膨胀土自然边坡吸力和饱和度量测

为查明非饱和膨胀土边坡中吸力和饱和度(体积含水量)的变化和规律,以及降雨对吸力和饱和度的影响。在湖北襄樊某高速公路旁的天然边坡设立观测井,并埋设热传导探头和含水量探头,进行了为期2 个月的观测。通过精度较高的多项式的拟合获得的土-水特征曲线,得出进气值和残余饱和度对应的基质吸力。根据土-水特征曲线,获得非饱和土的渗透系数,为工程设计提供了必要的参数,同时解释了非饱和膨胀土的吸力随深度变化的规律和原因。     

反复拉伸加载下钢筋力磁耦合效应

为探究钢筋的力磁耦合特性,开展反复拉伸试验,研究了钢筋应力σ、应变ε与漏磁强度法向分量B_Z之间的关联,引入了“应力变化参量”σ_N与“漏磁强度变化参量”B_N.结果表明：钢筋反复拉伸过程中ε值与B_Z值均具有可逆性,且应变幅的增大使得B_Z变化速率减小;σ与B_Z的波动周期相同,波动方向相反;不同反复拉伸阶段下应力幅与漏磁强度变化率的比例关系一致,且相对偏差率小于9.40%;σ_N与B_N呈线性关系,拟合直线斜率接近1.000,表明应力幅变化率与漏磁强度变化率相对等;仿真分析与试验结果吻合.     

根土复合体依赖根系含量的力学特性及非线性破坏准则

为研究植物根系对根土复合体力学特性的影响,开展不同根系含量下的根土复合体三轴试验,分析了根土复合体依赖根系变化的力学特性,建立了根土复合体非线性破坏准则。研究结果表明：根系通过提供抗拉能力来提高土体抗剪强度,根主要影响土体黏聚力,对内摩擦角影响较小;当根系含量为0.36%时,黏聚力增加了64.91%;主应力差随应变的增加显著,当轴向变形>2%时,主应力差变化缓慢;试样破坏时表现为剪胀破坏,产生纵向裂缝;随着围压的增大,根土复合体破坏的剪胀效应减弱;初始切线模量随围压及含根量的增大而增大;根土复合体破坏应力比最大值为0.99,最小值为0.63;基于含根量的变化,非线性强度破坏准则反映了根土复合体的破坏特性,破坏包络线在低围压下表现为非线性,高围压下为线性,线性与非线性变化的临界应力与围压的大小有关。     

南江县古坟坪滑坡降雨入渗观测与稳定性分析

为研究降雨条件下浅层土质滑坡的入渗规律及其对稳定性的影响,以南江县古坟坪滑坡为例,对该滑坡区及其邻近区域开展了不同深度体积含水率和基质吸力监测。结合实时降雨量资料,分析降雨条件下坡体内部的含水率和吸力的动态变化过程,并基于无限边坡模型开展坡体稳定性计算。结果表明:2^#监测点位于滑坡邻近区域,初始体积含水率随深度的增加而减小,但滑坡区后缘存在基岩汇水点,导致1^#监测点初始体积含水率随深度的增加而增加;1^#监测点基岩面处存在入渗的优势通道,降雨时基岩面处体积含水率最先响应;降雨过程中稳定性系数随着深度的增加不断减小,最危险的滑动面处于基岩面,但是现阶段滑坡处于稳定状态,稳定性系数>1。通过对滑坡体入渗规律和稳定性的分析,可为该类典型滑坡的预报预测、危险性评估及灾害治理提供科学的理论依据。     

非饱和土的变形与渗流耦合的一维解析分析及参数研究

一维的渗流和变形耦合的解析解通过Fourier积分变化获得。指数函数可用来表达水力传导率和孔隙水压力的关系,及土水特征曲线。此解析解考虑了任意初始的孔隙水压力分布和流量边界条件。解析分析表明,渗流和变形耦合对非饱和土中水的入渗产生重要的影响。在渗流的早期阶段,耦合与非耦合情况下的差异随着时间变化显著;随着趋近于稳定状态,这差异逐渐消失。进一步分析了耦合解的各个参数的影响。降雨强度与渗透系数的比值(q/ks)对耦合的渗流和变形产生较大的影响。耦合与非耦合之间的差异与去饱和系数(desaturation coefficient)有关。     

非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合分析

为了有效地分析非饱和成层土的水—力耦合问题,基于非饱和土有效应力原理和渗流理论,考虑降雨过程中双层土孔隙特征及渗透性随应力的动态变化特点,建立了非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合模型,利用Flex PDE软件编制计算程序,对一典型双层土降雨入渗模型进行了分析。结果表明,在雨水入渗过程中,上粗—下细型土的分界面处会出现较大的孔隙水压力变化,且耦合、非耦合情况差异明显;上细—下粗型土可不考虑入渗过程中水力的耦合效应;对于上粗—下细型土,短历时强降雨在土层接触带会产生较大的孔隙水压力突变。     

改进的Picard法在非饱和土渗流中的应用研究

Richards方程广泛应用于非饱和渗流的数值模拟以及其他相关领域。在数值求解中,可以采用有限体积法进行数值离散,进而采用Picard方法进行迭代求解。然而,为了获得可靠准确的数值解,通常均匀网格的空间步长是很小的,特别是在一些不利的数值条件下,比如降雨入渗于干燥土壤中,这往往使得迭代过程耗时,甚至不收敛。因此,结合Chebyshev形式的非均匀网格,提出了一种基于非均匀网格的两层网格校正法的改进Picard迭代方法（NTG-PI）。通过3个非饱和渗流算例,并与传统方法和解析解对比,对改进方法的数值精度、收敛率和加速效果进行了验证。结果表明,相对于传统的Picard方法和自适应松弛Picard方法,提出的方法 NTG-PI可以在较少的离散节点数下获得较高的数值精度,以及较高的计算效率。该方法可以对非饱和渗流的数值模拟提供一定参考。     

考虑T应力下受压岩体水力压裂特性分析

自然状态下岩体多处于受压状态,分析受压岩体水力压裂性质对于完善和发展水力压裂技术有着重要意义。基于线弹性断裂力学的基本理论,对受压岩体水力压裂性质开展研究,通过最大周向应变准则,考虑裂隙尖端非奇异项即T应力的影响,推导出闭合和非闭合状态下临界水压和临界起裂角计算式。将该计算式用于某岩石水力压裂工程实例计算,所得计算值与实际值较为吻合。最后分析了闭合和非闭合情形下泊松比和侧压力系数对临界水压和临界起裂角的影响。该文研究可为实际水力压裂技术提供一定的理论参考。     

"土力学"教学的实践创新与探索

"土力学"是岩土工程的理论基础,是一门非常重要的专业基础课."土力学"教学的内容和模式等应与时俱进,以满足创新型人才培养的时代需求.借助多种教学模式,培养学生学习的兴趣,调动学生的积极性,同时加强实践教学,训练学生解决实际问题的能力.通过开设综合性实验,组建科研创新团队等方式,培养并提高学生的创新能力.     

降雨条件下双层土坡的模型实验研究

针对降雨入渗非均质土坡的稳定问题,建立双层边坡模型进行人工降雨实验,对坡体进行含水率和孔隙水压力监测,得到了非均质土坡在降雨条件下含水率和孔隙水压力更真实的变化。基于模型实验结果的分析,得出变化规律如下:①坡体渗流趋于稳定时,含水率、孔隙水压力不仅和深度有关系,而且也与土体物理性质有关。这与均质土坡的渗流状态明显不同;②坡体含水率、孔隙水压力在降雨过程中,响应时间随深度增大而增大。雨后过程中,下层土体含水率、孔隙水压力降低速度大于上层;③相同雨强条件下,坡体含水率和孔隙水压力随降雨历时而不断增大。降雨强度越大,坡体的孔隙水压力和含水率响应时间越早,但在坡体浅表层这种时间效应不明显;④对于降雨过程中能达到稳定渗流状态的土坡,前期降雨量主要影响降雨过程中含水率和孔隙水压力的变化。研究成果为降雨入渗条件下非均质非饱和土边坡的稳定分析提供了依据。