究的基础上,概括了湿陷性黄土增湿变形的基本特征,分析试验的原理以及湿陷性黄土的判定方法,并例举了湿陷性黄土在实际工程中的应用,旨在通过对湿陷性黄土认识的基础上,为同类试验研究提供借鉴和参考.     

面板堆石坝非线性有限元应力变形分析

通过天生桥一级面板堆石坝有限元计算结果和实测结果的对比分析，主要阐述了邓肯Ｅ－Ｂ模型和弹塑性模型在面板坝有限元应力变形计算中的应用情况。计算分析表明，两个模型皆有不足之处。并展望了其发展趋势。     

黄土的二元介质模型

把天然黄土看作由胶结块和软弱带组成的非均质材料，建议了一个黄土二元介质模型。文中首先分析了胶结块的浸水软化和应变软化机理，在此基础上建立了胶结块和软弱带的应力-应变关系和相应的破损演化规律。模型参数可以通过原状试样和重塑试样的常规试验测定。     

考虑黄土结构变形的Philip入渗模型参数预报

基于黄土高原区区域尺度大田耕作土壤的水分入渗试验,考虑黄土备耕头水地土壤结构的变形特性,建立了Philip半理论半经验入渗模型参数的BP神经网络预报模型,实现了以土壤基本理化参数为输入变量、Philip模型参数为输出变量的BP预报。对Philip模型中吸湿率S、稳渗率A以及90 min累计入渗量的预测值与实测值进行比较,结果显示:吸湿率S的平均相对误差为1.41%,稳渗率A的平均相对误差为2.81%,90 min累计入渗量的平均相对误差为1.75%,三者的平均相对误差值均在3%以下,预测精度很高。这表明以土壤基本理化参数为输入变量的BP神经网络预测是可行的,考虑备耕头水地土壤结构变形使得BP预报结果更符合土壤水分入渗实际状况。     

岩质边坡倾倒破坏的非连续变形分析

岩质边坡倾倒破坏存在块体的滑移、转动,及块体本身的折断。常规的离散元、非连续变形分析方法(DDA)虽然擅长处理块体的滑移和转动,但不能模拟连续体本身的破坏。然而通过在DDA方法中引入虚拟节理和真实节理的概念(即DDARF方法),用真实节理表征岩体中已经存在的天然节理、层面等,用起粘结作用的虚拟节理表征连续体。该方法可模拟连续体的变形及连续体的破坏。为此,首先对DDARF方法中的虚拟节理模型进行了着重的介绍。然后利用DDARF方法对龙滩边坡倾倒破坏的离心模型试验进行研究。研究结果表明,反倾块体的下部几乎没有明显的位移,而位于破坏面以上的部分产生明显的倾倒位移,导致在反倾块体的中部发生弯折破坏,形成贯通整个坡体的破坏面。数值模拟结果与离心模拟试验结果吻合得很好,验证了DDARF方法的有效性。     

基于Monte Carlo法的黄土二维微观结构模型构建

从微观尺度研究土的力学行为是揭示其力学机理的一种有效途径,为此首先建立其微观结构模型。目前常通过光学显微镜或者扫描电镜图像获取黄土的微观结构,但将其直接用于二维建模时,存在颗粒悬浮和叠置的问题。基于黄土的颗粒累积分布曲线和实际颗粒形态,提出了一种随机生成其二维微观结构模型的方法。首先将颗粒累积分布曲线按粒径范围分为若干区间,从各区间上随机抽取粒径值,形成满足其粒径分布的粒径数据库;再根据黄土颗粒的微观图像建立颗粒的形态数据库。从这2个数据库中随机抽取颗粒粒径和形态,生成具有随机大小、形态的颗粒库。采用Monte Carlo法将这些颗粒在模型顶端随机投放,建立黄土的二维微观结构模型。该模型为黄土微观力学行为的分析提供了原型。     

基于模型试验的涉水堆积体岸坡变形-破坏模式研究

为了进一步探究涉水堆积体岸坡变形-破坏模式,自主设计制作了模型试验平台,选取三峡库区碎石土样,测定了土样基本力学特性,开展了水位升降作用下堆积体岸坡的物理模型试验。依据试验现象,重点分析了不同坡度的岸坡模型在不同水位作用条件下的破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形-破坏特征影响显著,坡度较大(50°及60°)时,在水位上升期间便发生大规模塌岸现象,变形-破坏模式表现为水位上升→剥蚀、淘空↔塌岸→下错平台→整体滑塌→次稳定状态;坡度为40°时,在水位下降期间发生了较大规模的滑动破坏,对应变形-破坏模式为水位上升→坡体沉降→贯穿裂隙形成→水位下降→贯穿裂隙扩展↔滑面形成→整体滑移;岸坡坡度较小(35°)时,多次升降循环中并未出现明显的变形-破坏迹象。     

如美水电站坡体变形破坏的地质模式

边坡的工程地质模式可归纳为有明显控制性结构面和无明显控制性结构面的边坡工程地质模式。在实际工程中,边坡的破坏大都是受结构面控制的,结构面很大程度上决定了边坡破坏的模式、滑动的方向和滑动坡体的大小。结合祁生文等的研究成果,通过对如美水电站的地质调查,对工程区内坡体的破坏模式进行研究分析。结果表明:坝址区内结构面控制着边坡的变形破坏,其变形破坏模式符合祁生文等提出的当岩质边坡具有明显控制性结构面时,边坡的变形破坏决定于结构面的形态特征及与边坡特征的组合形式。如美水电站坝址区内结构面的形态特征主要表现为缓倾坡外,边坡的破坏形式也主要表现为顺结构面向坡外滑动。     

黄土单向固结试验微观非连续变形分析

黄土骨架颗粒的架空结构体系控制着其主要力学行为,应用非连续变形分析方法可从微观揭示其力学行为的本质。采取陕西省泾阳南塬的L5(Q₂)黄土原状样,进行各种土力学试验,测定其物理力学性质参数;采用光学显微镜和图像处理软件得到土样的微观结构图像,描绘颗粒形态,建立该土样的非连续变形分析微观结构模型,并模拟了土样在1.0,12.5,25.0,50.0,100.0,200.0,400.0 kPa荷载作用下的压缩变形。结果得到:土样在压缩过程中,微观结构变化图像及压缩曲线和室内固结试验结果较为接近,说明采用非连续变形分析方法模拟黄土的微观变形特性是可行的。研究结果为分析黄土的微观物理力学性质提供了一种思路。     

软岩隧道锚变形破坏机理缩尺模型试验研究

为了研究软岩中隧道锚变形破坏机理及破坏模式,通过对隧道锚现场1∶10缩尺模型进行超载破坏试验,对加载过程中锚体模型的外观变形、内观变形、钻孔测斜以及破坏裂缝进行分析,获得了锚体模型在推力作用下载荷-变形全过程曲线以及变形破坏特征,并结合数值模拟的超载试验结果进行了综合分析。研究成果表明锚体模型变形破坏全过程类似于软岩载荷试验变形破坏3个阶段;锚塞体底部与岩体接触面部位受拉剪破坏形成破坏底边界,锚塞体上方岩体受锚塞体向上挤压形成纵向拉裂缝以及与锚塞体成约45°夹角的剪裂缝。隧道锚极限承载能力主要取决于锚塞体底界面以及上部岩体抗拉能力和抗剪能力。     

黄土的动变形特性及模型研究

利用SDT-20型双向动三轴仪对原状黄土和重塑黄土的动变形特性进行研究,定性分析了不同试验参数对原状和重塑黄土动剪切模量和动剪切应变累积特性的影响。基于小应变前提,忽略试样在加载过程中的径向应变,并利用其轴向动应变推算出试样在动力加载过程中的孔隙比变化,作出e-σ_d曲线并分析了黄土试样的动力压缩特性。分析发现,和静力压缩不同,黄土的结构性在动力压缩过程中并没有表现出来,原状黄土和重塑黄土在动荷载作用下经历相似的形变过程,其e-σ_d曲线均存在明显的拐点,原状和重塑黄土均存在临界动应力σ_dc。当σ_d<σ_dc时,黄土的动变形发展缓慢;而当σ_d>σ_dc时,黄土的动变形急剧增大并迅速发生破坏。此外,提出双曲模型对黄土在循环荷载作用下的动应变累积特性进行了描述,并利用差分进化法求得模型参数,发现双曲模型可以较好地描述黄土在动荷载作用下的应变累积特性。     

岩石疲劳扰动模型的研究

把扰动状态概念应用于岩石低周疲劳过程。塑性应变的累积是低周疲劳破坏的主要原因。在岩石疲劳试验的基础上建立岩石疲劳扰动模型,以处理疲劳扰动的非线性积累,并反映了荷载参数、塑性应变等因素对疲劳扰动的影响。然后由此推导了疲劳寿命预测方程,预测的疲劳寿命与试验结果吻合较好。     

Ｓｅｔｔｌｅ3Ｄ软件在黄土公路路基变形分析中的应用

公路填筑过程路基沉降和工后沉降,将直接影响公路建设质量和后期的维护费用。为了探明黄土路基的变形机理,运用Ｓｅｔｔｌｅ3Ｄ软件,模拟天然和降雨情况下,对黄土路基不同填筑阶段的沉降进行数值分析,以便获得黄土公路路基填筑时期的变形规律。研究结果表明:沉降整体呈“浴缸”状,路基中心位置沉降量最大,沿中心线向两边沉降逐渐减小;沉降量随着深度的增加而减小,持力层表面的沉降量最大。各填筑阶段之间的沉降量呈非线性减小并最终趋于稳定;同一阶段下原状黄土的沉降量大于压实黄土的沉降量。降雨能够明显增加原状黄土路基的沉降量,而对压实黄土沉降量的增大效果不明显,因此施工过程中控制路基压实质量和采取合理的路基防水排水措施显得非常重要。