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。     

基于综合结构势的结构性黄土双硬化参数模型

为了很好地模拟结构性黄土的宏观力学特性,反映结构性对土体应力应变特性的影响,基于综合结构势的思想,定义了黄土的结构性定量化参数。在沈珠江双硬化参数模型的基础上,引入结构性参数,建立了考虑结构性的双硬化参数模型。通过模型预测结果与实测结果的对比,验证了该模型的合理性。通过引入考虑土结构性的综合结构势参数,进一步将黄土对水的敏感性考虑进土体本构关系中,使得结构性黄土试样的宏观应力应变特性得到合理描述。     

结构性土的二元介质模型

本文在岩土破损力学的理论框架内，认为弹脆性元在破损以前的变形特性可以用理想的弹性材料描述，弹脆性元破损后转化成的弹塑性元的变形和破坏特性可以用修正的剑桥模型来描述，通过引入反映破损过程的结构参数(破损参数和应力比)，建立了结构性土的二元介质模型。最后与人工制备结构性黏土的等向压缩试验和原状海积软土的三轴排水剪切试验进行对比，表明所建立的模型可以较好的描述结构性土的变形特性。     

基于结构性参数的黄土边坡地质灾害定量评价

随着城镇化速度的加快,工程建设成为引起地质灾害的重要营力,诱发灾害的因素复杂多样,而土颗粒排列和连接等内部要素的相互作用过程及结构性演变是致灾的主要因素。基于综合结构势理论,以兰州东郊Q2黄土为研究对象,用构度指标定量评价了黄土结构强弱及结构性参数随增湿、加载变化的规律。将结构性参数引入邓肯—张模型中,分析不同围压及含水率变化时,应力结构性参数演变对剪切模量的影响,进而建立了预测结构性土发展的本构模型。     

延安新区黄土结构性参数对无侧限抗压强度的影响规律

为研究高填方黄土的结构性在无侧限压缩状态下对其强度与变形特性的影响,以延安新区某高填方场地黄土为研究对象,开展不同试验条件下原状黄土与重塑黄土无侧限抗压强度试验,研究含水率与压实度对黄土结构性的变化规律及其力学特性的影响,并构建原状黄土和重塑黄土的初始结构参数与抗压强度关系的数学模型。结果表明：随着土样含水率的增大或压实度的减小,土体的应力-应变关系曲线由“陡峭”向“平缓”特征过渡,应力峰值减小且后移,结构性参数-应变关系曲线的峰值减小且前移;塑性指标可以作为影响初始结构性参数变化的临界值指标,含水率小于塑限值时,小应变会导致黄土结构性增强,反之则减弱;随着含水率的增大,初始结构性参数呈非线性减小,抗压强度呈线性减小;原状黄土结构性参数-应变关系曲线比相应的重塑黄土曲线分布“陡峭”, 含水率增大对原状黄土初始结构性的削弱程度明显大于重塑黄土;初始结构性参数与抗压强度具有非线性关系,可较为精确地表征出原状黄土和重塑黄土基于抗压强度、饱和黄土抗压强度及初始结构性参数的双曲线函数模型。     

延安新区黄土压缩特性试验研究

为研究高填方体黄土在侧限压缩状态下的结构性变化及其变形特性,以延安新区某场地黄土为研究对象,开展原状、重塑黄土的高压固结试验,研究不同试验条件下原状、重塑黄土的压缩特性及结构性变化规律,探明黄土的初始结构性、结构屈服压力与压缩指数之间的关系,考虑黄土结构性参数建立了修正的黄土一维压缩模型,并结合试验结果进行了验证。试验结果表明：增减湿和压实度的变化直接影响黄土的初始结构性和压缩特性,含水率的增大导致结构屈服压力和初始结构性的减小及压缩指数的增大,初始结构性参数与结构屈服压力及压缩指数均呈线性变化关系;重塑黄土的压缩变形随压实度的增大而减小,压缩指数随结构屈服压力和初始结构性的增大而减小;在同一含水率下,原状黄土的初始结构性参数明显大于重塑黄土;在增湿作用下原状黄土初始结构性的削弱程度远大于重塑黄土的削弱程度;采用结构屈服压力和压缩指标表征了原状黄土和重塑黄土之间的初始结构性参数关系函数,计算模型显示,随着压实度的增大,含水率的变化对黄土压缩指数和初始结构性的影响逐渐减小,而对结构屈服压力的影响仍较为显著。     

基于ＦＬＡＣ3Ｄ黄土的湿载结构性本构模型二次开发

结构性是黄土的典型特性。为了模拟黄土的结构性特性，将笔者所建立的黄土湿载结构性本 构模型应用于工程实践，基于通用商业软件ＦＬＡＣ3Ｄ平台，运用Ｃ＋＋语言程序，在ＦＬＡＣ3Ｄ中通过ＵＤＭ进 行了二次开发；并将黄土湿载结构性本构模型数值化，验证了数值开发程序的稳定性。结果证明，所建 立的黄土湿载结构性本构模型参数稳定，通过ＵＤＭ进行二次开发嵌入ＦＬＡＣ3Ｄ可行。     

考虑结构性影响的黄土隧道围岩力学响应分析

针对目前黄土隧道变形分析中未考虑围岩结构特性的现状,以平面应变试验为载体,研究了结 构性参数与强度参数、围压、含水率及剪应变之间的关联模型;运用ＦＬＡＣ3Ｄ数值软件建立实体隧道三维 模型,采用Ｆｉｓｈ语言程序编写,将结构性引入到隧道变形计算中,主要分析围岩土体结构变化对隧道变 形的影响。研究结果表明:土体结构性对隧道变形的影响规律,即考虑结构性影响时隧道沉降偏大,传 统研究结果偏不安全,需加以重视;提出了通过结构性参数变化规律确定围岩松动圈的思路,为结构性 的进一步工程应用提供参考。     

考虑结构性影响的黄土隧道围岩参数修正

黄土隧道是黄土地区的一种常见工程,因其围岩为黄土而尽显特殊。针对黄土隧道常见病害,从黄土结构性角度出发,结合室内试验分析结果,通过FLAC3D数值模拟和参数反演,对四种围岩级别黄土隧道设计参数进行修正。研究结果表明:考虑黄土结构性影响时隧道围岩变形值均大于未考虑时的值;对传统围岩设计参数等效化处理,提出了考虑黄土结构性影响时的隧道围岩设计参数修正值。更多还原     

软土微结构特征的试验研究

土的结构性对土的力学性质具有较大影响，所以近年来，土的结构性研究已引起广泛的重视。其中微结构研究能有效地揭露土的受力变形本质，对研究土的力学行为机制起着至关重要的作用。本文在对杭州海积软土进行的单向压缩试验、直剪试验及三轴固结不排水剪切试验的基础上，测得软土在不同压力或变形条件下的微结构参数，分析了其变化规律。研究表明，在这3种不同试验方法下，软土中结构单元体和孔隙的微结构参数对压力或变形的敏感度是不一样的。因此建议针对不同的试验方法，采用不同的研究对象(结构单元体或孔隙)来进行软土微结构特征的描述，这样能更好的从微结构角度反映土的宏观力学特性，建立微结构参数与宏观力学参数间的关系。     

基于集合卡尔曼滤波法的二维土壤水流状态变量和参数联合估计

集合卡尔曼滤波方法(EnKF)显式地考虑了模型输入、输出以及模型结构等因素的不确定性,近年来被广泛应用于水文模型参数估计研究中。本文基于EnKF方法开展二维土壤水流运动模型状态变量和参数联合估计研究,设计数值实验探究了在线源入渗条件下EnKF方法对粉壤土、壤土和砂壤土的饱和导水率和进气值参数的估计以及压力水头的同化效果,分析了观测点布置方式和观测点数量对同化效果的影响。研究结果表明,粉壤土条件下观测点垂向布置方式更好;壤土和砂壤土条件下,在0～30cm深土壤中水平向布置观测点可以得到较好的参数估计值。观测点水平向布置时应尽量靠近地表,同化系统可以有效地利用观测信息更新状态向量,参数更快地收敛于真值,但压力水头的同化效果仅限于一定深度的土壤。增加观测点数量可以有效地减小参数估计偏差,进而提高土壤剖面压力水头的预测精度。     

静止土压力系数的计算方法及影响因素分析

岩土工程领域的结构物设计,作用在其上的侧向土压力是一个重要参数,该参数确定的准确与否,直接影响工程设计的优劣或成败。规范中能够考虑的影响因素较为单一,面对复杂的设计工况,工程师很难做到针对性分析。为解决这一不足,使工程师在设计过程中面对静止土压力状态计算时能有的放矢而非一味照搬规范公式,首先从纵向历史轴线上对静止土压力系数计算方法的研究进行梳理和总结,进而从土体应力历史和空间几何特征两个方面,分别开展其对静止土压力系数的影响研究。研究成果认为,设计中可采用Jaky简化公式,同时考虑被支挡土体的应力历史和空间几何特征的影响,并提供了定量分析方法。结论不仅可指导实际工程设计,还可为后续相关领域的研究提供必要的技术支撑。     

圬工与加筋土组合式挡墙数值模拟

基于圬工与加筋土组合式挡墙的土工离心模型试验结果,建立了ABAQUS数值模型,从而进一步研究了加筋间距和筋材模量对这种结构变形特性及内部土压力分布规律的影响。结果表明:在本文所考虑的参数情况下,从控制挡墙变形的角度来看,密间距加筋效果好于疏间距加筋,高模量筋材效果好于低模量筋材;由于下部圬工挡墙填土区域土拱效应的存在,使得上部加筋土挡墙的土压力分布有别于常规加筋土挡墙。在上部加筋土挡墙具有足够高度的情况下,可将圬工挡墙视为加筋土挡墙的稳固地基;组合式挡墙的变形主要发生在施工期,因此应加强施工质量控制。     

适用于强结构性黏土的修正邓肯-张模型研究

土体的力学特性受结构性影响十分显著,结构性越强,破坏后变形越大,对实际工程影响越显著。目前对结构性土的特殊工程性质已有广泛认识,但如何用数学方法准确描述其强度和变形间的关系仍是主要研究内容。对分布在云南昭通地区的强结构性黏土进行了试验研究,结果表明:其结构屈服应力高达800 kPa,属于典型的强结构性土。根据常规三轴试验的应力-应变关系,将强结构性黏土的剪切变形划分为结构未破坏阶段、结构逐渐破坏阶段和结构完全破坏阶段;基于破坏过程,对传统邓肯-张模型进行修正,引入损伤比参数,建立适用于强结构性黏土的修正邓肯-张本构模型。对模型中的初始剪切模量、主应力差渐进值和剪切模量参数进行推导分析,各参数值与试验的土体剪切变形规律相符合;对已有结构性土的试验数据进行拟合分析,结果表明该修正模型可以较好地描述强结构性黏土的应力-应变特性规律。     

Application of isotopic information for estimating parameters in Philip infiltration model

Minimizing parameter uncertainty is crucial in the application of hydrologic models.Isotopic information in various hydrologic components of the water cycle can expand our knowledge of the dynamics of water flow in the system,provide additional information for parameter estimation,and improve parameter identifiability.This study combined the Philip infiltration model with an isotopic mixing model using an isotopic mass balance approach for estimating parameters in the Philip infiltration model.Two approaches to parameter estimation were compared:(a) using isotopic information to determine the soil water transmission and then hydrologic information to estimate the soil sorptivity,and(b) using hydrologic information to determine the soil water transmission and the soil sorptivity.Results of parameter estimation were verified through a rainfall infiltration experiment in a laboratory under rainfall with constant isotopic compositions and uniform initial soil water content conditions.Experimental results showed that approach(a),using isotopic and hydrologic information,estimated the soil water transmission in the Philip infiltration model in a manner that matched measured values well.The results of parameter estimation of approach(a) were better than those of approach(b).It was also found that the analytical precision of hydrogen and oxygen stable isotopes had a significant effect on parameter estimation using isotopic information.     

基坑开挖位移及土体水平抗力比例系数的反分析

基坑设计土体参数的正确选取直接影响支护结构的位移和内力计算结果,特别是土体水平抗力比例系数m值对支护结构位移的影响最为显著。结合基坑开挖工程实例,通过材料性状与基坑开挖施工过程的平面有限差分法模拟,模拟计算基坑分布开挖过程结构的水平位移;通过分析诸多土体参数对基坑支护结构水平位移的影响程度,确定杨氏模量作为位移反分析所需获取的参数,构建实测位移与模拟计算位移之间的目标函数,反分析给出各层土的杨氏模量;基于弹性地基梁法推导的m值与杨氏模量的关系,给出反映实际侧向变形特性各层土的m值。研究结果为基坑工程设计参数的合理确定提供了一定理论参考依据,对有效控制基坑位移与变形具有重要的实践意义。     

人工土壤层对氟离子的吸附实验研究

为探索合理地除氟方法和工艺,提出利用人工土壤层处理含氟废水的方案,通过饱水动态土柱实验研究了氟离子在土壤层中吸附交换规律,探讨了土砂质量比例、渗滤厚度、淋滤液浓度等参数对土柱的吸附能力和渗滤速度的影响,得出土砂比参数为3:1,渗透厚度为 40cm的人工土壤层对氟离子具有良好吸附效果的结论,并在较大的氟离子浓度范围内均适用。     

土壤溶质运移研究现状

介绍了土壤溶质运移理论的发展过程和国内外学者数十年来关于土壤溶质运移的研究成果,探讨了其数学模型、数值计算方法以及参数估算方法的研究现状。     

不同应力路径下颗粒材料细观结构分析

用离散单元法对颗粒材料的双轴压缩试验进行了模拟，分析了不同应力状态时颗粒材料细观结构的发展规律。由经典土力学中土体骨架的细观表达出发，延伸出一种表述结构力链的数学统计参数。研究了该参数在不同应力路径下的变化趋势，验证了该参数对于描述颗粒材料细观结构的合理性，并从细观结构的角度解释了破坏滑动面产生的原理。通过定量描述加载过程中土体内部力链结构的变化，建立细观与宏观之间的关系，为今后从细观结构角度研究土体宏观特性提供了一个新的思路。     

风化模型在粗粒土颗粒破碎研究中的应用

对古水面板堆石坝玄武岩筑坝粗粒土堆石料进行了颗粒破碎试验。依据试验前后试样的颗粒级配曲线,研究了风化模型参数与颗粒破碎之间的关系。研究结果表明,风化模型能够很好地拟合试验前后土体的颗粒级配曲线,对于大粒径颗粒（大于5 mm）的级配拟合效果远优于分形几何模型;风化模型参数本质上反映了土体颗粒级配曲线与土体最大颗粒粒径线围成面积的大小及其分布状态;相对破碎参量Br是风化模型参数的函数,可以直接通过试验前后土体颗粒级配曲线的风化模型参数求出。