循环加卸载下纤维增强泡沫轻质土变形特性

为了研究聚丙烯纤维增强泡沫轻质土的损伤变形特性,选用UNSAT非饱和土三轴仪开展50 kPa围压作用下的循环加卸载试验. 以泊松比、弹性模量提高率及弹塑性变形趋势为参数,分析不同纤维质量分数条件下聚丙烯纤维增强泡沫轻质土的力学特性和变形规律. 研究结果表明：当纤维质量分数达到0.50%~1.00%时,初次弹性模量提高率为56.88%~69.43%,纤维对泡沫轻质土内部初始缺陷的改善作用最佳;纤维增强泡沫轻质土试样的弹性模量提高率随着循环次数的增加呈先增大后减小的趋势,泊松比随着循环次数的增加而增大,在经历最初的2、3次循环荷载作用后趋于稳定直至试样破坏;随着循环次数的增加,纤维增强泡沫轻质土的轴向弹性应变与总应变之比逐渐降低,试样内部损伤变形逐渐累积.     

浅埋土体隧洞松散压力计算方法的探讨——隧道稳定性分析讲座之四

考虑到传统浅埋土体隧洞松散压力计算方法存在三个缺陷:一是模型破坏面计算范围过大;二是两侧阻滑力计算不准;三是没有考虑外界不利因素的影响。本文提出了两种计算方法避免了这些缺陷。一种是基于弹塑性理论和极限平衡理论,即采用有限元极限分析法来求解浅埋隧洞松散压力;另一种是将岩柱理论的破坏范围作了一定修改,并考虑了外界不利影响,提出了修正的岩柱理论。两种计算方法有较严格的力学依据,计算结果与实际情况更加相符,为求解浅埋土体隧洞松散压力提供了两种新的方法。     

岩土类摩擦材料空间Mohr应力圆与强度准则

 分析传统空间Mohr应力圆理论,并指出该理论不能完全反映双向受力下(即考虑中间主应力时)岩土类摩擦材料的应力状态。试验表明岩土类摩擦材料包括混凝土、岩石和土体在双向受压下(以压为正,此时?3 = 0)抗压强度大于单向受压(此时?2 = ?3 = 0)抗压强度,由此提出双向受力状态下2个主剪切平面上承载能力比单向受力状态下剪切平面上的承载能力大,其原因在于双向受力状态下的法向应力大于单向受力下的法向应力,从而使摩擦力和黏聚力增大。这表明空间应力状态下最大压应力?1随?2增大而增大,此时Mohr圆也随之增大。当?2从?2 = ?3 = 0增大至?2 =?1时,不仅2个小极限应力圆在变动,而且3个极限应力圆都在不断增大,由此建立适应双向受力下岩土类摩擦材料的空间Mohr应力圆理论。考虑上述特性,将基于传统空间Mohr应力圆理论的等强度能量强度准则发展为变强度能量强度准则,这一准则能很好地反映岩土类摩擦材料在双向受力条件下的强度特性。     

平行隧道开挖引起场地沉降的透明土模型试验研究

为了便捷现代城市交通,地铁系统普遍采用平行隧道模式。平行隧道开挖引起的场地沉降预测一般基于单一隧道工况,利用简化叠加法生成变形剖面,而没有考虑两个隧道之间的相互作用。采用透明土模型试验技术,自主研发平行隧道模型试验装置及试验方法,研究了在砂质场地上开挖平行隧道引起的地表和地层沉降特性。通过模型试验探索了平行隧道间距、土体损失率、埋深等要素对地表和地表沉降的影响规律。在此基础上,量化了土体损失率和场地沉降值间的数值关系。此数值关系可为砂质场地中平行隧道施工与设计提供参考依据,也为隧道间距初选以及埋深的初步确定提供理论支撑。     

隧洞围岩在超载和卸载状态下的破坏模式

围岩破坏模式分析是地下工程围岩稳定性分析、控制和支护设计的基础。围岩开挖是一个径向应力减小轴向应力增大的复杂加卸载过程,但当前常采用超载试验研究隧洞围岩的破坏模式。超载试验的围岩应力路径不同于加轴压卸围压路经,而围岩的应力路经是影响其破坏模式的重要因素。为了对比隧洞围岩在不同应力状态下的破坏模式,利用WE-600B型液压式万能试验机和自主设计的隧洞模型试验仪,采用相似模型试验方法,研究了隧洞围岩在超载和开挖卸载过程中的应变演化规律及破坏面发展过程。应变演化规律上,两种工况在拱底均产生一定的拉应变,而侧墙和拱腰处在开挖卸载模式下的应变增速大于超载模式,开挖卸载模式下围岩向临空面的变形速度更快,破坏更快发展。破坏面发展上,隧洞超载时,直墙两侧围岩整体剥落,剥落体保持完整,而在开挖卸载时直墙两侧围岩向临空面逐层挤压溃曲,剥落体的完整性差,可见开挖卸载路径下的围岩破碎程度更大。超载工况下破坏过程由低应力时的拱底拉裂转变为高应力时的侧墙拉剪耦合的“V”型片帮剥落破坏。两种（60%σzmax和100%σzmax）卸载工况下,破坏过程均为侧壁楔体剪切破坏和竖向张拉破坏耦合的“V”型片帮劈裂破坏。     

加筋土破坏面的模型试验与数值模拟

通过加筋土模型试验得出的破坏面与有限元极限分析法模拟的破坏面对比,试验与数值模拟表明加筋砂土破坏面形态接近平面。破坏面与水平面夹角也基本一致,验证加筋土边坡采用有限元极限分析法是可行的。加筋后破坏面与水平面的角度比加筋前大8°,表明加筋效果明显。由于黏聚力与内摩擦角的影响因素不尽相同,因此目前国际通用软件中采用的计算模型与相关参数选取还有待改进。     

隧道特征线法的修正与发展

传统的特征线法将初衬作为弹性构件,而实际隧道工程初衬变形远大于弹性变形,必然会进入塑性阶段。为此将初衬视作弹塑性材料对传统特征线法进行修正,并应用数值极限分析方法求解隧道围岩的安全系数,由此可获得严格力学计算下修正的围岩和初衬的特征曲线及其围岩压力。提出的基于强度折减数值极限分析的修正特征线法完全可以定量地解决隧道工程设计计算问题,为隧道设计提供理论基础和计算方法。