压实黄土状填土抗剪强度指标的影响因素探讨

黄土因特殊的工程特性长期为众多科研人员研究,但黄土状粉土压实后的力学性能涉足较少。对山西吕梁某地压实黄土状粉土进行24组直剪试验,得到了不同含水率和干密度条件下的抗剪强度指标。通过对抗剪强度指标c、φ的变化趋势进行统计分析,得到了压实黄土状粉土抗剪强度指标随含水率和干密度变化的线性趋势方程,讨论了含水率和干密度对压实黄土状粉土抗剪强度指标的影响。结果表明:含水率不变时,压实黄土状粉土的c、φ值均随干密度的增加而增大;干密度不变时,c、φ值均随含水率增大而减小。     

双重孔隙介质的抗剪强度及弹塑性有限元分析

考虑裂隙的连通率、间距、孔隙基质和裂隙材料在表征单元(REV)中的体积分数,认为双重孔隙介质的黏聚力Nc及内摩擦角Nφ是随方向变化的,从而进一步完善相应的确定方法,并证明所建立的Nc,Nφ计算式是合理的。在独自开发的二维弹塑性有限元程序中引入求得的Nc,Nφ,针对一个断面为矩形的地下洞室,拟定岩体中裂隙的连通率及间距不同的2种情况,进行数值模拟,考察围岩中的变形、应力和塑性区的分布与变化。所得结果显示:随着岩体裂隙连通率的增加,岩体的破碎程度变严重,黏聚力和内摩擦角下降,围岩中位移增大,主应力等值线发生明显变化,塑性区加速扩展,并且位移、应力和塑性区的分布由对称变为不对称,围岩的各向异性表现越发显著;而随着裂隙间距的变大,围岩的动态与裂隙连通率增加时正好相反。     

不同改良材料对膨胀土工程性能影响的对比试验

以石灰、水泥、粉煤灰、风化砂四种材料改良同一种膨胀土,掺入不同的比例后,进行室内试验研究。试验表明:四种材料的掺入均能改善膨胀土的抗剪强度,其中掺水泥能大幅度提高膨胀土的黏聚力和内摩擦角;其次,掺石灰也能显著提高膨胀土的抗剪强度指标;掺入风化砂和粉煤灰后,膨胀土的黏聚力会有所下降,内摩擦角会随着掺量的增加,先逐渐增大后缓慢降低。掺入这四种材料均能有效改善膨胀土的膨胀特性,从对有荷膨胀率的影响效果来看,掺石灰对抑制膨胀效果最好,其次是水泥,而后是粉煤灰和风化砂。     

不同改良材料对膨胀土工程性能影响的对比试验

以石灰、水泥、粉煤灰、风化砂四种材料改良同一种膨胀土,掺入不同的比例后,进行室内试验研究。试验表明:四种材料的掺入均能改善膨胀土的抗剪强度,其中掺水泥能大幅度提高膨胀土的黏聚力和内摩擦角;其次,掺石灰也能显著提高膨胀土的抗剪强度指标;掺入风化砂和粉煤灰后,膨胀土的黏聚力会有所下降,内摩擦角会随着掺量的增加,先逐渐增大后缓慢降低。掺入这四种材料均能有效改善膨胀土的膨胀特性,从对有荷膨胀率的影响效果来看,掺石灰对抑制膨胀效果最好,其次是水泥,而后是粉煤灰和风化砂。     

含石量与含水率对土石混合体抗剪特性研究综述

土石混合体因其本身具有碎石和土的二元要素的特性,是一种介于均质土体和碎裂岩体之间的特殊的工程地质材料,对其工程特性研究尤显重要。首先对土石混合体的组成结构和定义进行了总结,分析了含石量与含水率对于土石混合体抗剪特性的影响。整合多组试验数据,发现随着含石量的增大,抗剪强度、内摩擦角、黏聚力呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角变化幅度较小,黏聚力经历减小-增大的变化过程;高含石量时黏聚力先增大后减小,预测在(0.6～0.7)w_p之间取到最大值,低含石量时内摩擦角先增大后减小,预测在(0.6～0.8)w_p之间取到最大值,黏聚力达到最大值时,含水率可能介于塑限与液限之间。对土石混合体的抗剪特性进行探索,以期服务于工程实践。     

考虑法向应力与岩石强度的加锚节理岩体剪切力学模型研究

为分析法向应力和岩石强度对锚杆锚固效应的影响规律,选取红砂岩、石灰岩、玄武岩3种代表性岩石开展加锚节理岩体直接剪切试验,基于试验结果,根据静定梁理论和最小余能原理,建立考虑岩石结构效应和等效剪切面积的加锚节理岩体力学分析模型,并结合理论计算公式,分析不同锚固角下岩石强度对锚杆轴向力和剪切力的影响规律。研究表明：锚杆的锚固效应在宏观上表现为增加节理面的当量内摩擦角和黏聚力,且岩石强度越大,锚杆对节理面剪切强度的贡献值就越大。与试验数据和已有分析模型对比分析表明,理论模型的计算值与试验结果更为吻合。通过计算分析可知,随着锚固角的增加,锚杆轴向力对节理面剪切强度的贡献度逐渐减小,剪切力对节理面剪切强度的贡献度逐渐增加,并且锚杆最佳锚固角在50°～70°范围。     

关于水压率理论与有效应力原理的几个问题

近几年来多位学者以若干试验成果或者不同形式的推理、证明为据,在水压率理论和有效应力原理的讨论中,都把水压率理论视为对有效应力原理的推翻或否定,均认为有效应力原理适用于黏土。对这些试验成果和推理、证明进行了分析并提供若干有效应力原理不能解释而水压率理论能够解释的现象。分析结果表明:基于相关试验成果不能得出孔隙水压力按水体水压强理解的有效应力原理适用于黏土的结论;相关推理证明存在着错误。此外,还指出了另外几种观点的错误所在。     

上海浅气层工程危害机理试验研究

1　前　　言 由于地质条件复杂 ,上海地区近年来在大规模开发利用地下空间的过程中遇到了许多难题 ,高孔压浅气层问题就是其中之一。浅气层中高压孔隙气的存在增加了土层的压缩性 ,降低了土层的稳定性 ,而且气体一旦释放会引起浅气层和相邻土层的剧烈扰动 ,严重威胁到地下工程的安全施工与运营。在上海开发利用地下空间的建设中 ,由于浅气层气体释放而引发的工程事故已有多起 ,引起了有关部门的重视[1,2 ] 。然而由于对浅气层气体释放后土体变形规律不甚清楚 ,防治效果不够理想。为此有必要对其进行深入的研究。2　上海浅气层产出分布规律概述上海地区浅气层在嘉定至奉贤一线 (原古海岸线 )以东广泛分布 ,主要发育     

兰州马兰、离石压实黄土抗剪强度影响因素探讨

抗剪强度是压实黄土的重要力学指标,在不同压实和含水状态下,土体的抗剪强度存在明显差异。对兰州青白石马兰、离石压实黄土进行了直剪试验,得到不同压实度和含水率下的黏聚力和内摩擦角,探讨了含水率和压实度对压实黄土抗剪强度的影响。结果表明：黏聚力随压实度的增大而增大,且离石黄土增大幅度大于马兰黄土;含水率小于最佳含水率时黏聚力随含水率的增大略有增大,当含水率大于最佳含水率后黏聚力随含水率的增大反而急剧减小;离石黄土和马兰黄土内摩擦角均随压实度增大而增大、随含水率增大略有减小。     

从岩土工程设计理念谈土力学教学中概念理解上的难点与问题

中国岩土工程设计规范的建议方法与世界其他国家和地区差异很大,这使得中国岩土工程企业难以开展境外岩土工程项目的咨询、设计与监理的竞标,也制约了中国岩土工程的发展。为了解决这一关键问题,除了要开展相关标准与系统的整合研究外,关键仍在做好岩土工程专业人才工程设计思维逻辑的培养。为此,从岩土工程设计理念——容许应力设计法着手,以土力学教学的视角讨论安全系数的取值问题,并以地基承载力与边坡稳定分析的计算原理为例,探讨中国现行规范建议方法的不足之处,并提出相应的改进建议,以期能为岩土工程专业人才的培养提供新的借鉴与思考。     

求解三维均质边坡安全系数的稳定性图表法研究

边坡稳定性图表为初步评价边坡的稳定性提供了一种简单但却行之有效的途径。针对现有三维稳定性图表主要是基于极限平衡法和极限分析法提出的不足,采用基于场变量的有限元强度折减法,建立了一套求解三维均质边坡安全系数的稳定性图表。借助ABAQUS软件的二次开发平台UFIELD程序,设置岩土体黏聚力与内摩擦角为场变量的函数,场变量为增量步时间t的函数,从而通过控制增量步时间t实现黏聚力与内摩擦角的折减,通过一次计算即可求得边坡的安全系数,无需手工修改折减系数反复试算。结合3个典型算例对该方法的可靠性进行了验证,并进行了计算效率的比较。结果表明,该方法得到的安全系数可靠,且提高的计算效率。另外,将基于该方法提出的三维均质边坡稳定性图表用于快速获取边坡安全系数、设计边坡坡度和反演滑带土体的强度参数,是合理可行的。     

黄土节理抗剪强度特性试验研究

试验得出表面形态、干密度和含水量对黄土节理的强度特性的影响,揭示出黄土节理表面形态对抗剪强度参数c、φ值的影响规律。在相同含水量和干密度的情况下,粗糙表面的节理粘聚力c值较平整表面节理的大,而节理的摩擦角φ值相差较小,说明黄土节理形态特征对节理粘聚力c值有较大影响,而对摩擦角φ值影响较小。干密度对黄土节理粘聚力c值的影响较大,而对内摩擦角φ值的影响较小。当试样含水量在一定范围之内,黄土节理的摩擦角随含水量的增加呈二次曲线变化。但当试样含水量较大时,测得试样抗剪强度稍有增大,是因为节理表面部分土体在法向压力作用下发生重塑,破坏面已不是原有节理面,重塑土体自身的抗剪强度发生作用,引起试验所测抗剪强度的增大。     

LSSVM-based approach for refining soil failure criteria and calculating safety factor of slopes

The failure criteria of practical soil mass are very complex, and have significant influence on the safety factor of slope stability. The Coulomb strength criterion and the power-law failure criterion are classically simplified. Each one has limited applicability owing to the noticeable difference between calculated predictions and actual results in some cases. In the work reported here, an analysis method based on the least square support vector machine (LSSVM), a machine learning model, is purposefully provided to establish a complex nonlinear failure criterion via iteration computation based on strength test data of the soil, which is of more extensive applicability to many problems of slope stability. In particular, three evaluation indexes including coefficient of determination, mean absolute percentage error, and mean square error indicate that fitting precision of the machine learning-based failure criterion is better than those of the linear Coulomb criterion and nonlinear power-law criterion. Based on the proposed LSSVM approach to determine the failure criterion, the limit equilibrium method can be used to calculate the safety factor of three-dimensional slope stability. Analysis of results of the safety factor of two three-dimensional homogeneous slopes shows that the maximum relative errors between the proposed approach and the linear failure criterion-based method and the power-law failure criterion-based method are about 12% and 7%, respectively.     

膨胀砂岩的抗剪强度与含水量的关系

针对南京红山窑水利枢纽工程中的红砂岩圆柱体试样,采用RMT-150B多功能刚性岩石伺服试验机,通过常规直接剪切试验的方法对不同含水量状态下的红砂岩圆柱体试样进行室内试验研究。通过对试验结果的线性回归分析得到膨胀岩的凝聚力c和内摩擦角φ与含水量w之间良好的对数关系,lgc和lgφ与含水量w之间呈线性相关,结合摩尔-库仑准则可以分析某些特定地区膨胀岩的抗剪强度与含水量的关系,这对工程设计、工程安全监测都具有非常重要的实际意义,可以为实际工程提供参考。     

小样本岩土参数的Bootstrap估计及边坡稳定分析

 针对岩土参数小样本下t分布法区间估计较宽将导致工程设计偏于保守的问题,根据描述土体固有变异性的c,?总体开展小样本随机取样勘察模拟,运用Bootstrap法进行数据重构得到区间估计和点估计结果,对比与t分布法所得参数估计的差异。基于充足次数重复抽样构建的参数估计空间,分析与之映射的边坡稳定安全系数离散特征。研究表明：对应于同一置信水平,能充分利用小样本经验分布信息的Bootstrap法可有效收窄c,?均值置信区间,保证率下限值较传统t分布法结果更接近真值;虽然2种方法得到点估计结果的均值和方差相同,即对应的边坡稳定可靠指标相等,但采用Bootstrap法保证率下限值计算的边坡稳定安全系数均值相对较大,离散性更小,且这种改善效果随参数变异水平上升愈加明显;在保证相同可靠度条件下,Bootstrap法能更合理地对小样本统计不确定性导致的边坡安全风险进行补偿。     

锦屏一级水电站开挖边坡安全监测设计及应用

针对锦屏一级水电站岩石高边坡的工程实际,在边坡布设了多套位移计、锚杆应力计和锚索测力计,进行了边坡的安全监测。监测数据表明：边坡的锚固效果良好,边坡的变形得到了有效的控制。     

岩石疲劳破坏的变形控制律、岩土力学试验的实时X射线CT扫描和边坡坝基抗滑稳定分析的新方法

介绍了近年来在岩土力学领域方面取得的一些进展:①关于岩石疲劳破坏试验方面的实验结果。大量的试验清楚表明岩石发生疲劳破坏时的变形量受岩石应力-应变全过程曲线控制的规律,介绍了这方面的试验技术及新型的岩石力学试验机--RMT机的特性,对岩石的I型和Ⅱ型分类作了评述。岩石疲劳试验结果也提示我们在研究岩石的强度理论时要特别重视从变形角度去探讨。②简要介绍了岩土力学室内试验方面的一项新的实验技术--实时X射线CT扫描的试验方法和原理。重点给出了南桥砂岩三轴试验的结果,并与典型的全过程曲线作了对比分析。这一新技术为岩土力学界提供了一种新手段,使宏观的力学性能与细观层次上的结构演变和裂纹萌生、扩展直到破坏有机地联系起来,为损伤研究提供了一种新的实验手段。③论述了采用强度储备概念求抗滑稳定安全系数方面的不足之处。基于力是矢量这一基本概念,提出了计算抗滑稳定安全系数的新方法--矢量和分析方法,并与传统分析方法作了对比,指出了这种新方法的优点。除了平面问题外,还论述了三维问题的计算方法和算式。