低含水率非饱和砂土抗剪强度研究

在引进附加内压力概念的基础上,将非饱和砂土中的基质吸力划分为毛细吸力和附加内压力两部分,进一步将低含水率非饱和砂土中的有效应力区分为由基质吸力引起的有效应力及由重力和其它外力产生的有效应力两部分,基此推导出了基质吸力与抗剪强度之问的关系,第一次成功地解释了关于非饱和砂土抗剪强度的Donald实验现象:非饱和砂土的抗剪强度随含水率降低、基质吸力增大而升高,但升高的速度逐渐减缓,并当基质吸力超过某一阀值时,抗剪强度开始随基质吸力的增大而下降.     

金川构造应力场对巷道工程稳定性的影响

在研究金川矿区断层产状要素与构造应力场分布规律之间关系的基础上,定义了表征矿岩和围岩中2组优势节理面剪切滑移危险程度的破坏因子,分析了矿区沿脉方向上,由主应力方向变动引起的矿体上盘围岩中2组优势节理面上破坏因子的变化过程。计算结果给出,在矿区东部,F₁产状节理面是巷道稳定的主控因素,而在矿区西部,F₁₇产状节理面有可能成为巷道稳定的主控因素。理论分析与沿脉巷道变形破坏的现场监测结果相一致。     

对“低含水率非饱和土的有效应力及抗剪强度”讨论的答复

 感谢汤连生老师于百忙之中对讨论稿“关于‘从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论’的讨论”给予的答复 ,汤老师的答复稿 (以下简称文 1)同时也对“低含水率非饱和土的有效应力及抗剪强度”一文 (简称文 2 )提出了讨论 ,现答复如下。文 1将文 2中的Ｆ1 ,Ｆ2 认为是满足Ｆ1 =Ｆ2 的一对相互平衡的力 ,从而演绎出一些结论并提出相关问题。对此回答如下 :文 1错误地认为文 2中的 Ｆ1 和Ｆ2 (注 :Ｆ1 和Ｆ2 只表示力的大小 ) 是相互处于平衡的力 ,但实际上 Ｆ1 和Ｆ2 本来就不是满足 Ｆ1 =Ｆ2 的一对平衡力。文 2图 1中 ,过两颗粒接触点并与两颗粒相切的截面用 ξ 表示     

颗粒材料结构自组织沉降细观研究

基于匀速加载状况下铁球、砾石、碎石颗粒材料结构的加压实验,应用随机理论分析了不同颗粒材料堆自组织沉降的特征,找出了反映颗粒材料结构沉降变形和自组织波动强烈程度的概率密度分布规律：碎石堆的剪阻力参数α=10.28,P（0.15）=0.216;砾石堆的剪阻力参数α=0.85,P（0.15）=0.956。提出了颗粒材料结构自组织沉降的概率模型,为预测颗粒材料结构的破坏和沉降提出了不同的计算方法。     

散粒体的自组织临界性分析

基于二维模拟实验,研究竖向荷载下散粒体中的自组织临界性,揭示细观拱效应与宏观大崩塌的变化规律,以及拱效应与材料性质的关系.散粒体中每个小自组织的临界发展过程包括自组织搭拱、拱随遇平衡和拱崩塌的动力学演化.散粒体大坍塌是众多小自组织临界发生后的力学性质由量变到质变的过程.用随机理论细观探讨一个预期失败模式的理论模型,为研究散体材料结构自组织临界性系统的可预测性及灾害预测预报提供了科学依据.     

深季节冻土区涵洞热状况分析

为分析深季节冻土区涵洞对路基及其下地基热状况的影响,建立了涵洞温度场计算模型,基于已有的试验涵洞监测数据,对比分析了所建模型的可靠性,再在该模型基础上,通过改变材料参数和模型尺寸,进行不同情况下的数值计算。结果表明：模拟季节冻土区涵洞温度场时,需要充分考虑热对流效果,忽略填土热对流效果是不合适的,考虑热对流效果的模型在定性和定量上均与现场监测情况一致;在季节性冻土区涵洞设计工作中,应该采取一些积极措施避免或减少对流传热对涵底冻深发展的影响;涵底最大冻结深度随着含水量呈三段式的变化规律：随其增大先减小,后减小速度变缓甚至冻深略有增加,最后又趋于减小;寒区涵洞内径的尺寸对涵底冻结深度方面的影响较大,而净高对涵底冻结深度方面的影响很小,可以不考虑。     

高速滑坡远程预测的块体运动模型

 基于对高速滑坡发生机理的认识及对其运动特征和堆积特征的分析, 认为滑体内部的速度和变形具有不均匀性, 且运动过程伴随着变形能的积累、释放和损耗。在此基础上, 假定滑体的运动形式是连续可变的, 建立了预测高速滑坡远程的块体运动模型。应用该模型可以模拟滑坡发生后滑体运动的全过程, 同时可预测滑坡的最大滑速和最大滑距。利用该模型对洒勒山滑坡等实例进行了数值模拟, 结果和实际基本相符。     

金川二矿区垂直矿柱的屈服破坏过程

金川二矿区2号矿体采用大面积不留矿柱回填采矿法,存在1150标高之上的采矿平面和1150标高之下的采矿平面,其间的矿体被称为水平矿柱。水平矿柱之上和水平矿柱之下,都按矿体走向从东到西划分为七个机械化盘区。水平矿柱之下靠近东部的三、四盘区的分界线上,预留了宽度约20～30 m的垂直矿柱,用来支持水平矿柱。2004年,垂直矿柱的高度已经达到50 m,矿区亟待论证未来向下采掘中是否有必要继续预留垂直矿柱。通过建立三维有限元弹塑性力学模型,模拟计算了采矿过程中水平矿柱和垂直矿柱中应力场和变形场的发展变化过程。结果显示,垂直矿柱中的塑性屈服破坏过程开始于矿柱中央,然后蔓延扩展到矿柱的顶部和底部,2005年的垂直矿柱已经基本上整体进入屈服破坏状态。根据研究结果,认为已经屈服破坏的垂直矿柱对水平矿柱和上下盘围岩的支持作用将衰减,其存在与否,不会对矿区大范围内的应力场和变形场分布规律造成显著影响,所以建议二矿区在未来开采中不再继续预留垂直矿柱。     

金川矿区原岩应力场与软弱层带构造的关系

受青藏高原持续隆起的影响,处于一对区域性共轭断层之间的龙首山断块强烈抬升。F₁深大断层为共轭断层中的2断层之一,整个矿区就位于F₁西南面的影响区域之中。龙首山断块中纵横分布着2个断层系统,因受其影响,矿区岩体中发育出2组优势节理面。对一个断层活动性较强的区域,其中的断层和岩体节理面相对于地应力场而言,应该接近临界滑移状态。根据实测的金川矿区地应力资料和实测的岩体节理面间的摩擦系数,计算给出岩体节理面间的摩擦力水平确实约等于最大静摩擦力,力学计算与地学观点取得一致,可见在金川矿区,软弱层带构造对地应力的积累程度和分布状态起着决定作用。     

低含水率非饱和土的有效应力及抗剪强度

在暂不考虑其它因素引起的基质吸力组成部分,而只考虑毛细水作用对基质吸力的贡献的基础上,引进了附加内压力概念,将基质吸力分解为毛细吸力和附加内压力两部分,进一步将低含水率非饱和土中的总有效应力区分为由基质吸力引起的有效应力及由重力和其它外力产生的有效应力两部分,基此推导出基质吸力与抗剪强度之间的关系,解释了非饱和土的抗剪强度随含水率降低、基质吸力增大而增大且相互依赖关系呈非线性等重要试验现象。