岩质边坡动力稳定性分析的几个要点

 重点讨论动荷载作用下岩质边坡稳定性的3个基本问题：(1) 动荷载作用下裂隙岩体的力学特性;(2) 边坡动力响应及安全评价;(3) 边坡加固措施(主要指锚索)在动力荷载作用下的安全性问题。在总结多年来的工作经验与研究积累的基础上,探讨边坡动力稳定性评价方法,特别是对于在地震、爆破动荷载作用下,岩质高边坡稳定性的安全评价;总结提出岩体在动荷载作用下的强度特性与研究重点;系统分析岩质边坡的动力响应;提出从动安全系数走向、潜在滑动面的动态开裂和滑移及边坡关键点的质点振动速度3个方面来评价边坡动力稳定性的思路与方法;最后就如何评价边坡预应力锚索加固措施在动荷载作用下的安全性提出科学的设计原则与评价指标。     

尾粉砂动力特性试验及数值模拟

地震作用下尾矿粉砂液化是尾矿坝灾害的主要原因之一。为研究尾粉砂动力特性,分别对不同围压和固结比的尾粉砂进行动力特性试验,分析其对尾粉砂动强度和动模量的影响。此外采用有限元软件对地震荷载作用下尾矿库的位移、地震加速度和孔隙水压力分布进行数值模拟。结果表明:尾粉砂动模量随着围压和固结比的增加而增大;尾粉砂的动强度及其抗液化能力随着围压和固结比的增大而提高;在地震作用下,位移、加速度和孔压最大值出现在尾矿库堆积坝坡面和顶部沉积滩面。     

列车动荷载下桩-土动力作用研究

结合某紧邻铁路的滑坡抗滑桩治理项目,进行现场列车振动荷载实测,利用有限元技术对列车动荷载作用下的抗滑桩-土进行动力响应分析,得出边坡各个考察点的位移、速度、加速度随输入动荷载的变化规律,据此来研究列车动荷载作用下单桩-土的动力作用。研究结果对列车动荷载作用下抗滑桩治理滑坡工程的长期安全性和耐久性分析评价提供重要参考。     

尾矿的动力应力-应变特性

对等效线性方法的各个参数的经验估计方法进行了总结,对土的最大动剪切模量、阻尼比曲线、动模量衰减曲线的影响因素和前人所做的研究进行了归纳,通过对各类尾矿动力变形特性的试验总结,得到了以尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土为代表的尾矿动模量衰减曲线,验证了用参考剪应变归一化得到不同围压下材料动模量衰减曲线的正确性,并将该方法用于尾矿,得到了高围压下尾矿的动模量衰减曲线,在不同围压下,将尾矿与天然土的动模量进行对比,得到了尾矿的一些特性。结果表明:材料在高围压状态下的动模量衰减曲线可以由低围压状态下的动模量衰减曲线将参考剪应变归一化的方法计算得到,其围压依赖性可以用参数k来表示。不同的材料对围压的依赖性不同,砂土的k平均取值为0.5,黏性土的平均取值为0.4,而对于尾矿,尾粉砂为0.4,尾粉土为0.3。     

羊拉铜矿尾矿料动力特性试验研究

以羊拉铜矿尾矿料为研究对象,按照中线法堆坝工艺要求,将羊拉铜矿尾矿砂人工配比成全尾矿、粗尾矿、细尾矿三种尾矿试样。使用DDS 70微机控制电磁式振动三轴仪,对三种尾矿砂试样进行了动强度、动本构关系、动弹模阻尼比三方面动力特性研究。确定了尾矿料的动力强度和动力参数。并探讨了颗粒组成、固结围压、固结压力比、动应力对动强度的影响。为羊拉铜矿尾矿坝在8度地震作用下的稳定性分析提供了基础资料。     

攀枝花尾矿砂动力特性实验研究

对攀枝花尾矿砂常规动力三轴试验作了介绍，确定了该尾矿砂的动力参数，并分析了影响尾矿砂动力特性的几个因素，对尾矿坝的设计和施工具有一定的指导作用。     

小打鹅尾矿库筑坝尾矿的动力学特性试验研究EI北大核心CSCD

以小打鹅尾矿库筑坝尾矿为研究对象,对尾粉砂和尾粉土2种尾矿,在自然固结和机械碾压2种密度条件下,进行动三轴试验的对比研究,获得2种尾矿的动力学特性。在动三轴试验前,对试验试样的粒度大小和颗粒形貌等进行详细测试,使研究成果更有针对性。结果显示:尾矿中黏粒组分非黏土矿物,黏粒组分的增多不能提高尾矿的动强度。不同围压下的2种尾矿的动剪应力比τ_d/σ_(3c)归一性均较好。破坏时的动孔隙水压力比μ_d/σ_(3c)随破坏振次N_f增大而增大,动应力对其的影响较小。动内摩擦角φ_d随破坏振次N_f的增加而降低,有效动内摩擦角φ'_d的变化受动孔隙水压力μ_d的影响。最大动弹性模量E_(d0)随围压和固结比的增大而增大,而最大阻尼比λ_(max)随围压和固结比的增大而有所减小。相比于尾粉砂,尾粉土的动强度与动弹性模量明显较低。机械压密后,2种尾矿的动力学特性均有所提高,且尾粉土的提高效果更为显著。     

小打鹅尾矿库筑坝尾矿的动力学特性试验研究

以小打鹅尾矿库筑坝尾矿为研究对象,对尾粉砂和尾粉土2种尾矿,在自然固结和机械碾压2种密度条件下,进行动三轴试验的对比研究,获得2种尾矿的动力学特性。在动三轴试验前,对试验试样的粒度大小和颗粒形貌等进行详细测试,使研究成果更有针对性。结果显示:尾矿中黏粒组分非黏土矿物,黏粒组分的增多不能提高尾矿的动强度。不同围压下的2种尾矿的动剪应力比τ_d/σ_(3c)归一性均较好。破坏时的动孔隙水压力比μ_d/σ_(3c)随破坏振次N_f增大而增大,动应力对其的影响较小。动内摩擦角φ_d随破坏振次N_f的增加而降低,有效动内摩擦角φ'_d的变化受动孔隙水压力μ_d的影响。最大动弹性模量E_(d0)随围压和固结比的增大而增大,而最大阻尼比λ_(max)随围压和固结比的增大而有所减小。相比于尾粉砂,尾粉土的动强度与动弹性模量明显较低。机械压密后,2种尾矿的动力学特性均有所提高,且尾粉土的提高效果更为显著。     

重载铁路过渡段路基动力响应特性试验研究#br#

掌握列车移动荷载作用下路基的动力响应特性可为路基沉降预测,状态评估提供依据。开展重载铁路过渡段路基动力响应测试,研究动位移峰值沿线路纵向及边坡方向的变化规律,分析路肩处动位移峰值的随机分布规律。研究列车动荷载作用下路基的动力响应特征,并揭示振动能量沿路基边坡的衰减规律。结果表明：列车动荷载对路基的作用具有明显的周期性,可将相邻车厢的两个前后转向架作为一个加载单元,在该加载单元的重复作用下路肩处的动位移峰值服从正态分布。重载列车动荷载作用下路基的振动频率主要分布在0~20Hz范围内,振动能量从路肩向坡脚方向衰减剧烈,基床层受列车动荷载影响显著,而基床以下路基受列车动荷载影响非常微小。分析结果有助于评估列车荷载作用下路基的瞬时及长期动力稳定性,同时为采用模型试验及数值分析手段研究路基动力响应特性时准确模拟重复列车动荷载提供了思路。     

粒径大小对非饱和尾矿抗剪强度的影响研究

尾矿库是金属矿山最大的危险源之一。而尾矿坝是尾矿库的主要构筑物,尾矿坝的稳定性与尾矿库的安危息息相关。尾矿坝主要由尾矿堆积而成。尾矿材料的抗剪强度决定了尾矿堆积坝的稳定程度。本文利用改造的土工试验仪器,在非饱和状态下,针对颗粒大小对尾矿抗剪强度的影响进行了试验分析,结果显示,非饱和尾矿的中值粒径与抗剪强度参数的粘结力呈指数函数关系,与内摩擦角呈指数函数关系;且随着中值粒径的增大,非饱和尾矿的内聚力(c)会降低,而内摩擦角(φ)却会增大。     

孔隙水压力对饱和砂的剪切模量和阻尼比的影响

本文通过动三轴进行饱和砂的液化试验,考察三种砂的剪切模量和阻尼比随孔隙水压力变化的规律。由试验可知:①饱和砂的剪切模量与阻尼比随孔隙水压力的增加而降低;②在一般情况下,剪切模量、阻尼比与孔隙水压力及剪应变幅之间的关系可分别表示为可分离变量的函数:G（u,γ）=f（u）·Gm（γ）及λ（u,γ）=g（u）·λ_m（γ）,对试验所用的三种砂已给出表达式;③在接近液化时,橡皮膜对试验结果有较大的影响,应进行修正。     

参数化分析列车运行产生的路堤–地基振动

 为预测和分析高速列车运行产生的轨道和路堤振动及波动在沿线周围地基中的传播，利用2.5维有限元方法建立了轨道、路堤和下卧层地基在移动荷载作用下的动力耦合分析模型及无路堤情况下的轨道地基模型，求解三维地基的动力响应。对高速或低速运行的列车多轮重荷载产生的路堤和地基振动进行对比分析。通过参数化分析明确轨道刚度、路堤高度、地基土的剪切波速及阻尼系数、列车速度和振动频率等参数对地基振动和传播特性的影响。给出的方法和结论可用于分析软土地基上运行高速列车时的稳定性问题和评估列车运行对周围环境的振动影响。     

高压力下尾矿砂的强度与变形特性

本文通过三种尾矿砂的三轴剪力试验对尾矿砂在高压力下的变形与强度特性进行了研究。试验表明,颗粒破坏的数量随着剪切变形和侧限压力的增大而增多,与试样的初始密度却无直接关系。在高压力下摩尔包线的形状稍弯曲,在本文试验的压力范围内（侧限压力小于70kg/cm²）,内摩擦角比在通常试验的压力下（侧限压力小于10kg/cm²）,可减小达8°～13°,比砂土在同样条件下减小得多一些。因此在进行尾矿坝稳定与变形分析时,都应考虑这种影响,即根据高压力下的试验结果,计算尾矿砂的抗剪强度、切线模量与切线油松比。文中对用低压力下内摩擦角所算得的切线模量、切线泊松比和考虑高压力下强度非线性变化计算的数值进行了比较。试验还表明,高压力下的切线泊松比,用但尼尔建议的方法进行计算与实测资料相符,用轴向应变与侧向应变为双曲线关系的假设进行计算则相差较大。     

列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基动力性态的全比尺物理模型试验

列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基的振动特性和动力荷载传递规律对高速铁路的设计和运行维护十分重要。介绍了一种全比尺的高速铁路板式轨道路基模型和可模拟真实列车荷载高速移动的分布式加载系统,最高模拟列车速度可达360 km/h。基于该模型试验平台,对中国高速列车以不同速度运行下板式轨道路基的振动和动应力特性进行了试验研究。结果表明轨道结构的振动随着车速的提高近似呈线性增加的趋势;路基结构的振动存在阶段性,列车速度低于180 km/h时振动速度增长缓慢,而后随着速度的增加迅速增大;基床表层的碎石层对振动在路基中的传播有很好的吸收作用。试验发现,尽管无砟轨道路基表面的动应力水平远低于有砟轨道,但无砟轨道路基动应力沿深度的衰减速度要缓于有砟轨道。试验进一步发现,无砟轨道路基动应力的增长模式与列车速度和土体所处深度均有关,基于试验结果提出了用于预测高速铁路路基动应力的经验表达式。     

云南粉土不同破坏标准的动强度研究

针对云南粉土,通过动三轴试验作了粉土的不同破坏标准的研究,作了应变破坏标准、极限平衡标准及初始液化标准时的动强度对比分析。结果表明:相同固结比时,不同破坏标准的动强度有差异,但随着固结比的增大,这种动强度的差异将有所减小。     

加荷频率对土体动力特性影响的试验分析

通过在不同的振动频率情况下,试验场地土的应力-应变曲线、动模量曲线和阻尼比曲线与振动频率的关系,讨论了振动频率对粘性土的动力特性的影响。结果表明:在这4种频率作用下,粘性土的动本构关系均服从双曲线模型;振动频率在应变较小时对土的动模量影响较小、在应变较大时影响较大;振动频率对于粘性土的阻尼比则具有较大的影响。     

加载频率对粘性土动力特性影响的试验研究

通过在不同的振动频率1Hz、4Hz、8Hz、10Hz情况下,研究了粘性土的应力应变曲线、动模量曲线和阻尼比曲线与振动频率的关系,讨论了振动频率对粘性土的动力特性的影响。结果表明：在这四种频率作用下,粘性土的动本构关系均服从双曲线模型;振动频率在应变较小时对土的动模量影响较小、在应变较大时影响较大;振动频率对于粘性土的阻尼比则具有较大的影响。     

地铁列车振动荷载对穿越泥水盾构泥膜渗透系数的影响

泥水盾构穿越饱和砂土地层中的运营地铁时,在地铁列车振动荷载的作用下,开挖面前方土体中会产生超孔隙水压力,从而降低泥膜承受的压力差,使泥膜回弹,渗透系数增大,进而影响开挖面稳定。通过动三轴试验,研究了不同类型砂土在地铁列车振动荷载的作用下的超孔隙水压力增长规律,并利用改进的Kozeny-Carman公式分析了其对泥膜渗透系数的影响。研究表明:地铁列车振动荷载振幅与在其作用下产生的砂土最大超孔隙水压力之间的关系可用指数函数表示;砂土中粗颗粒间的孔隙起控制作用时的最大动孔压比和泥膜最大渗透系数增大比约为细颗粒间的孔隙起控制作用时的最大动孔压比和泥膜最大渗透系数增大比的50%和60%;当动应力比不大于0.15时,振动荷载振幅的增大对最大动孔压比的增加影响并不明显;相对密实度对最大动孔压比的影响并不明显;卸荷程度相同时,轴向卸荷比水平卸荷对最大动孔压比的影响约大一倍;一般情况下,地铁列车振动荷载最大可使泥膜渗透系数增大约15倍;当泥膜渗透系数不大于7.73×10-8 cm/s时,可不必考虑运营地铁列车振动荷载对泥膜渗透系数的影响。     

Geotechnical characterization of collapsible salty sands subjected to monotonic and cyclic loadings – A case study for areas with high seismicity

Collapsible soils are typically found in arid regions and often have an aeolian or alluvial origin. In their natural states, they may have a low moisture content and cemented structure that can contribute to high strength and stiffness; however, wetting or saturation can reduce the strength and stiffness due to loss of the cementation. This paper presents a geotechnical characterization of collapsible salty sands in the highly seismic southern coast of Peru, which makes the characterization of their dynamic properties and expected response to earthquake-induced demands (e.g., liquefaction) of primary importance. The geotechnical characterization was performed on intact and remolded samples utilizing various field and laboratory tests, including oedometer, direct shear, static triaxial, cyclic simple shear, torsional resonant column, plate loading, and MASW tests. The results revealed insights on the geotechnical properties and mechanical response of collapsible soils and the effects of salt cementation. The results indicated: 1) a decreasing brittle and collapsible behaviors with decreasing cementation while maintaining consistent post-collapse residual strength; 2) oedometer and in situ plate loading tests showed a sudden increase in deformations once cementation is broken; 3) higher dilation potential of collapsible soils as compared to natural sands; 4) decrease in the maximum shear modulus due to the loss of cementation; 5) increase in the stress dependence of the maximum shear modulus with loss of cementation; and 6) a higher resistance to liquefaction for the collapsible soils, even after washing, as compared to natural sands, which may be ascribed to the more pronounced dilation potential.     

Dynamic properties and liquefaction behaviour of cohesive soil in northeast India under staged cyclic loading

Estimation of strain-dependent dynamic soil properties, e.g. the shear modulus and damping ratio, along with the liquefaction potential parameters, is extremely important for the assessment and analysis of almost all geotechnical problems involving dynamic loading. This paper presents the dynamic properties and liquefaction behaviour of cohesive soil subjected to staged cyclic loading, which may be caused by main shocks of earthquakes preceded or followed by minor foreshocks or aftershocks, respectively. Cyclic triaxial tests were conducted on the specimens prepared at different dry densities (1.5 g/cm³ and 1.75 g/cm³) and different water contents ranging from 8% to 25%. The results indicated that the shear modulus reduction (G/G_max) and damping ratio of the specimen remain unaffected due to the changes in the initial dry density and water content. Damping ratio is significantly affected by confining pressure, whereas G/G_max is affected marginally. It was seen that the liquefaction criterion of cohesive soils based on single-amplitude shear strain (3.75% or the strain at which excess pore water pressure ratio becomes equal to 1, whichever is lower) depends on the initial state of soils and applied stresses. The dynamic model of the regional soil, obtained as an outcome of the cyclic triaxial tests, can be successfully used for ground response analysis of the region.