现代土力学研究的新视野——宏微观土力学

随着岩土工程领域的不断拓展,特别是在深地、深海、深空工程（“三深工程”）方面需要面对更多复杂的岩土材料和环境条件。基于连续介质和唯象的常规土力学理论与方法在描述岩土材料的非连续性、大变形和破坏等复杂特性以及复杂环境影响上有许多缺陷。宏微观土力学力图从本质上探求岩土材料复杂宏观特性的微细观机理,建立其多尺度分析理论与方法,解决岩土力学与工程中的疑难与关键问题,从而帮助提高工程设计水平。本文回顾了宏微观土力学近40 a的发展历程,从宏微观土力学的研究方法、理论和应用等方面综述了国内外学者的主要研究成果,包括典型土体的微观特性、微观本构理论、宏微观关联、基于微观机制的宏观本构理论等。研究土体包括陆地上黏土、结构性砂土、黄土、深海能源土和太空土（月壤）。重点阐述了宏微观土力学的重要研究手段之一的离散单元法在模拟陆、海、空疑难岩土力学与工程中的应用与拓展,探讨了宏微观土力学研究所面临的各种挑战和重大机遇。通过系统介绍上述研究成果,勾勒了宏微观土力学的基本框架,以期推动该研究方向的加速发展。     

现代土力学研究的新视野——宏微观土力学

随着岩土工程领域的不断拓展,特别是在深地、深海、深空工程("三深工程")方面需要面对更多复杂的岩土材料和环境条件。基于连续介质和唯象的常规土力学理论与方法在描述岩土材料的非连续性、大变形和破坏等复杂特性以及复杂环境影响上有许多缺陷。宏微观土力学力图从本质上探求岩土材料复杂宏观特性的微细观机理,建立其多尺度分析理论与方法,解决岩土力学与工程中的疑难与关键问题,从而帮助提高工程设计水平。本文回顾了宏微观土力学近40 a的发展历程,从宏微观土力学的研究方法、理论和应用等方面综述了国内外学者的主要研究成果,包括典型土体的微观特性、微观本构理论、宏微观关联、基于微观机制的宏观本构理论等。研究土体包括陆地上黏土、结构性砂土、黄土、深海能源土和太空土(月壤)。重点阐述了宏微观土力学的重要研究手段之一的离散单元法在模拟陆、海、空疑难岩土力学与工程中的应用与拓展,探讨了宏微观土力学研究所面临的各种挑战和重大机遇。通过系统介绍上述研究成果,勾勒了宏微观土力学的基本框架,以期推动该研究方向的加速发展。     

波速测试的工程应用

波速测试作为地基土动力特性测试项目之一,已广泛应用于水利水电、公路铁路、工业与民用建筑等众多岩土工程勘察领域,取得了良好的应用效果。文章阐述了国产武汉岩海RS-1616K（S）型基桩动测仪进行波速测试的基本原理、测试方法、波形的判读和数据整理、波速测试成果的应用和工程实例。     

简讯

《岩土工程学报》2006年第28卷第8期被EI收录论文(22篇)论文题目作者页码单层立体加筋砂土性状的三轴试验研究弹性地基中三维动力问题的耦合粘性边界盾构衬砌管片的壳–弹簧设计模型研究土工格栅界面摩擦特性试验研究核废料贮存库围岩体热响应耦合场研究基于三维地质建模的复杂构造岩体六面体网格剖分方法饱和状态下硬岩三轴流变变形与破裂机制研究K0固结软土不排水抗剪强度压电陶瓷传感器在岩土工程中的应用HDPE膜界面摩擦特性的斜板仪试验研究两相体模型在评价发泡颗粒轻质土应力–应变特性中的应用三维DDA与有限元的耦合分析方法及其应用海底隧道围岩抗力系数计算方法研究基于有限元分析的土钉支护优化设计的复合形算法由     

河海大学岩土工程学科情况简介

<正> 河海大学岩土工程学科是以岩土力学教研室为主体的、由国家教委确定的重点学科点,在钱家欢教授、徐志英科授等带领下,对基础理论研究和岩土数值方法应用研究都取得一定成绩,诸如土体变形和渗流规律、土与结构的共同作用、土的动力特性和动力分析及动力固结、岩体变形和稳定分析、软基加固机理和技术等专题成果,在国内外都有一定影响。岩土力学教研室,现有教授5人、副教授6人、讲师和工程师7人,其它教研室从事岩土工程的7名教授和副教授在我校岩土工程研究室兼职。     

土木工程结构健康监测中的压电传感技术研究

从压电方程入手,分析了采用压电陶瓷传感器进行动态应变传感的原理和计算公式。通过实验研究了不同激振频率下压电传感器的动态响应,其电压特性曲线表明该传感器灵敏度高,且输入输出具有较好的线性关系。另外,输出电压与传感元件的厚度有一定关系,灵敏度随着厚度的增大而增大。此项研究结果为结构健康监测工程应用奠定了理论基础。     

基于PZT片的智能骨料受力性能试验研究

PZT传感器在混凝土结构的健康检测中应用日益广泛。为了减小外部环境对PZT片工作性能的影响,将其放于一个小体积的混凝土砌块中并将这种新型的传感器称为智能骨料。作为一种新型的压电陶瓷传感器,中外学者对它的封装和保护方法进行了探讨,但是对其本身受力性能的研究仍然处于初步阶段。进行了智能骨料的受压和受剪静力性能试验,通过被动检测技术对骨料的破坏过程进行实时监测直到骨料外包材料破坏为止。试验结果表明:智能骨料内部压电陶瓷片尺寸是影响其抗压与抗剪能力的主要因素,骨料外包层和内部压电陶瓷片尺寸越小,其智能骨料的抗压与抗剪能力越强。智能骨料良好抗压和抗剪能力为其在工程中的应用奠定了基础。     

斜拉索疲劳损伤主动监测技术研究

压电陶瓷(PZT)材料具有质量小、成本低、灵敏度高、适用频带宽、结构简单、可靠性好等优点,在结构健康监测领域已经展示了美好的应用前景。本文利用压电陶瓷的驱动特性和感知特性,采用小波变换法对压电陶瓷片信号进行分析,研究压电陶瓷对悬索桥斜拉索结构疲劳损伤的主动监测技术。     

超重力离心模型试验土体弹性波速监测与表征#br#

压电陶瓷传感器在岩土体弹性波速测试方面具有独特的优势,已在常重力工况下得到了较多的应用。文章针对离心机模型试验的超重力环境对弹性波速测试所提出的严苛要求,研发压电弯曲元和压电压缩元传感器及相应的弹性波速测试技术,主要包括传感器微型化和高频响性能设计,电磁屏蔽和防水接地技术,接收信号的快速叠加和带通滤波处理方法,以及时域初达波法确定接收信号到达时间等。在60g离心加速度下开展一组水平黄土场地的超重力模型试验,重现降雨入渗过程中模型场地土体的软化过程,并利用所研发的弯曲元和压缩元实时监测土体的剪切波速和压缩波速。结合TDR技术监测到的土体密实度,获得土体剪切模量、杨氏模量和泊松比等弹性参数随着土体软化的变化过程,实现超重力环境下模型土体弹性参数的实时监测与表征。     

施工荷载作用下钢结构疲劳的压电无损监测研究

钢结构安全在国民经济和国家安全中占据重要地位,对钢结构安全进行监测日益重要。压电材料在土木工程健康监测领域中已有实际的应用和研究,利用压电材料在结构工程与实际检测中实现对钢结构工程的健康监测。压电主动传感法能够有效监测钢结构的裂缝扩展和松动增加等病害发生和恶化的过程,在合理布设传感器的基础上,能够有效识别钢结构损伤位置,为压电材料在钢结构工程中的应用提供有益参考。     

土工测试与勘察技术研究进展

文章总结国内外近年来在土工测试与勘察技术领域的研究进展,主要包括土工室内测试技术,土工离心模拟技术,岩土工程勘察技术,原位测试技术等。分析表明,随着各类工程建设呈现高、大、深、重的趋势,传统的土工测试技术已发生根本改变,考虑“水-热-力”耦合、震动、风化、高压、波浪、冲刷等复杂工况的大型土工室内试验及离心机设备,以及电子测量、光纤测试、电磁测试、声波测试、激光扫描、无线传感、物探等先进勘察技术,在岩土工程领域已得到广泛应用。     

轮胎条加筋土工程特性

轮胎条具有的特殊工程特性有益于土木工程应用。以废旧轮胎为加筋材料与砂土混合形成新型轮胎条加筋土，因轮胎条的低密度，高摩擦性，高弹性及高绝热性而大大改善了砂土的工程特性。这种新型土工复合材料，不仅为处理废旧轮胎开避了新途径，又为路堤、边坡及挡墙回填工程等提供了新思路和新材料。本文综述了轮胎条加筋土的密度特性、强度特性和压缩特性，分析了轮胎条加筋土工程特性改善的机理，给出了典型轮胎条加筋土的工程应用实例，期望推进这项环境岩土工程技术在中国的发展。     

A preliminary study of the application of the strain-self-sensing smart geogrid rib in expansive soils

Flexible conductive materials are widely used in structural health monitoring; it is also known in geotechnical engineering. In this preliminary study, a strain-self-sensing smart geogrid rib was proposed to monitor the induced strain by wetting-drying cycles of the expansive soil. After the calibration, a physical modeling test was conducted with the smart geogrid rib reinforced in expansive soils under three wetting-drying cycles. Results demonstrated: that the smart geogrid rib was capable of self-sensing its strain; the strain self-sensed by the smart geogrid rib was in good agreement with that measured by FBG strain sensors before cracks were generated; it could capture the crack propagation of expansive soils during wetting-drying cycles by the discrepancy compared to FBG sensors. Further study will be continued for the mechanism of the geogrid instead of the geogrid rib and the application to real-time monitoring of the performance of the geosynthetic expansive soil slopes.     

利用弯曲元测量土体表层剪切波速的初步试验

土体剪切波速是土力学研究与岩土工程设计的关键参数之一。根据压电弯曲元波速测量的方向性,提出了侧向激发与接收的测量模式,使得弯曲元技术可用于室内和现场土体表层剪切波速的测量。在砂土模型内的初步试验表明,以激发元和接收元内侧间距为剪切波传播距离,并采用时域初达波法判别剪切波到达时间,则侧向激发与接收方式弯曲元的剪切波速测量结果准确可靠,精度与常规"对向激发与接收"方式相同。该弯曲元测试方法为当前大量涉及的取样扰动评价及地基处理质量控制等重要问题提供了便捷可靠的无损检测手段。     

微生物岩土技术及其应用研究新进展

微生物岩土技术主要是利用自然界广泛存在的微生物的代谢功能,与环境中其他物质发生一系列生物化学反应,改变土体的物理力学及工程性质,从而实现环境净化、土壤修复、地基处理等目的。微生物岩土技术作为岩土工程领域新的分支逐渐成为一个热门研究方向,近年来,许多学者已经开展了相关研究。为了促进该领域更加全面深入的基础研究,指导微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用,对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物种类、相关生物化学反应过程以及微生物作用机理进行详细的介绍与总结,并对微生物岩土技术在土体加固、岩土体抗渗封堵、金属污染土修复等方面的相关研究及应用进行了总结与评述。     

Utilisation of transparent synthetic soil surrogates in geotechnical physical models: A review

Efforts to obtain non-intrusive measurement of deformations and spatial flow within soil mass prior to the advent of transparent soils have perceptible limitations. The transparent soil is a two-phase medium composed of both the synthetic aggregate and fluid components of identical refractive indices aiming at attaining transparency of the resulting soil. The transparency facilitates real life visualisation of soil continuum in physical models. When applied in conjunction with advanced photogrammetry and image processing techniques, transparent soils enable the quantification of the spatial deformation, displacement and multi-phase flow in physical model tests. Transparent synthetic soils have been successfully employed in geotechnical model tests as soil surrogates based on the testing results of their geotechnical properties which replicate those of natural soils. This paper presents a review on transparent synthetic soils and their numerous applications in geotechnical physical models. The properties of the aggregate materials are outlined and the features of the various transparent clays and sands available in the literature are described. The merits of transparent soil are highlighted and the need to amplify its application in geotechnical physical model researches is emphasised. This paper will serve as a concise compendium on the subject of transparent soils for future researchers in this field.     

SPH方法在岩土工程中的研究应用进展

光滑质点流体动力学(简称SPH)是一种纯Lagrangian、无网格的流体动力学计算方法,已经广泛应用于与工程相关的许多学科的计算分析研究中。鉴于岩土工程中的SPH方法的研究应用是一个比较新的研究方向,首先简述了SPH方法在岩土工程应用的基础,重点讲述了目前SPH方法在岩土工程相关学科中的应用,最后针对地震液化问题,提出未来可以将SPH方法运用到地震液化前后变形特征的统一分析中,以及借鉴爆炸和冲击科学中SPH-FEM耦合方法进行地震液化中结构物破坏机理的研究。     

岩土工程中的几个问题

介绍多年来在工作中遇到的,对岩土工程有普遍意义的３个问题：①长江中下游片状砂的工程特性,它与石英质砂有较大差异,原来建立在石英砂研究基础上的一些经验,不完全适用于片状砂;②深基础的临界深度;③载荷板承载力的尺寸效应。承载力中的临界深度和尺寸效应现象,并非传统土力学理论所能解释,尚待进一步研究探讨。为此,笔者建议应加强土的基本性质和基础工程性状的试验研究,为土力学理论的发展和实践提供科学依据。     

砂性地层地震反应离心模型试验研究

介绍了离心模型试验技术在地震工程研究中的应用原理与方法。运用离心模型试验技术 ,研究了砂性地层在地震作用下土层加速度反应、振动超静孔压的产生、消散过程 ,真实地再现了地震时土层液化的主要特性。结果表明离心模型试验技术是研究地层地震反应的有效手段 ,所得结论对进一步开展砂土地震反应与液化机理研究有积极借鉴意义。