基于特种筋材蠕变试验预应变加筋法应用研究及计算模型

通过对目前广泛应用于加筋土工程的特种筋材——CE131土工网、SDL25土工格栅进行了不同应力水平作用下的长期荷载蠕变试验。为比较不同强度土工合成材料的蠕变特性,研究制作6个CE131土工网试样和4个SDL25土工格栅试样。通过大量的试验结果分析,得出特种筋材CE131土工网、SDL25土工格栅的长期强度为抗拉强度的30%～40%,并提出在长期强度条件下特种筋材的预应变值大小及其计算公式。这对施工中的预应变加筋法技术有重要的参考价值。     

长期荷载作用下土工合成材料蠕变特性的试验研究及计算模型

通过长期荷载作用下土工合成材料的室内蠕变试验，研究了力特CE131土工网蠕变特性及其影响因素。同时探讨了力特CE131土工网蠕变断裂的发生、发展直至破坏的机理。并通过试验结果的分析。得出了力特CE131土工网蠕变方程。当外部荷载为极限抗拉强度σc的60％以上。温度超过25℃后,力特CE131土工网的蠕变量明显受温度变化的影响；当应力水平为40％以下。或温度小于25℃寸，力特CE131土工网的蠕变不存在温度效应。     

预应变土工格栅与砂垫层界面特性试验研究

采用拉拔试验研究了预应变土工格栅与砂垫层的界面特性,通过对比分析试验结果,对法向应力、垫层厚度和预应变初值对筋土界面特性的影响进行了研究,结果显示:砂垫层厚度为5 cm时,低应力条件下预应变土工格栅与普通格栅的拉拔阻力峰值相差不大,随着法向应力的增大,预应变土工格栅的抗拔性逐渐优于普通格栅,而应变软化现象也愈明显;法向应力为50 kPa时,垫层厚度的增大对格栅抗拔性有一定提高,当厚度达到15 cm后提高效果明显减弱,且高预应变水平的土工格栅随着垫层厚度的增大会出现应变软化现象。最后通过数据拟合得到了界面抗剪强度包络线,预应变加筋法能显著提高格栅与砂垫层界面似摩擦系数,减小界面似粘聚力,可为预应变加筋法的推广提供参考。     

粘弹塑性土工格栅加筋尾矿流变模型研究

分析土工格栅工程力学特性对加筋尾矿结构变形和长期稳定的影响，基于四参数粘弹塑性模型表征土工格栅长期低应力作用下的力学特性，提出了土工格栅加筋尾矿的流变模型，把加筋复合体受力分析分为两个阶段，分别对应尾矿处于弹性状态和塑性状态，将尾矿产生塑性变形的时间（塑性到达时间）作为两个阶段分界点，并给出了两个阶段的加筋复合体本构关系表达式。研究表明：四参数粘弹塑性模型能够准确反映土工格栅的衰减型蠕变和应力松弛特征；第1阶段，筋材中的应力随时间减小，导致尾矿中的微观应力重新分布，直到尾矿达到屈服条件进入第2阶段，筋材的应力开始保持不变，加筋复合体整体应变由于筋材的蠕变而增加；加筋复合体受力快速由第1阶段过渡到第2阶段，第1阶段变形很小，复合体整体应变主要由第2阶段导致；塑性到达时间受到土工格栅模型参数中Kelvin系数和尾矿强度参数内摩擦角的影响显著。     

提高土工织物加筋效果的新途径

对若干堤坝下软基土工织物加筋工程进行研究后发现，在工作状态下土工织物的应变都很小，一般在６％以下。据此提出了理想的筋材受力机制以及使筋材变形接近理想机制从而提高加筋效果的新途径---预应变加筋法。室内静态模型试验结果表明，预应变加筋法可明显提高加筋效果。文中最后还给出了估算预应变值的方法     

长期荷载作用下土工格栅蠕变特性的试验研究

为探讨长期荷载作用下土工格栅的蠕变特性,在不同的外加荷载和环境温度的各种组合条件下,进行土工格栅的室内蠕变试验,以此获得格栅的蠕变关系曲线、载荷-应变等时曲线及拉伸模量的变化特征,并进行综合对比分析。根据试验与分析发现:荷载水平、环境温度和材料生产工艺是影响土工格栅长期蠕变特性的重要因素。进而,采用时温叠加原理,对于某一给定环境温度下确定土工格栅长期强度的经验估算模式和蠕变强度折减系数。试验结果与理论分析为土工格栅加筋结构长期工作性能的分析与评价提供参考依据。     

不同土工合成材料下新型加筋土界面特性

土工合成材料对加筋土结构的界面直剪特性具有重要的影响。通过一系列大型直剪试验对不同筋材下的Sandwich型加筋土筋土界面的直剪特性进行研究,研究不同竖向应力下不同种类加筋材料对Sandwich型加筋土界面直剪特性的影响。试验结果表明:土工格栅的加筋效果最佳,两种格栅的加筋界面抗剪强度明显高于土工织物;随着竖向应力的增加,筋土界面抗剪强度提高。结合理论分析,对不同的土工格栅进行直剪试验,得出土工格栅横、纵肋对界面剪切强度的提高值分别为15.3%和4.1%。     

确定蠕变折减系数的侧限时温叠加蠕变试验研究

设计设备研究土工格栅HDPE50在侧限(100 k Pa)约束和无侧限约束下的时温叠加蠕变试验。利用时温叠加原理将不同温度下的蠕变试验曲线移动形成一条光滑的主曲线准确地确定土工格栅HDPE50的蠕变折减系数。通过试验数据反算的C1,C2值验证试验的合理性。研究结果表明:侧限约束对土工格栅蠕变特性影响显著,侧限约束条件下106 h长期蠕变强度比无侧限荷载下的长期蠕变强度小37%。无侧限时温叠加蠕变试验和侧限时温叠加蠕变试验确定的蠕变折减系数RFCR1,RFCR2分别为2.4,1.8,在侧限蠕变试验中根据现有规范计算的蠕变折减系数RFCR3为1.7。同RFCR2相比,RFCR1,RFCR3作为同一工程的设计依据使工程造价分别增加17%,25%。侧限蠕变试验计算蠕变折减系数建议采用侧限约束下的拉伸强度,工程设计建议采用RFCR2。     

土工织物散体桩桩体大三轴试验研究

对密实状态的土工织物散体桩桩体进行大三轴试验,研究其在不同围压和不同聚丙烯土工编织布筋材强度下的应力–应变特性,并据此提出桩体强度及模量理论计算公式。研究结果表明:土工织物散体桩桩体在三轴压缩下呈剪胀破坏,其剪切带上主要是筋材的横向筋丝产生断裂,且桩体剪切角与碎石的莫尔–库仑理论破裂角比较接近;在加载初期,土工织物散体桩应力–应变曲线下凹,而后近似线性增长至峰值应力,随后应力随应变减小并趋于稳定,表现为应变软化特性;同一筋材强度、不同围压的土工织物散体桩桩体强度所对应的轴向应变值比较接近;土工织物散体桩桩体的似黏聚力随筋材强度呈较好的线性增长关系,其较碎石的似黏聚力大很多,而筋材对桩体碎石的内摩擦角影响不大;建立了土工织物散体桩桩体强度及模量的理论计算公式,并采用试验值对理论公式进行修正,经修正后的结果与试验值吻合很好。     

土工格栅与砂土相互作用的单剪试验研究

利用大型循环单剪试验仪,进行30组大型单剪试验,综合研究分析不同类型的土工格栅,不同的格栅数量和格栅分布形式对加筋土力学特性的影响。研究3种不同类型的土工格栅,分别是矩形截面和椭圆形截面的双向格栅,以及三向土工格栅。试验结果表明,土工格栅的截面肋条以及节点厚度和相对开孔面积与加筋砂土的抗剪强度呈正相关,肋条长度和宽度与加筋砂土的抗剪强度呈负相关。进一步试验表明,格栅的布置层数对砂土的力学性能产生影响。当向纯砂中加入土工格栅时,其整体纯剪切强度降低。砂土的剪切破坏面集中在试样上部,试样下部各高度处的相对剪切位移较小。加入土工格栅后,整体试样的表观黏聚力增加,摩擦角降低。因此,在单剪模式且筋材铺设方向与剪切方向一致时,筋土界面成为软弱界面,降低了抗剪强度,同时筋材对砂土有一定的约束作用,因此出现了表观黏聚力。     

某地区花岗石三轴蠕变试验及其损伤分岔特性研究

 以某地区花岗岩为例，在分级加载条件下对岩石的蠕变特性进行三轴压缩蠕变试验研究，试验结果表明：岩石变形从稳态蠕变进入加速蠕变阶段存在一个应力阈值，当应力低于该阈值时，岩石内部的原始裂隙和孔隙在低应力水平下挤压密实，产生微细观的线黏弹性变形，蠕变变形以平缓的速率增长并最终趋于稳定，此时岩石的流变参数保持恒定；当应力超过该阈值时，在较高应力水平的持续作用下，岩石内部有大量细观分布裂纹产生并且迅速发展，损伤急剧演化累积，导致岩石流变参数发生突变。采用FLAC3D对花岗岩三轴蠕变试验进行三维数值模拟，得到岩石蠕变进入加速阶段的应力阈值。最后结合固体力学的分岔理论，从流变参数的角度考虑，对广义开尔文模型引入损伤变量，建立能够反映岩石加速蠕变阶段的损伤演化方程，对岩石进入加速蠕变阶段后由于参数突变引发的分岔力学特性进行分析，确定引起岩石发生分岔行为的流变参数以及岩石蠕变变形的分岔点。计算结果表明，基于考虑损伤影响的有效初始弹性模量得到的计算曲线与试验曲线的吻合情况较为理想。     

应力腐蚀对锚杆使用寿命影响的试验研究

 通过室内模拟试验和现场取样测试的方式，对比研究应力腐蚀条件下影响锚杆使用寿命的因素。室内试验中自行设计应力腐蚀试验装置，通过砝码在外部对置于腐蚀溶液中的试件加压，使其处在应力和腐蚀协同作用的条件下；现场取样是挖掘17 a前埋设的一批施加不同等级预应力的缩尺锚杆，并对其腐蚀环境和状况进行全面测试。试验结果显示：应力对砂浆缺陷处钢筋腐蚀速度有促进作用，在锚杆上涂保护层比不涂保护层其腐蚀速度降低3～6倍；在中等腐蚀环境下，裸露缩尺锚杆(钢筒体)的平均屈服荷载比原来减小了约50%，极限强度比原来减小了约20%；指出坑蚀普遍存在，坑蚀深度直接影响锚杆的承载力变化，这一点应不容忽视。     

基于土工格栅黏弹特性的加筋土本构模型研究

 将三参数黏弹性模型用于描述土工格栅在低应力水平下所表现出的蠕变特性,根据蠕变试验采用最优化方法确定有关模型参数,并证明三参数黏弹性模型能够较准确地反映土工格栅在低应力水平情况下的2个阶段衰减蠕变特性。然后,提出基于土工格栅黏弹特性的加筋土本构模型,得到土处于弹性和塑性阶段时加筋土的应力、应变计算公式。研究结果指出：加筋土中土工格栅应力与加筋土受力、格栅和土的特性、加筋层间距及时间有关;土体进入塑性状态后,土工格栅应力不变,主要表现出蠕变性,导致加筋土的应变随时间增加;随着时间的推移,土工格栅出现应力松弛,它与土体应力逐渐减小;土工格栅埋置于土中时的应力松弛量小于置于空气中的应力松弛量;加筋土塑性状态到达时间Tp受土工格栅的刚度系数E2、黏滞系数? 和土的内摩擦角? 的影响最大。     

The effect of thickness reduction on the hydraulic transmissivity of geonet drains using rigid and non-rigid flow boundaries

In this paper, relationships between in-plane flow capacity reduction and thickness reduction are presented in tri-planar and bi-planar geonets for rigid and non-rigid flow boundaries. Using these equations, the long-term flow capacity of geonets can be determined using creep test results. To validate these relationships, geonet thickness was measured under different conditions and the theoretical values of the transmissivity reduction ratios were calculated by substituting the results in the equations. Transmissivity tests were then performed under the same conditions to obtain experimental values of the reduction ratios. A comparison showed that the theoretical and experimental values of the transmissivity reduction ratios were in agreement, and the relationships provide a useful tool to predict the drainage capacity of both tri-planar and bi-planar geonets influenced by loading pressure. However, special precautions must be taken when applying the equations to investigate the hydraulic capacity of other types of geosynthetic drains as well as when the geonet is covered by geotextile material acting as a filter between the geonet and adjacent soil, is overlain by geosynthetic clay liner material where the swelling potential of the bentonite in the geonet exists, is placed in inclined positions or is subjected to complex combinations of load.     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

 针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题，在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验，得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果，通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破，炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果，给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距，理论计算掏槽眼的装药长度，并根据双阳煤矿的实际施工情况，给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施，在原有装备水平的前提下，通过调整生产组织，大幅度提高掘进工效，降低掘进成本，取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

饱和破碎泥岩蠕变过程中孔隙变化规律的试验研究

 破碎岩石具有显著的蠕变特性,可引起孔隙连续变化,从而导致渗透特性的连续变化。利用自制的破碎岩体多相耦合蠕变试验装置,研究饱和破碎泥岩蠕变过程中孔隙的变化规律。结果表明,破碎泥岩蠕变过程中孔隙率与时间呈负指数关系,整个过程具有明显的阶段性;荷载相同时,破碎泥岩粒径越小,孔隙率变化也越小,最终稳定下来的孔隙率越大;随着荷载的增大,这种因粒径不同而产生的孔隙率大小差异逐渐缩小;相同粒径下,荷载越大,孔隙率变化越快。     

带撑式基坑支护结构变形影响因素分析

 利用有限元分析软件ANSYS对一典型带撑式基坑工程在开挖过程中的变形进行模拟分析，将模拟计算结果与实测值进行比较，验证该方法的可行性。并进一步对影响基坑变形的几个主要因素：支护结构的墙体刚度、墙体入土深度、支撑刚度、支撑位置、基坑平面尺寸效应及基坑底面以下土体强度等进行系统分析，提出带撑式基坑开挖变形控制的支护设计概念和建议。     

土石混合料干密度和粒度的强度效应研究

 将密度、砾石含量和最大粒径这3个指标作为高速公路路堤室内试验的控制条件和计算分析的基础，进行一系列大型三轴试验研究及控制试验条件与抗剪强度关系的计算分析。试验和计算结果表明：土石混合料的骨架作用明显，抗剪强度主要受粗颗粒、细颗粒和粗细颗粒的共同作用影响；土石混合料的抗剪强度随试验干密度的增加有所提高，咬合力随砾石含量p5值的增加和最大粒径的增大而降低，当p5 为50%～60%时抗剪强度最低，p5值的最佳范围为65%～70%；最大粒径最佳范围为40～50 mm，考虑剔除粒径大于50 mm的颗粒会给实际工程施工造成困难，故工程应用中应严格控制压实度。     

岩体载荷蠕变试验方法研究

 由于试件尺寸效应以及试验边界条件与工程岩体工作状态的差异,室内流变试验结果难以准确反映工程岩体流变性质,一些重大水电工程实施了现场岩体蠕变试验,其中现场载荷蠕变试验采用较多,但该试验方法存在一些不完善之处,建议采用五参量广义Kelvin模型描述岩体蠕变特征,并采用一级加载方式进行试验,且荷载水平应与工程荷载相一致。推导岩体载荷蠕变试验五参量广义Kelvin蠕变公式,并验证恒载时间t = 0,t→∞时,蠕变公式与弹性变形公式的统一性。最后,给出工程试验实例,采用非线性最小二乘曲线拟合法反演蠕变模型及其参数。反演结果表明,五参量广义Kelvin模型蠕变公式与试验曲线的相关性较好,明显优于三参量广义Kelvin模型。