粉细砂与混凝土接触面强度影响因素显著性分析

土与混凝土接触面剪切强度是研究土与混凝土接触面力学特性的重要参数,是解释土与混凝土相互作用问题的理论基础,为探究含水率、干密度及法向应力对粉细砂与混凝土接触面剪切强度的影响,开展不同含水率、干密度及法向应力工况下粉细砂与混凝土接触面直剪试验研究。结果表明:三种试验因素对粉细砂与混凝土接触面剪切强度影响的主次顺序为法向应力＞含水率＞干密度;粉细砂与混凝土接触面剪切应力－剪切位移关系曲线在低法向应力下表现出应变软化特性,在高法向应力下呈现出应变硬化特性;粉细砂与混凝土接触面在高法向应力下形成一定厚度的剪切带,且剪切带厚度和面积随着法向应力的增加而增大;在一定干密度下,粉细砂－混凝土接触面剪切强度在不同法向应力作用下随含水率的增大呈现先增大后减小的趋势,在粉细砂最优含水率附近接触面剪切强度达到极大值,且这种变化趋势随法向应力的增大而愈发显著。     

基于不同接触单元的面板堆石坝动力响应分析

土工结构数值模拟中土与结构接触问题一直是学者研究的热点。通过改变普通四边形单元等效线性黏弹性动力本构模型中的动剪模量和模量指数,提出一种改进薄层接触单元,其与普通四边形单元本构模型一致,物理意义更为明确,模型计算参数更易取得,更适于土与结构接触面的计算。对坝高为200 m的面板堆石坝面板与垫层之间设置改进的薄层接触单元、不加接触单元、采用无厚度的Goodman单元及改变薄层接触单元动力参数等多种工况时,面板的动力响应结果分析比较表明:面板与垫层之间设置改进的薄层接触单元时面板的动力响应介于不设接触单元和设无厚度的Goodman单元之间,合理选取薄层接触单元动力参数可以得到理想的结果。     

在共振柱仪上研究接触面的动力变形特性

本文通过理论分析及在共振柱仪上粗糙与光滑接触面的对比试验，证实了至少在土的剪应变小于１０＾－３的条件下，土体在粗糙或光滑接触面上都不会发生相对滑移。同时指出了接触面会使与其相邻的一薄层土的动剪模量增大。本文结果对于在相互作用分析中，更合理地处理接触面具有重要意义。     

三峡库区典型土石混合体与混凝土接触面大型剪切试验研究

利用大型直剪仪和单剪切仪,对三峡库区典型土石混合体—混凝土接触面力学特性开展了不同试验方法和不同法向应力的剪切试验,对比分析了直剪和单剪试验条件下土石混合体—混凝土接触面的抗剪强度和变形特性,试验表明,界面应力应变特性与试验方法、法向应力水平有关。低法向应力情况下,直剪和单剪试验界面应力应变曲线均表现为硬化型,高法向应力情况下,直剪为应变软化型,单剪为应变硬化型,通过单剪试验结果分析得到了剪切破坏带及其厚度,研究成果能为土石混合体地质体与混凝土结构共同作用分析提供参考。     

垃圾土与混凝土接触面力学特性试验研究

废弃垃圾填埋场可重新利用作为建筑用地,而桩基础作为填埋场地基处理的主要方式,其侧摩阻力的发挥特性是一个值得深究的问题。利用静力界面剪切系统,对饱和垃圾土、黏土、砂土进行界面直剪试验,对比探求垃圾土界面强度发挥机理及不同土类界面抗剪强度产生差异的原因;通过不同塑料含量的垃圾土界面单剪试验,揭示了垃圾土中独特成分-塑料纤维对接触面剪切强度的影响。结果表明:垃圾土具有一定的界面抗剪强度,土颗粒粒径大小及粘聚性是影响其界面强度的主要因素;垃圾土的塑料成分对接触面力学性质有显著影响,塑料含量的增大会降低接触面抗剪强度及其发挥速度。     

原状黄土与混凝土接触面特性的大型单剪试验研究

考虑到目前关于土与结构接触面研究当中的土样主要采用的是重塑土,与实际有所差别。利用自制的大型单剪仪对原状黄土与混凝土接触面进行了单剪试验研究。从试验结果中分析原状土与重塑土分别与混凝土接触面特性的差异,从两个方面分析出接触面的厚度。并对其接触面的本构关系进行了研究。     

阿不都拉面板坝板间缝及周边缝变形特性研究

以在建的阿不都拉面板堆石坝工程为例,采用薄层接触单元来模拟其板间缝、周边缝、面板与垫层接触面建立三维仿真模型,研究蓄水期该坝板间缝和周边缝的变形发展规律,研究结果表明:阿不都拉面板坝满蓄期板间缝剪切错动变形最大值为0.73 mm,位于两岸基岩变坡点附近,张拉变形最大值为2.49 mm,位于河谷两岸附近,压缩变形最大值为-4.09 mm,沉陷错动变形最大值为4.76 mm,均位于河床中央附近;周边缝剪切错动变形最大值为4.00 mm,靠近基岩变坡点,张拉变形最大值为12.00 mm,沉陷错动变形最大值为-32.00 mm,均位于右岸52号周边缝上端;其缝张压、剪切变形值与相近坝高面板坝相比均处在同一毫米数量级,沉陷变形数值小于同类坝型工程。研究成果以期指导类似坝体板间缝和周边缝的设计。     

土石坝防渗墙体与坝体间摩擦接触单元理论研究

土石坝中常存在变形性能相差很大的两种材料相接触的情况，如混凝土防渗墙与两侧坝体的接触等。在一定的受力情况下，有可能在接触面上发生错动或开裂。为反映这种情况，可在接触面上设置摩擦接触单元。     

渠道下卧土-混凝土衬砌冻结接触面直剪试验研究

为研究渠道下卧土-混凝土衬砌冻结接触面抗剪强度及其随主要影响因素的变化规律,采用直剪仪开展了不同含水率、冻结温度、法向应力及冻结时间条件下渠道下卧土-混凝土衬砌冻结接触面直剪试验研究。结果表明:剪切的初始阶段,接触面存在局部剪应力释放现象,释放量大小受土体含水率、法向应力、冻结时间因素影响,但不受冻结温度的影响;在本试验参数范围内,接触面峰值抗剪强度随着土体含水率、法向应力、冻结时间的增加而增大,随冻结温度的降低而增大;接触面的抗剪强度实质上是冻土中的冰晶与混凝土衬砌接触面之间的胶结力,以及土体与混凝土衬砌接触面之间的黏聚力与摩擦力;峰值抗剪强度大小主要受胶结力影响;黏聚力和摩擦力主要受法向应力、冻结时间的影响。     

锦屏水电站料场边坡变形特征与破坏机制分析

锦屏一级水电站大奔流料场高边坡断层及结构面发育,开挖高度巨大,边坡变形特征及破坏机制十分复杂。在工程地质分析的基础上,采用数值计算,分析了边坡变形特征、破坏机制,评价了边坡稳定性。研究表明:边坡开挖变形以卸荷回弹为主,竖向变形大于水平变形,层间错动带及陡倾断层错动变形较大;浅部的层间错动面多处于剪切极限状态和不连续张开状态;边坡局部存在塑性破坏区,主要分布于薄层砂板岩、剪切错动带及坡体浅表,以拉伸破坏为主,少量剪切破坏;边坡潜在破坏机制为溃屈破坏。开挖后的边坡安全系数满足规范要求。     

滑带土抗剪强度与其矿物成分典型相关性分析

滑带土抗剪强度特性是影响滑坡稳定性状态、控制滑坡变形演化过程的关键因素,而滑带土矿物成分又是决定其抗剪强度特性的重要内因之一。以三峡库区吊钟坝滑坡群Ⅰ-1号滑坡滑带土为研究对象,探讨了滑带土矿物成分在不同饱水时间下的变化规律。结合相应饱水条件下滑带土的抗剪强度数值,分析了滑带土抗剪强度与其矿物成分间的典型相关性,以期进一步解释不同矿物成分在滑带土抗剪强度特性中所起的作用。研究结果表明,随着饱水时间的延长,滑带土中黏土矿物的相对含量先降低后趋于稳定;滑带土抗剪强度与其矿物成分表现出明显的相关性,影响滑带土凝聚力和内摩擦角峰值的主要矿物为蒙脱石和石英,影响滑带土凝聚力残余值的主要矿物为绿泥石。     

基于环剪试验的滑带土抗剪强度特性研究

以某水电站下游一大型滑坡千枚碎屑岩滑带土为研究对象,在室内模拟滑带土所受的天然状态条件,利用环剪仪研究了滑带土重塑样在不同法向应力与剪切速率下的抗剪强度特性。试验结果表明:滑带土的峰值强度和残余强度均随法向压力的增大而增大且有较强的线性关系,同时法向压力越大,试样达到残余强度所需要的剪切位移也会越小;剪切速率越大,滑带土的峰值强度也会越大,同时达到残余强度所需要的位移也会越大,但剪切速率大小对残余强度几乎没有影响,峰值强度参数与剪切速率之间可用对数关系拟合;剪切速率对滑带土的剪切面形态也有重要影响。     

基于直剪试验的滑带土强度再生特征研究

边坡稳定性主要受控于滑动带或软弱面的强度,选择合适的滑带土强度参数对边坡稳定性分析及防护设计具有直接影响。以三峡库区巴东县某滑坡滑带土为研究对象,对其重塑土样进行了慢剪、渐进剪、反复剪以及固结反复剪等4种剪切试验,研究了在不同试验方案下试样的峰值强度、折减强度以及残余强度的变化。通过试验结果对比分析,发现渐进剪切试验中峰值强度略高于慢剪试验中的峰值强度,并且固结反复剪切试验中的折减强度和残余强度也均高于反复剪切试验中的相应的强度值,揭示了滑带土结构的强度再生现象。同时,基于试验结果的统计分析,探讨了轴向压应力对滑带土结构强度再生的影响,发现在轴向压应力为100k Pa时,滑带土试样强度再生现象最为明显。     

梧州防洪堤堤基的抗剪强度参数分析

对梧州防洪堤堤基土进行了室内直接剪切试验、残余剪、三轴剪切试验、原位剪切试验及计算机模拟试验,通过对滑动带土体及非滑带土体进行计算,证明了原位直接剪切试验结果与实际边坡状态相符.当原位试验方法难以实施时,三轴试验是可靠性较高的试验,结果有利于工程安全.在缺乏原位试验与三轴试验数据时,直接剪切试验与室内直剪残余剪试验结果应适当降低,降低的程度与土质条件等工程状态相关.     

P5含量对砾类土强度与变形特性影响的试验研究

为了研究粗粒含量对砾类土的强度与变形特性的影响,本文对5种不同粗粒含量的强风化灰岩土石混合体开展了室内大型直剪试验与数值模拟研究,并获取相关的强度与变形参数。室内试验结果表明:随粗粒含量增加,抗剪强度参数先增大后减小,粗粒含量70%时试样内摩擦角达到最大,黏聚力变化无明显规律。对实验数据进行统计分析表明,用径径比可以很好地体现试样级配、粒径大小、含量、试样尺寸的关系,最终得到抗剪强度与径径比关系的经验公式,可以初步预测粗粒土的抗剪强度。数值模拟结果表明:使用Clump"聚粒"模型模拟砾石能较好地拟合剪应力与剪位移曲线;剪切过程中剪切带附近颗粒运动表现为上凸的弧线,这个现象持续至剪切结束;力链表现为倾斜的珊瑚状,随剪切进行力链不断发展增强,至剪切完成力链稍有衰减。     

公路滑坡滑带土抗剪强度参数选取方法研究

以羊道沟滑坡为工程实例,研究滑带土抗剪强度参数选取方法。利用反演分析结合室内试验和经验系数,得出滑带土抗剪强度参数(c、φ)值。研究表明:反演分析与多种方法的综合确定的滑带土抗剪强度参数更为合理,能有效地满足工程要求。     

韧性剪切带和蚀变岩体对坡体卸荷特征影响分析

岸坡异常卸荷是西南深切河谷地区进行大规模水电工程建设过程中常遇到的典型工程问题之一。根据野外详细地质调查,得出研究区坡体卸荷特征,再以是否考虑韧性剪切带和蚀变带为变量建立3个二维离散元模型,模拟河谷5次下切后坡体的变形情况,对比分析韧性剪切带和蚀变带对坡体卸荷特征的影响。研究结果表明:研究区卸荷异常主要与韧性剪切带和蚀变岩体的发育有关;韧性剪切带和蚀变带质软,其软弱基座效应和弱抗风化能力加剧了坡体变形程度,同时构成软硬相间的坡体结构,使得沿缓倾坡外结构面的差异剪切错动更为明显。相关成果可供从事高边坡坡体卸荷研究人员参考。     

酸雨对滑坡土体抗剪强度参数影响试验研究

以三峡库区酸雨对滑坡土体抗剪强度参数的影响为背景,阐述了国内特别是三峡库区酸雨特 性,并配置一定pH值的盐酸溶液浸泡滑坡土体模拟酸雨对土体的作用,采用室内直接剪切试验,研 究了饱和重塑滑坡体土体经历不同浸泡酸化时间的抗剪强度参数变化规律。     

砂岩直接剪切试验三维离散元分析

为了研究高地应力作用下的深部岩体的剪切力学特性,将半经验半理论胶结接触模型植入离散元软件,模拟了砂岩的直接剪切试验,对砂岩的宏、微观特性进行详细的分析。模拟结果表明：砂岩的直剪数值试验过程可以分为3个阶段,即线性剪切阶段、应力衰减阶段及残余强度阶段;剪切过程中,外界做功主要转化为颗粒摩擦耗能,并始终存在着能量守恒;胶结破坏数目会随着剪应变的增大而增加,胶结拉区破坏数目大于胶结压区破坏数目,胶结破坏形式均由弯破坏形式主导;裂纹首先从剪切面两端产生,拉区裂纹产生于剪切面中间,向剪切面两端以及上、下侧扩展,压区裂纹从剪切面两端向中间扩展,最后拉区裂纹与压区裂纹相互贯通布满整个剪切面,在空间上最终形成一个截面呈椭球状的分布域;本文的直剪数值试验结果与砂岩剪切试验结果基本一致。     

剪切带形成过程中的边界约束和加载速度效应

基于有限变形理论，研究了正常固结藤森黏土的边界约束效应和加载速度效应。用中井的子负荷面本构关系模型模拟土体的变形和强度特性，并对该模型采用高精度的欧拉向后应力积分算法。在土体表面不需要人为地假定任何形式缺陷的情况下，得到了两种形式的剪切带模式。在慢速加载条件下，端面约束较强的试样形成2条共轭型剪切带；端面约束较弱的试样，形成单一型剪切带。而在快速加载条件下，则没能形成明显可见的剪切带。通过研究剪切带及其附近土体单元的体积变形发现，即使是正常固结的黏土，在剪切带的局部化过程中也会出现一定程度的应变软化和体积膨胀现象，而靠近剪切带附近的单元则出现一定的卸载情况。同时指出，利用考虑柯西应力的转动张量影响的单元分叉条件，可以为土体的剪切带局部化分析提供大量有用的信息。