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。     

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。     

山谷型垃圾填埋场失稳模式离心模型试验研究

利用能够在超重力离心环境下旋转的模型箱,进行了山谷型垃圾填埋场离心模型试验。试验结果表明,在40 g离心加速度的条件下,前坡40°,后坡45°的填埋场在坡肩处变形较大,沿底部界面失稳的可能性较小。当模型箱转动11.6°（对应填埋体前坡51.6°,后坡56.6°,底坡11.6°）,填埋体开始出现整体滑移,随着模型箱的转动角度不断增大,整体滑移呈加速趋势,并伴随有填埋体本身的大变形,其中垂直坡底方向的变形大于平行坡底方向。当模型箱旋转2°后（对应填埋体前坡66°,后坡71°,底坡26°）,破坏模式由整体滑移变为沿填埋体内部滑移破坏。试验再现了垃圾堆体沿衬垫界面失稳过程,为山谷型填埋场衬垫界面参数取值方法提供数据支撑。基于测量数据、分析了垃圾土变形、破坏发展规律,探讨了垃圾土抗剪强度参数取值的主要影响因素。     

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。     

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．     

土的基本特性、本构关系及数值模拟研究综述

按照对土的力学行为影响的程度,将土的基本特性分为三类:基本特性、亚基本特性与关联基本特性。基本特性包括三种:压硬性、剪胀性与摩擦性,它们是土区别于其他材料的最根本特性。亚基本特性包括应力历史依存性、应力路径依存性、软化特性、各向异性、结构性、蠕变特性、颗粒破碎特性以及温度特性等等,它们通过影响三种基本特性的发展演化规律而间接影响土的应力应变关系。关联基本特性包括屈服特性、正交流动性、相关联性、共轴特性以及临界状态特性等等,它们是考虑建立土的弹塑性本构模型过程中需要关注的基本概念或基本假定。在详细论述土的基本特性及其相互关系后,又通过对非线性弹性的Duncan-Chang模型、弹塑性的Cam-clay模型及其系列UH模型、Asaoka模型、Li-Dafalias模型、Yin-Graham EVP模型以及大陆学者的诸多模型进行深入剖析,具体阐述怎样对土的基本特性进行抽象概括建立本构模型、各本构模型能分别反映哪些特性以及是通过怎样的途径实现对土的基本特性的反映。随后,又探讨了将本构模型应用于数值模拟中的诸多思考以及土工计算方面的个人体会。分别讨论了土工数值模拟的精度以及影响因素,数值模拟中本构模型的选取及参数的获得,变形计算分析中土体初始状态的考虑方法,土体破坏过程模拟分析中对应变局部化的处理,以及在土与结构的接触特性分析中解决二者位移不连续问题的建议。     

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。     

工程中典型应力路径下土的应力-应变特性分析

分别采用Mohr-Coulomb模型、修正剑桥模型和UH模型预测正常固结土在常规三轴压缩、三轴伸长和平均主应力p减小的压缩工况中典型路径下土的变形特性。Mohr-Coulomb模型为理想弹-塑性模型,屈服之前为弹性变形,屈服之后为变形无限增大的弹-塑性变形。修正剑桥模型能够较好地模拟压缩路径条件下正常固结土的应力-应变...