M—S法在非连续岩土体大变形数值模拟中的应用

阐述了一种适用于非连续岩土体大变形计算的有限元方法－－M－S法，介绍了M－S法的原理和计算公式以及大变形问题的计算方法，最后给出了一个计算实例，验证了该方法的有效性。     

工程硕士研究生培养中应用案例课程研究

案例课程教学以理论与实践结合为着力点,旨在解决理论知识和实际工作脱节的问题。案例课程教学符合工程硕士培养目标,是现阶段工程硕士教育改革重要方向。以河海大学地质工程专业工程硕士案例课程为例,探讨了案例课程建设、实施,并给出案例教学进一步改进的建议。研究表明,案例教学法作为一种与工程硕士相适应的教学模式,能够有效调动研究生学习积极性,促进研究生思考,提升学习成效;同时又是一个具有启发性、开放性和互动性的学习过程,需要教师和研究生相互配合、共同努力完成。案例教学法需从加强教师科研素养、丰富教学案例类别、甄选典型实用工程案例、加强师生互动和完善研究生评价机制五个方面进行改进。     

高分子聚合物-剑麻纤维复合加固砂土抗压特性试验研究

针对砂土容易引发工程地质灾害问题,选用聚氨酯高分子聚合物和剑麻纤维复合加固砂土,对不同固化剂含量和纤维含量复合加固砂土的无侧限单轴抗压特性进行了评价,并运用电子显微镜（SEM）分析了复合加固砂土的微观力学机理。随着固化剂含量和纤维含量的增加,砂土的弹性模量、抗压强度和韧性均显著提高,试样破坏形态随纤维含量的增加由"花瓣状"向缝合线状过渡。聚氨酯通过提高土-土/纤维互锁力、土-纤维黏结力和土-纤维摩擦力,增强了纤维的加筋效果。     

上覆堆载对既有排水隧洞衬砌及围岩应力和变形的影响规律研究

该文以云南柳树箐尾矿堆积坝下伏的排水隧洞为研究对象,通过Flac3D数值模拟软件建立了堆载与排水隧洞的三维模型,运用极限平衡原理研究了分级堆载时下伏地层中排水隧洞主洞衬砌和围岩的应力变化规律及衬砌的变形特征。结果表明:隧洞衬砌和围岩应力随上覆堆载高度的增加而增加,且隧洞侧壁衬砌应力增长速率远大于隧洞顶拱衬砌增长速率,最大主应力方向发生改变,应力在隧洞侧壁集中,形成应力拱效应;堆填影响下的隧洞围岩应力重分布范围主要集中在一倍洞宽范围内,在一倍洞宽范围外,应力集中效应逐渐减弱;随着堆载高度的增加,隧洞衬砌的变形也随着增加,且上部位移较两侧增长快,产生不均匀变形。分析结果表明虽然高填方堆载对隧洞衬砌和围岩应力与变形有较大影响,但目前衬砌仍处于较稳定状态。     

聚氨酯聚合物/剑麻纤维改良砂土剪切特性研究

为研究聚氨酯聚合物-剑麻纤维-砂土复合材料的剪切特性,本文采用直剪试验分别研究了砂土密度、剑麻纤维含量以及聚氨酯聚合物含量三种条件对于砂土复合材料剪切特性的影响。试验结果表明:砂土复合材料的剪切性能随着砂土密度的增大而增大;随着剑麻纤维含量的逐渐增大,各聚氨酯聚合物含量的砂土的剪切性能总体上先增大后减小;2%~3%的聚氨酯聚合物加固砂土的效果最优。聚氨酯聚合物和剑麻纤维与砂土混合后,松散的砂土受到物理和化学的共同作用,其中聚氨酯聚合物在砂粒之间形成的固化膜使得砂土连接成为一体,且剑麻纤维的加筋作用,在土体内部形成三维空间结构,从而最终使得复合材料具有良好的抗剪强度特性。     

一种非传统高分子粘结剂改良黏土的强度试验研究

通过室内无侧限抗压强度试验和直接剪切试验研究了不同浓度粘结剂对黏土强度的影响。试验结果表明,粘结剂的加入可以提高黏土体的强度。改良后,黏土的无侧限抗压强度和黏聚力随养护时间的增加均有提高;当养护时间一定时,随着粘结剂含量的增加,黏土的黏聚力和无侧限抗压强度也随之增加,当浓度增加至3%时,黏土的无侧限抗压强度相比2%浓度添加量出现下降。     

有机复合客土基材接触面剪切力学特性试验

为研究高分子材料和接触面粗糙度对土-岩接触面剪切力学性能的影响，设计预制混凝土模块作为岩面相似材料，开展一系列改进型直剪试验，分析高分子材料和接触面粗糙度的影响规律，并结合扫描电镜试验深入揭示高分子材料的改良机制。结果表明，高分子材料主要通过提高黏聚力极大地改善基材土和接触面的剪切力学性能，掺量2%的基材试样黏聚力达41.76 kPa,提高了约3倍。掺量2%的不同接触面试样黏聚力提高了2～7倍；增大接触面粗糙度主要通过提高黏聚力增强接触面剪切力学性能，粗糙度为6.5 mm的不同接触面间黏聚力提升幅度为12.27～23.77 kPa,提高了0.4～3.9倍；对于平坦接触面和粗糙接触面，高分子材料对剪切性能的强化表现为两种不同模式；高分子材料与接触面粗糙度对接触面的剪切性能具有协同强化效应。     

不同固化剂含量改良砂土力学特性数值模拟

对不同固化剂含量条件下的改良砂土进行室内无侧限单轴压缩试验,利用颗粒流数值模拟软件建立对应数值模型并进行数值模拟试验。通过研究不同固化剂含量下试样在不同加载阶段的微观破坏机理,发现固化剂的含量显著影响试样的抗压强度、抵抗变形能力以及试样破坏的宏观模式。随着固化剂含量的增加,试样的峰值强度、弹性模量均增大,而峰值应变减少。根据微观裂隙、接触力链及颗粒位移场的发育演化过程可以看出,随着固化剂含量增多,试样容易出现应力集中现象,发生局部破坏,破坏面由整体贯穿逐渐变为局部压碎破坏,破裂后力链弯曲程度由大逐渐变小,颗粒位移方向由紊乱分散逐渐均匀有序,试样的破坏模式由拉剪复合型破坏为主过渡到剪切破坏为主。     

XYY型生物聚合物改良黏土抗开裂及抗冲刷特性研究

为探究XYY型生物聚合物改良黏土抗开裂及抗冲刷特性，进行若干开裂及冲刷试验。试验结果表明：在干燥条件下，随着生物聚合物的掺入，试样的抗开裂特性明显改善，生物聚合物的掺入增强了土体的抗拉强度，使其大于试样因干燥脱水而产生的张拉应力，试样随生物聚合物掺量的增加由发生开裂转变为脱水聚缩，且试样残留的含水率随生物聚合物掺量的增加而增加，XYY型生物聚合物的掺入增强了土体的保水性。素土试样在冲刷后，发现明显的冲蚀破坏痕迹，冲刷率达49.56%，而生物聚合物改良土冲刷后结构仍较为完整。当生物聚合物掺量达2.0%时，试样的冲刷率仅为0.81%，说明生物聚合物改良后黏土拥有良好的抗冲刷效果。同时微观机理分析得出，XYY型生物聚合物可以有效填充黏土颗粒间的空隙，使其结构更加紧密，能有效改良黏土的抗开裂和抗冲刷特性。