考虑颗粒破碎特性的机场高填方变形与稳定性分析

近年来,中国西南山区的机场高填方建设进入快速发展阶段,具有良好工程特性的堆石料等粗粒土广泛应用于高填方。机场高填方内部应力较高,粗粒土等填筑材料会产生颗粒破碎,分析颗粒破碎特性对高填方变形和稳定性的影响具有重大工程意义。使用离散元颗粒流法对高填方建立数值模型,采用强度折减法模拟了高填方的变形演化过程,利用Russell和Muir Wood颗粒破碎准则,对颗粒破碎和颗粒不破碎两种情况分别进行了离散元的数值模拟分析,对比研究了考虑颗粒破碎对高填方变形和稳定性的影响。研究结果表明:粗粒土颗粒破碎后产生的小颗粒将滑移充填颗粒间的空隙,使高填方变形量增加,高填方土体的抗剪强度降低,进而使高填方的安全系数降低,严重影响高填方的稳定性。     

冻土中气态水迁移及其对土体含水率的影响分析

现有文献几乎尚未系统分析冻结条件下气态水对不同土性含水率的影响。基于热力学平衡理论及水热耦合理论,提出了未冻水含量和冰体积分数的计算方法,建立起新的耦合模型。该模型中最大未冻水含量和冰体积分数仅与水力参数和温度有关,具有明确的物理意义,与砂壤土的冻结试验结果对比也验证了新模型。模型分析结果表明:冻结条件下的气态水迁移主要受温度势而非基质势的作用,粉土和砂土中的气态水迁移是不能忽略的,而黏土中几乎没有气态水迁移;初始体积含水率、冻结温度、冻结时间及地下水位高度等都会对气态水的迁移有影响。总的来说,气态水对于粉土等冻胀敏感性土,即使较小的水分增加仍然能够产生显著冻胀,因此实际工程必须重视气态水的作用。本文分析加深了对"锅盖效应"的理解,也验证了"锅盖效应"通常发生在覆盖层下的粉土区域,而非砂土或黏土。     

土体的“锅盖效应”

通过对西部某机场道面产生不均匀沉陷问题的分析,发现机场建成后出现病害的原因之一是土的"锅盖效应"。在对土的"锅盖效应"形成机理分析的基础上,指出:即使在干旱低水位地区,"锅盖效应"也可引起地表隔气层下土体含水量升高,从而导致该类场地出现不均匀沉降和冻胀等灾害,这种地质现象应引起高度重视。     

地基承载力的广义强度安全系数

基于太沙基假定的地基滑动面 ,分析了地基土单元的平面应变应力状态 ,并引入SMP三维强度准则和变换应力空间 ,将变换应力空间内等平均主应力条件下的强度包线半径与偏应力半径平均值的比值定义为广义强度安全系数。通过工程实例 ,解释了地基承载力安全系数和广义强度安全系数的相互关系。     

土的动力本构关系的新探讨

饱和砂土在动力作用下，其主应力轴的旋转，剪切胀缩性及不排水条件下的土性弱化等特性对其动变形的发展具有重大影响。本文建立了考虑上述诸因素的土的二维动力构新模型。用本模型进行实算并与试验结果相比较符合良好。     

剪胀K-G模型及其有限元数值分析

建议了一个非线性弹性剪胀K -G模型 ,即通过变换应力法将SMP破坏准则简单地引入切线剪切模量Gt中 ,使其能反映中主应力σ2 对土体变形强度的影响 ,并通过在切线体积模量Kt中耦合一个反映剪切过程的系数的方法来考虑土的剪胀性。用该模型较好地预测了粘土、砂土的三轴压缩、三轴伸长与平面应变试验结果 ,并用其进行了挡墙土压力的有限元分析计算 ,计算结果与模型试验结果基本吻合。     

变换应力三维化方法在清华模型中的应用

空间滑动面破坏准则是描述三维应力状态下土体剪切屈服和破坏特性的最好的破坏准则之一;清华模型作为三维弹塑性模型在国内有一定的影响。采用变换应力方法将空间滑动面破坏准则和清华模型结合起来,使其得到合理三维化,简单且易于理解,不增加任何新的参数并能合理地描述土体在一般应力条件下的力学特性。     

饱和结构性K0固结黄土试验研究

在侧限高压固结仪、常规三轴仪上,对饱和结构性K0固结黄土进行了大量的试验,同时,结合重塑土作了平行对比试验研究,通过整理分析各试验结果,得出了饱和结构性K0固结黄土的变形和强度特性,从而为建立考虑土的结构性的本构模型提供了试验依据.     

饱和结构性Ko固结黄土试验研究

在侧限高压固结仪、常规三轴仪上,对饱和结构性Ko固结黄土进行了大量的试验,同时,结合重塑土作了平行对比试验研究,通过整理分析各试验结果,得出了饱和结构性Ko固结黄土的变形和强度特性,从而为建立考虑土的结构性的本构模型提供了试验依据．