狭窄黏性填土刚性挡墙主动土压力研究

对于临近既有地下室或竖直基岩面的挡土墙,由于墙后填土宽度有限,采用经典的库伦、朗肯土压力理论计算挡土墙主动土压力是不合适的。采用有限元分析软件ABAQUS,对狭窄黏性填土刚性挡土墙的主动土压力问题进行研究,探讨了墙后土体的临界裂缝深度和滑裂面的发展规律。考虑墙土之间的黏着力和填土竖向裂缝,建立新的理论分析模型,得到了挡土墙水平主动土压力合力的求解方法和主动土压力分布的解析公式。土压力合力系数与土压力强度的理论解和数值解吻合较好,验证了本文理论解的合理性。研究表明,主动极限状态下,填土表面两侧均将产生竖向裂缝,且临界裂缝深度不随填土宽度变化,其值与朗肯裂缝深度接近;随着填土宽度的减小,填土内将产生一道甚至多道滑裂面,挡土墙主动土压力也从基于半无限土体假定的广义库伦土压力值逐渐减小。     

粘性土主动土压力库仑精确解的改进

基于库仑理论的平面滑裂面假设,考虑滑裂面上填土凝聚力及填土与挡土墙墙背接触面上粘着力,对粘性土主动土压力的库仑精确解算法进行了改进。改进的库仑精确解算法对超载的处理及裂缝深度的计算简单;对按不考虑填土表面出现裂缝的情况,只需取Z0=0,与按出现裂缝情况完全相同。公式计算简便,精度可靠,易于推广应用。     

桥头搭板裂缝影响因素探析

桥头搭板是用于防止桥端连接部分的沉降而采取的措施,它搁置在桥台或悬臂梁板端部和填土之间,随着填土的沉降而能够转动。车辆行驶时可起到缓冲作用,即使台背填土沉降也不至于产生凹凸不平。随着我国路网的迅速发展,桥头搭板出现裂缝继而下沉的现象不断增多,影响了行车的舒适性和安全性。桥头搭板出现裂缝的因素很多,文章就桥头搭板裂缝分布特征及裂缝形态进行检测分析,为类似桥梁桥头搭板裂缝提供应注意的问题和解决方法。     

漳州江滨大道二次填土裂缝成因与加固

分析路堤二次填土裂缝的机理,提出裂缝综合治理措施,并采用合理的注浆施工工艺,达到了预期的加固效果。     

切口混凝土裂缝扩展性能研究

1 前言 在建筑工程中广泛采用的混凝土材料并非完全脆性材料,对于具有宏观裂缝的混凝上三点弯曲梁,当荷载远小于最大荷载时,宏观裂缝尖端附近区域就开始生成微裂缝并逐渐形成裂缝区。随着荷载的进一步加载,微裂缝不断扩展、汇集、贯通而形成裂缝的扩展,最终导致破坏。     

山区填土评价与勘察探讨

随着工程建设范围扩展,山区工程逐渐增多,山区地形复杂往往会形成深厚填土,而山区填土又具有不良工程性质,这对山区填土的勘察工作提出了新要求。对山区填土的分类与构成、素填土的特性进行了简要概括,并重点介绍了填土勘察要点、山区填土操作细节及处理方法。     

微裂缝钢混构件水分侵入的成像与定量表征

通过三点弯曲施荷,对C30和C50钢筋混凝土构件诱导了宽度为20~88μm不等的微裂缝,然后采用中子透射技术对微裂缝钢混构件中的水分侵入过程进行了可视化成像探测,并对侵入过程中水分的空间分布进行了定量表征.结果表明,即使C30和C50混凝土的微裂缝仅为20μm,也为水分的侵入提供了畅通通道;水分在短时间内即快速充满裂缝,继而在水平方向上沿裂缝两侧、在垂直方向上超越裂缝末端侵入水泥基体;C30混凝土裂缝宽度为82μm(与混凝土保护层厚度比值为0.39%)时,受拉钢筋与水泥基体界面存在较明显的水分侵入,但其含量较低;水分侵入含量在微裂缝处最高,并以此为中心向裂缝两侧呈对称状逐渐降低.     

公路高填土涵洞的加固设计

随着我国公路路网建设规模的不断扩大,工程区域的地质地形条件越来越复杂,给公路工程的设计施工增加了很大的难度。特别是在山区等地理环境下进行高等级公路涵洞建设时,需要采用高填土的设计方法。由于高填土涵洞比较特殊,容易出现裂缝,影响涵洞结构的稳定性,因此,需要对裂缝的成因进行全面的分析,并采取相应的加固设计方法。     

某建筑裂缝检测分析

以某单层钢筋混凝土框架结构为依托,对该建筑产生裂缝的位置作了说明,并采用建筑上部结构检测、墙体裂缝检测、桩端持力层检测、室内、外填土检测等方法对该建筑裂缝进行了检测,以期通过各检测数据,确定裂缝产生的原因,从而提出有针对性的防治措施。     

膨胀土及填土地区工程质量事故的防治及处理

结合工程实践,阐述了膨胀土地基处理措施和填土地基不均匀沉降引起的建筑物裂缝的处理措施。     

Three-dimensional characterization of cracks in undisturbed Mile expansive soil using X-ray computed tomography

The distribution of cracks strongly affects the hydro-mechanical behavior and strength of soil. In order to characterize the distribution of cracks in undisturbed expansive soil, X-ray computed tomography (X-ray CT) tests were carried out for one type of undisturbed expansive soil from Mile City, China. Seven undisturbed specimens retrieved from depths between 1 and 4.7 m were used to study the evolution of cracks along the drying path. The characteristics of the cracks were quantitatively studied by 3D parameters extracted from CT images by commercial software. The test results suggested that, with an increase in suction, the total volume of the cracks gradually increased, and one large crack formed due to the merging of sub-cracks before the shrinkage limit. When the suction was larger than the suction corresponding to the shrinkage limit, degradation of the cracks caused by the collapse of the soil structure was observed. Meanwhile, due to the development of sub-cracks, the crack anisotropy caused by the typically oriented primary cracks decreased along the drying path. Finally, a conceptual model of crack development for undisturbed Mile clay was proposed based on the evolution of crack volume, number, shape, and orientation.     

Evolution of cracks in the shear bands of granite residual soil

The evolution of shear bands and cracks plays an important role in landslides. However, there is no systematic method for classification of the cracks, which can be used to analyze the evolution of cracks in shear bands. In this study, X-ray computed tomography (CT) is used to observe the behavior of granite residual soil during a triaxial shear process. Based on the digital volume correlation (DVC) method, a crack classification method is established according to the connectivity characteristics of cracks before and after loading. Cracks are then divided into six classes: obsolete, brand-new, isolated, split, combined, and compound. With evolution of the shear bands, a large number of brand-new cracks accelerate the damages of materials at the mesoscale, resulting in a sharp decrease in strength. The volume of brand-new cracks increases rapidly with increasing axial strain, and their volume is greater than 50% when the strain reaches 12%, while the volume of compound cracks decreases from 54% to 21%. As cracks are the weakest areas in a material, brand-new cracks accelerate the development of shear bands. Finally, the coupling effect of shear bands and cracks destroys the soil strength.     

千枚岩碎屑土三轴试验剪切带扩展性状的CT研究

土体剪切带的产生和发展是岩土工程界一直关注的问题。对千枚岩碎屑土进行了固结排水剪切试验,并在试验过程中采用CT可视化技术进行了实时监测扫描,得到同一断面位置不同应变条件下的系列CT切片,从CT切片中可观测到试样随应变的增加而出现的明显的剪切带。采用CT技术真实再现了三轴试样在轴向力作用下,局部裂纹扩展逐渐贯穿形成完整剪切带的过程。对CT切片进行了7个区域的CT数平均值和CT数标准差统计,分析认为,轴向应变在3%~10%范围内是剪切带形成和发展的主要阶段,在应变3%前试样主要被压缩,在应变3%后试样在偏应力的作用下逐渐出现微裂隙,并随应变的增加,微裂隙越来越明显。CT数统计值出现微裂隙的应变和宏观观测到微裂隙的应变不对等,在判断剪切带微裂隙出现应变上建议以CT数统计值为准值。     

土体的裂隙描述和表征单元体积研究

裂隙描述是研究裂隙对土体力学和渗透特性影响作用的基础工作,用裂隙度描述土体裂隙是一种较为合理的方法。裂隙的存在使得土体成为不连续介质,等效连续介质模型是较为成熟的用于不连续介质的模型,而确定表征单元体积的大小是运用等效连续介质模型的一个关键问题。本文建立了用摄影测定裂隙度的方法,使得裂隙度的获得更为简便和可靠。并在此基础上,建立了基于裂隙度估算表征单元体积的方法。研究表明:裂隙度是描述土体裂隙的综合指标,能够较好的反映裂隙的发育程度。用摄影法测定土体裂隙度和表征单元体积简单可行。     

三轴应力下致密砂岩裂纹展布规律及表征方法

利用三轴试验机和CT扫描设备,开展了多组不同围压作用下的致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验,得到了不同三轴应力条件下砂岩破坏裂纹的CT图像;利用图像处理技术和统计学原理提取了裂纹展布的几何形态。引入裂纹的宽度、长度、面积和分形维数等几何参数描述了破坏裂纹的空间形貌,分析了不同围压条件下岩石破坏裂纹面积、长度、宽度和分形维数的分布特征,揭示了围压应力对上述裂纹几何特征的影响规律。研究表明：围压应力对破坏裂纹的面积、长度、宽度和分形等几何特征有显著的影响,低围压条件下,裂纹的面积、长度和宽度都较小,随着围压的增加裂纹的面积、长度和宽度也增大,且概率密度分布函数有了明显的差异;破坏裂纹的分形维数随着围压的增大呈指数递减趋势,低围压条件下裂纹的分形维数大,说明裂纹形态复杂,曲线边界粗糙,产生的小裂纹较多,且相互交错分布,形成的裂纹网络结构占据了整个试件二维横截面图。随着围压的增大,破坏裂纹的分形维数减小,说明裂纹形态趋于规则,小裂纹减少,形成了近似直线的光滑主裂纹。     

土体干缩裂隙发育方向及演化特征的层间摩擦效应研究

自然界中的土体通常成层分布,在干旱条件下,表层土体的干缩开裂过程极易受层间接触条件的制约。为了探究土层间摩擦效应对土体干缩裂隙发育方向及其演化特征的影响,开展了一系列室内干燥试验。试验共配置了3组初始饱和的泥浆样,在30℃的室温条件下干燥失水,通过在试样底部铺设不同粗糙度的砂纸来模拟不同土层间的摩擦效应。试验过程中对试样表面及侧面进行定时拍照,从不同角度记录了裂隙发育全过程,通过分析,获得了一些新发现:(1)干缩裂隙不仅能从土体表面向下发育,而且还可能率先从土体底部向上发育,这不同于以往的习惯性认识;(2)初始裂隙的发育位置受土质条件及基底摩擦条件的共同制约,对于非均质性比较严重或者表面存在明显"杂点"的土体而言,裂隙往往首先从表面"杂点"处产生并向下发育,而对均质性较好的土体而言,在基底摩擦效应的影响下裂隙可以率先从土体底部生成并逐渐向上发育,且土体底部的裂隙发育程度甚至会高于表面的裂隙发育程度;(3)底部生成的裂隙以斜向上发育居多,这可能与裂隙发育过程中受到的剪切应力作用有关;(4)干燥过程中,土体呈向心收缩,存在明显的收缩核现象;(5)基底摩擦效应能改变土体干缩开裂过程中内部应力场的演化,从而对土体的横向和纵向收缩应变及剖面含水率的空间分布产生影响,如基底摩擦越大,土体横向收缩应变越小,而纵向收缩应变越大。     

冻土蠕变变形特征的细观分析

通过观测分析冻土单轴及三轴蠕变过程中细观结构的变化情况，发现蠕变过程中结构缺陷的增生与扩展制约着土结构的强化与弱化作用，控制着蠕变变形形态特征。易破坏区首先发生在样品的低密薄弱层面的薄弱区，对于单轴蠕变，在薄弱层面形成一环状低密带，然后向外扩展，最终导致整体结构的破坏；而对于三轴蠕变，在样品薄弱段的表面形成拉伸裂缝，然后向内扩展，最终导致整体结构的破坏。在单轴蠕变过程中冻土的体积随时间的发展而持续增加；三轴蠕变过程中冻土的体积随时间的发展而持续减小，仅当进入第三蠕变阶段后其体积有相对增大的趋势，但仍小于起始值。     

土体干湿循环过程中的体积变形特性研究

本文通过室内试验,研究了干湿循环过程中,土体沿不同方向失水导致裂隙沿不同方向开展时,土体应变的变形的特征。采用高精度卡尺直接量测的方法测量了膨胀土膨胀收缩后的应变变化,获得了膨胀土膨胀收缩过程中的应变曲线,试验结果表明:在干湿循环三次后土体的裂隙开始大幅的开展,但强度不会明显降低,此时土体可以看成是由强度和体积均较大的骨架颗粒组成,土体体积的增大即为团聚体间空隙增大的结果,土体在宏观上仍为强度和体积均较大的骨架结构,从而解释为何土体经多次干湿循环后裂隙不断开展但强度趋于稳定。在干湿循环过程中,无论土样沿轴向或径向失水,土样的轴向裂隙一直有较大程度的开展,而在干湿循环三次以后,土样的径向裂隙才开始大幅开展。     

降雨–蒸发条件下膨胀土裂隙演化特征试验研究

 为了解裂隙演化规律,在实验室模拟降雨–蒸发条件,开展一系列干湿循环作用下的膨胀土裂隙演化试验,记录土样干缩开裂、湿化愈合的动态演化过程。利用裂隙图像识别程序对裂隙面积率等参数进行定量分析;采用灌蜡法,观察裂隙最终形态并测量了裂隙的体积。试验结果表明：脱湿过程中裂隙发育分为缓慢→快速→缓滞增长3个阶段,其中,快速增长II阶段可完成整个裂隙发育的80%～90%;当土样基质吸力接近进气值时,土体开始出现裂隙,当含水率w接近缩限值时,裂隙发育接近停滞;干湿循环过程中,新生裂隙并不一定会在原裂隙处产生;干湿循环效应表现为：裂隙在干湿循环的作用下会逐步发育,主要体现在裂隙面积率与裂隙条数的增加,但随着裂隙发育的反复开裂、愈合使得膨胀土体结构趋于松散,拉应力势能储备逐渐降低,后期的干湿循环过程中,裂隙率、裂隙分维等形态参数会趋于稳定。灌蜡法测得裂隙体积167.8 cm3,约占试样总体积的4.8%,这一方法具有设备简单、操作性强的优势,为测量裂隙体积、观测裂隙三维形态提供了新的思路。     

裂隙膨胀土性质研究综述及展望

随着南水北调中线工程的进行,越来越多的膨胀土问题涌现出来。文章总结了国内外膨胀土的研究现状,系统归纳了裂隙对膨胀土强度、变形、渗透性质及边坡稳定的影响等研究的进展,认为裂隙对膨胀土体性质及边坡稳定有着重要的影响。针对目前鲜有裂隙量化研究的情况,强调了裂隙量化研究的重要性和必要性,并对今后的研究方向进行了展望。