复杂应力条件下原状饱和海洋黏土孔压与强度特性

利用土工静力–动力液压三轴–扭转多功能剪切仪,进行了非均等固结条件下的应力控制式轴向－扭转双向耦合循环剪切试验,探讨了初始大主应力方向角、循环剪切荷载分量比值及循环应力水平对饱和海洋黏土孔压与强度特性的影响。结果表明：初始大主应力方向角对双向耦合剪切下孔压特性影响显著,随着角度的增大,残余孔压发展水平升高,同时波动孔压幅值也在增大,同时建立不同初始大主应力方向角下归一化残余孔压比与归一化循环次数比拟合关系。在固定加载路径所形成的椭圆面积不变条件下,竖向与扭转向荷载分量的比值存在某一临界值,对应此临界值,残余孔压最低。随着循环应力比的增大,波动孔压幅值与残余孔压均在增大,但高应力水平与低应力水平下孔压发展存在较大差异。此外由不同循环应力比下孔压时程曲线确定出临界循环应力比。初始大主应力方向角对动强度影响显著,随角度的增大动强度逐渐降低。动强度曲线显示循环应力比与循环剪切破坏次数的对数基本呈直线关系。     

黏土心墙水力劈裂机理的离心模型试验及数值分析

采用与原型实际心墙边界条件、受力方式相同的土柱模型,进行了离心模型试验研究,同时采用数值计算分析的方法对土柱模型的应力变形特性进行研究以分析形成心墙水力劈裂的内在机理。分析结果表明：当心墙上游侧的库水压力大于心墙的土压力时,造成了心墙的水力劈裂破坏;该破坏是由于心墙在这种应力条件下,上游侧出现了有效应力拉应力区,并进而出现拉裂裂缝后所产生的;外部水压力大于心墙上游侧土压力是决定水力劈裂发生的重要因素。     

自制砂土装样设备及其控制要素分析

土工模型试验中砂样的装样质量非常重要。为获得指定相对密度的砂样,针对福建标准砂,自主研制了一套装样设备,并进行了多组砂雨法装样的对比试验。通过对试验结果的整理分析,定量给出了砂样流速、落距及装样容器对试样相对密度的影响。分析表明,砂样相对密度随流速增大而减小,随落距增大而增大,对应不同流速和落距的组合情况,二者相互影响。同样流速和落距条件下,圆形容器成样相对密度最大,其后依次为矩形和方形容器。试验证明该套装置能成功制备均匀性较好、相对密度在0.45~0.96的砂样。     

压力型锚索锚固段应力分布及影响参数分析

采用理想弹塑性载荷传递函数关系,根据压力型锚索锚固段的受力平衡,利用锚固体、锚索和注浆体之间共同作用的位移模式,导出压力型锚索锚固段的剪应力和轴向力的分布函数。在此基础上讨论不同参数锚固段应力分布的影响。通过分析得出:(1)外部施加的预应力越大,在锚固体受力容许范围之内,其锚固效果越好;(2)通过对综合参数EA的分析得出,此参数是锚固体的力学参数和结构参数的综合,从物理意义上增加锚固段的有效直径或提高锚固段的弹性模量均可改善其锚固效果。所得结果为压力型锚索的设计和计算提供一种理论参考。     

污染物运移过程的一维数值分析

考虑填埋场中固体废弃物的生物降解效应和含水层中土颗料对污染物的吸附性,在有限深度条件下基于对流、弥散和地球化学反应等污染物运移机理,提出了填埋场污染物运移过程数值模拟的一维计算模型。进而采用半解析方法进行数值求解,通过变动参数比较分析确定了控制填埋场污染物运移过程的主要参数。具体数值计算表明:污染物在含水层中运移浓度将于某一特定时间达到峰值,随后逐渐降低。粘土垫的厚度及其渗透性、压缩粘土垫层与含水层的吸附能力是填埋场污染物运移的重要近控制参数。     

有限覆盖无单元法在多裂纹岩体

考虑基于有限覆盖的流形方法和以Galerkin插值技术为基础的无单元方法的各自优点，将所提出的有限覆盖无单元法推广应用于多裂纹岩体断裂特性等非连续问题的数值计算与分析。在简要阐述有限覆盖无单元方法基本原理的基础上，首先对含有单条裂纹的岩体进行了计算与分析，通过与其他方法的比较验证了所建议方法的有效性和合理性，进而对含有多条裂纹的复杂岩体的断裂特性及其裂纹的扩展过程进行了数值模拟与预测。     

裂隙岩体锚固止裂的数值模拟研究

 压剪应力作用的裂隙岩体其裂纹尖端附近将产生较大的塑性屈服区，从应变角度出发研究裂纹的扩展路径，应用等效应变与降温法施加锚索的预应力，依据裂纹最短塑性区距离判据对不同倾角裂纹的锚固止裂机制进行有限元模拟，比较有无预应力锚固条件下不同倾角裂纹尖端的强度因子与应变变化及裂纹面上下中节点的位移错动规律。研究结果表明：当裂纹倾角为30°～60°时，预应力锚索对岩体的加固作用明显；裂纹倾角为45°时，预应力锚索锚固影响作用最明显，此时裂纹尖端的应力、应变集中现象得到削弱，裂纹尖端附近的塑性应变梯度减小；裂纹倾角为0°，90°时，裂纹尖端的最小塑性区距离值比相应的未锚固条件下的值大，裂隙岩体预应力锚索锚固时对岩体的压缩效应远大于其剪切效应。     

考虑结构刚度效应的筏基完全共同作用体系分析

筏板基础作为软土地基上高层结构的一种重要基础形式,在工程实践中得到了广泛应用。合理考虑上部结构、筏板与地基的共同作用效应具有现实意义。然而目前大多数研究仅限于二维分析,在工程设计中所采用的常规方法尚无法考虑共同作用效应。为此,在考虑地基的弹塑性性质与上部结构及筏板的刚度效应的基础上,在对上部结构、筏板基础与地基三者所组成的共同作用体系进行整体三维空间有限元数值分析。分析结果表明:当考虑三维空间效应时,上部结构和筏板基础的刚度对基础自身内力与变形具有显著的影响,并呈现不同的特征与趋势,但是这种影响具有一定的有限性。同时共同作用所引起的次应力效应、荷载分担转移等效应在工程设计中应予以合理地反映。     

土工织物加固软土路基的非线性有限元分析

采用非线性有限元方法对土工织物加固软土路堤的效果和机理进行了探讨.通过对比计算表明: 土工织物对软土路堤的加固有明显的效果,可以使路堤的竖向沉降减小10%~20%, 侧向位移减小15%~25%; 土工织物弱化了路堤与地基之间塑性区的贯通, 并使塑性应变的数值及塑性分布区域均有所减小, 从而增加了路堤的稳定性; 加设多层土工织物时, 其对路堤体内的竖向沉降和侧向位移基本上没有影响, 但可以进一步提高路堤的安全性; 为了更好地发挥土工织物的加固效果, 土工织物应尽量布置在高应力区域.分析还表明: 传统的极限平衡分析方法很难合理地反映土工织物与土之间的变形协调关系, 较难正确地反映土工织物的受力状态及作用机理.     

饱和砂土静动力剪切特性对比分析

在相同的初始应力条件下,通过进行循环扭剪试验和单调剪切试验,对比了初始固结应力状态完全相同时,饱和砂土的静动力剪切特性的相关性。试验结果表明,在初始固结应力状态相同的情况下,单调剪切和循环扭剪过程中,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性具有密切的相关性,尽管在两种加载模式下都出现应变软化特性,但偏应力比增长均表现出硬化特性,增长模式也几乎一致,能作为静动力本构模型的物理基础。这一结果为对静力条件下的弹塑性模型进行修正和推广,从而进一步描述动荷载条件下的应力-应变特性的本构模型的建立提供了依据。