初始相对密实度对粗颗粒土K0影响试验研究

静止侧压力系数是土体重要的力学参数,深入研究粗颗粒土静止侧压力系数有重要的理论意义和应用价值。关于初始相对密实度对粗颗粒土静止侧压力系数影响的研究几乎空白。为研究粗颗粒土在不同初始相对密实度条件下静止侧压力系数的变化规律,针对某堆石料及砂卵砾石料,利用新近研制的大型静止侧压力系数试验仪,对这两种粗颗粒土不同初始相对密实度试样进行大型静止侧压力系数试验。试验结果表明：土体静止侧压力系数随着竖向应力的增加呈减小趋势,而且这种趋势随着竖向应力的增大趋于平缓;粗颗粒土的静止侧压力系数与初始相对密实度存在线性负相关关系;土料类型对土体静止侧压力系数有一定影响,在正常固结状态下,砂卵砾石料静止侧压力系数可比堆石料大4.0%～7.5%。超固结状态下,砂卵砾石料静止侧压力系数可比堆石料大0～12.4%。通过分析堆石料静止侧压力系数试验结果,验证了笔者之前提出的静止侧压力系数与竖向应力关系式也适用于初始相对密实度不为0的粗颗粒土,并在该关系式的基础上,总结出一个能同时反映粗颗粒土静止侧压力系数与初始相对密实度以及竖向应力之间关系的经验公式。最后,利用砂卵砾石料静止侧压力系数试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。     

不同破坏准则下防渗墙安全度比较分析

为分析和评估土石坝覆盖层中混凝土防渗墙安全度,将混凝土的三维破坏准则引入有限元程序中,对某砾石土心墙堆石坝进行了有限元分析,定义了防渗墙安全度,并将三维破坏准则的安全度与单轴破坏准则结果进行了比较,研究不同破坏准则适用于混凝土防渗墙安全度分析的合理性。结果表明:单轴破坏准则和三维破坏准则得到的防渗墙安全度有较大差异,采用混凝土三维破坏准则更符合防渗墙所处的应力状态,可更充分发挥混凝土的强度;在工程中可考虑采用三维破坏准则评价混凝土防渗墙安全度。     

表面振动压实仪法测定粗粒土密度的影响因素

我国相关规范测定粗粒土最大干密度的方法之一为表面振动压实仪法,该法规定的激振时间及表面压重主要参考国外相关规范,国内这方面研究较少.采用表面振动压实仪法测定了2种粗粒土多种级配土料的干密度,研究了激振时间及表面压重对粗粒土干密度的影响规律.试验表明,在试验时间(8 min)内,粗粒土干密度和相对密度都随激振时间的增加而增大,但增幅逐渐减小;激振时间达到6 min时,干密度和相对密度基本达到最大值,趋于稳定.不同压重下的粗粒土干密度测定试验结果表明,在一定的压重范围内,粗粒土干密度和相对密度都随着压重的增加而增大,且增幅逐渐减小.     

土石坝坝坡稳定三维有限元强度折减法计算分析

应用三维有限元强度折减法对两河口土石坝进行坝坡稳定性分析,将坝体典型断面特征点竖直向与顺河向两者的合成位移矢量与强度折减系数之比作为判断坝坡破坏的标准,当其比值出现突变或达到极限值时即认为坝坡处于极限平衡状态,此时的强度折减系数即为坝坡的安全系数。利用临界破坏状态时坝坡的位移矢量等值线图来研究潜在的滑动面的位置及形状。分析表明:强度折减法计算得到的坝坡稳定安全系数比条分法略小,利用坝体典型断面特征点处的竖直向与顺河向的合成位移矢量的变化趋势作为坝坡破坏标准,物理意义明确,结果可靠。同时,在一定范围内,施工荷载分级越多,坝坡稳定安全系数相应增大;蓄水分级越多,对坝坡的稳定越有利。     

变形参数对土坡稳定安全系数的影响

利用有限元极限平衡法对土坡在不同变形条件下稳定性的变化规律进行研究。对3种不同填筑情况、不同土质的土坡进行稳定性计算分析,土体本构模型分别采用线弹性模型和邓肯-张E-ν非线性弹性模型。计算中,分别变化了土体的弹性模量(或参数K)、泊松比(或参数G)以及内摩擦角。结果表明:变形参数对土坡稳定安全系数有一定影响,弹性模量对土坡稳定安全系数几乎没有影响,而泊松比对土坡稳定安全系数影响较大;考虑变形影响的有限元法用于土坡稳定性分析具有一定优势。     

砂卵砾石料强度及变形大型三轴试验研究

对不同相对密度的双江口心墙坝覆盖层砂卵砾石料,进行了各向等压固结排水剪切试验,研究了相对密度对砂卵砾石料的强度及变形性质的影响,结果表明:砂卵砾石料的线性强度指标Ф及非线性强度指标Ф0、△Ф均随相对密度Dr的增加而增大,且Ф0及△Ф与Dr之间均存在良好的线性关系;随着相对密度的增加,试验得到的砂卵砾石料的体变(压缩)量减小,而剪胀性则增大;砂卵砾石料的割线模量及破坏时的泊松比均随相对密度的增加而增大。根据试验数据总结了割线模量E1与Dr、围压σ3之间的关系式,以及破坏时的泊松比V1f与相对密度Dr、围压σ3之间的关系式,据此可作为砂卵砾石变形大小的判断标准。     

超大超长群桩基础沉降有限元分析

超大超长群桩在大跨桥梁和高层建筑中得到广泛的应用.本文以某长江大桥超大超长群桩基础为例,用三维有限元法分析了群桩基础的沉降特性.地基采用理想弹塑性模型,桩身混凝土用线弹性模型模拟,桩-土界面设置了有厚度的薄单元.假定不同大小的地基土弹性模量,分析桩顶沉降规律,研究桩顶沉降、桩身及桩底土层压缩量之间关系.同时,分析了平均桩顶沉降、平均桩顶轴力以及土体弹性模量三者之间的关系.     

水泥砾质土渗透特性试验研究

为研究水泥砾质土渗透特性,改进了常规三轴试验装置,并在该装置上进行了水泥砾质土三轴渗透试验,分析了水泥掺入比、掺砾量、压实度和渗透压对水泥砾质土渗透特性的影响。研究结果表明:水泥砾质土的抗渗性能随水泥掺入比的增加而得到较大幅度的提高;当掺砾量在30%~50%范围时,水泥砾质土的渗透系数在10~(-7) cm/s数量级,且满足土石坝心墙抗渗要求;相同掺砾量下,水泥砾质土渗透系数随着压实度的增加而降低,尤其是压实度≥98%时,其抗渗性能得到大幅度提高;在相同应力状态下,水泥砾质土渗透系数k_(20)与渗透压力比P(渗透压力p/大气压力pa)符合双曲线模型,且该双曲线可转换成P/k_(20)与渗透压力比P之间的线性关系。该研究成果为水泥砾质土应用于高土石坝心墙提供科学支撑。     

某渣库扩容对邻近铁路路基变形影响分析

为了研究云南邱家梁子磷石膏渣库二期扩容工程对渣库东侧贵昆铁路路基变形的影响,使用河海大学岩土工程研究所研制的 BCF 平面有限元软件对渣库东侧的2个典型断面分别进行二维有限元应力变形计算,分析了渣库及地基的应力变形与稳定性。计算模拟中,土体采用邓肯-张非线性本构模型。结果表明：由于铁路路基位于强度较高的灰岩区域,渣库扩容引起的铁路路基变形极小,不会影响铁路运行。论证了设计方案的可行性和合理性,为工程施工安全提供一定的保障。     

缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律试验

准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K₀对分析以及设计土石坝等岩土工程有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在,室内试验结果往往无法正确反映原级配粗颗粒土静止侧压力系数。为研究分析缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律,找出消除其影响的方法,利用自行研制的大型K₀测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行了大量K₀试验。通过改变试样的颗粒最大粒径、缩尺方法,相对密实度等初始条件,研究了不同密实度条件下粗颗粒土静止侧压力系数随级配的演化规律。试验结果表明：相对密实度及缩尺方法不变时,粗颗粒土静止侧压力系数会随着颗粒最大粒径的增加而显著减小,因此,缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响无法忽略;缩尺方法对粗颗粒土静止侧压力系数有一定影响,相对密实度及颗粒最大粒径相同时,采用等量替代法缩尺后试样静止侧压力系数值最小,因此,采用等量替代法缩尺可减小缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响;相比颗粒最大粒径,相对密实度对粗粒土静止侧压力系数的影响更为显著,相对密实度越大的土样,颗粒最大粒径对粗粒土静止侧压力系数影响更明显。基于静止侧压力系数试验结果及前人的研究,建立根据室内试验结果反推现场粗颗粒土料静止侧压力系数的公式,以消除缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响。最后,利用K₀试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。