软土劈裂注浆强度准则修正

研究了在软土地基加固中注浆的压力,根据一般形式的破坏准则,结合超孔隙水压力公式、扩孔和大变形理论推导了软土劈裂注浆压力的理论公式,分析了在不同破坏准则下软土劈裂注浆压力的变化情况。通过对现场试验测得的注浆压力值与注浆压力理论值对比,得出基于Lade-Duncan强度准则和M-C强度准则的注浆压力理论值与现场试验值较为接近,但仍存在一定误差。于是基于Lade-Duncan、SMP和M-C强度准则对试验土层的破坏准则进行了修正,建立了适用于该土层的破坏准则,并提出了一种简单有效的修正方法,为理论研究和工程实践提供了一定的指导意义。     

陇东非饱和黄土扩孔问题的排水弹塑性大变形解析

将孔周围的土体应力分布分为两个区域,结合陇东非饱和黄土黏聚力与基质吸力的关系,在弹性区采用小变形理论,在塑性区采用大变形理论和一般强度准则。考虑大变形与排水条件,根据应力平衡方程、应力-应变连续边界条件推导出非饱和黄土扩孔问题的塑性区半径、极限扩孔压力的理论解及孔周围土体的应力-应变分布规律,并采用MATLAB对理论解进行参数分析,最后结合Vesic解析解及工程算例进行论证。结果表明:排水条件下,不同屈服准则对应的计算值均不同,现场实测值在计算范围之内。其中以SMP准则计算的理论值与实测值较为接近,采用Lade-Duncan准则计算的理论值偏大,采用Mohr-Coulomb准则计算的理论值偏小。     

基于广义SMP强度准则的球孔注浆理论计算及验证

采用广义SMP强度准则理论,结合非相关联流动法则、土体弹塑性交界面上的边界条件和土体体积守恒定律,推导了不排水条件下球孔扩张弹塑性区的应力场、应变场和扩孔压力的解析式,并将其应用于地层注浆中,得到了在注浆过程中土体发生劈裂破坏时的注浆压力解析表达式。将该解析解与已有文献中球孔扩张理论解对比验证并进行了参数分析。最后,利用隧道注浆模型试验注浆压力实测值与理论值进行对比,结果表明：黏聚力、剪胀角和扩孔半径对劈裂注浆压力值影响较大,实际注浆压力值与劈裂注浆理论计算值较为吻合。     

饱和土体柱形扩孔时大变形不排水统一解析解

 将柱孔周围的土体分为弹性区和塑性区,在弹性区中采用小变形理论,在塑性区中采用大变形理论和统一强度准则。根据应力平衡方程、应力和应变连续的边界条件,推导出考虑土体大变形和不排水时柱形扩孔问题的塑性区半径、极限扩孔压力和超孔隙水压力的理论解答。理论计算结果与现场实测结果较为接近,说明该理论具有一定的参考价值。通过计算分析还可知：扩孔压力随着参数b的增大而非线性增大,而超孔隙水压力则正好相反。     

对基于渗透注浆理论公式的探讨

把土体当作理想塑性体,根据材料服从Ｔｒｅｓｃａ 屈服准则,并结合Ｍａｇｇ 公式,按球体扩张理论推导出点状注浆时,劈裂地层中浆液的扩散半径、注浆压力和注浆时间,经与实测对比较为吻合。     

Lade-Duncan准则在土压力计算中的应用

基于严格意义上的Lade-Duncan准则,将挡土墙土压力计算问题视为平面应变问题,推得了黏性土与无黏性土的主动和被动土压力计算公式,推导中由于考虑了中主应力的影响,所以更真实地反映了土压力的作用情况。与以往应用Lade-Duncan准则在平面应变条件下的强度公式不同,该推导完全基于LadeDuncan准则,而没有借助由SMP准则得到的中主应力公式。为了验证公式的有效性和优势,将公式计算与实测结果进行对比。结果表明:相对于朗肯理论和基于SMP准则的方法,该方法更为接近实测结果,而又留有一定的安全储备。     

基于基床系数法的劈裂注浆过程分析

为了揭示劈裂注浆中浆液扩散的动态过程及变化规律,基于基床系数法,研究了劈裂注浆过程中尺寸效应对土体变形的影响,建立了不同土体的劈裂缝宽度方程;假设浆液按平面辐射圆扩散,根据浆土应力耦合特性以及质量守恒定律对土体劈裂注浆过程进行了分析,获得了浆液扩散半径变化方程、浆液压力时空变化方程、劈裂缝宽度时空变化方程,并对浆液扩散规律与影响因素进行了分析。分析结果表明:浆液扩散半径随时间不断增长,但增长速率不断变缓,与基床系数标准值正相关,与浆液黏度负相关,黏性土小于砂土;浆液压力与时间、基床系数标准值正相关,绝大部分位置与浆液黏度正相关,黏性土小于砂土;劈裂缝宽度与时间正相关,绝大部分位置与基床系数标准值负相关、浆液黏度正相关,大部分位置黏性土大于砂土。与现场试验对比分析表明,理论计算值与实测值差异在可接受范围内,验证了本理论的合理性。     

基于广义Lade-Duncan准则的圆柱孔扩张问题分析

以圆孔扩张理论为基础,在弹性区中采用弹性小变形理论,在塑性区中采用大变形理论和非相关联流动准则,假定土体服从广义Lade-Duncan屈服准则,在弹脆塑性软化模型的基础上,分析了考虑大变形、中主应力、剪胀特性以及软化等因素的圆孔扩张理论解答。分析结果认为:考虑大变形特性对应的塑性区半径大于小变形所对应的塑性区半径,并随剪胀参数的增加而增大;与Mohr-Coulomb准则相比,考虑了中主应力的Lade-Duncan准则提高了扩孔压力;软化参数对扩孔压力有一定影响,扩孔压力随残余摩擦角的减小而变小。     

砂土中柱孔扩张问题的扩孔压力与扩孔半径分析

 通过SMP屈服准则,对砂土中柱孔扩张问题进行理论分析。以柱孔扩张理论为基础,利用孔周土体塑性区的边界条件和土体体积变化规律,推导柱孔扩张问题中初始半径a0,扩孔半径a和对应的扩孔压力p三者之间的理论关系。利用上述理论公式,得到平面应变条件下柱孔扩张问题的扩孔压力的极限值pu和孔周土体的弹塑性区域应力场、位移场,进而求得塑性区半径rp与扩孔压力p和初始孔径a0的关系。分析表明,该应力场和位移场分布规律仅与柱孔的初始半径a0和扩孔压力p相关。此外,应用应力场公式,推导散体材料桩极限强度表达式。最后通过算例分析,对柱孔扩张中应力场和位移场分布、塑性区半径和扩孔压力的变化规律进行分析。     

挡土墙被动土压力的库仑统一解

基于极限平衡理论,视墙后填土为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料,指出库仑土压力理论存在的一些缺陷,明确提出极限土压力是由墙后塑性土体产生,并假定塑性区的一族滑移线为直线即平面滑裂面,建立了更为完善的滑楔分析模型,求解了在一般情况下考虑黏性土作用的挡土墙被动土压力、滑裂面土反力以及它们的分布。经典库仑和朗肯被动土压力为其特例。     

结构性黄土排水柱孔扩张问题弹塑性解析

为研究黄土地区原位测试、沉桩扩孔以及劈裂注浆等岩土工程问题,基于结构性黄土修正剑桥模型,在严格遵循平均有效应力与偏应力定义前提下,针对排水柱孔扩张问题导出严密解.在孔周弹性区采用小变形理论求得土体应力与位移解析解,在孔周塑性区采用大变形理论,并借助中间变量将圆孔扩张问题转化为基于拉格朗日描述的一阶常微分方程组的初值问题...     

湿陷性黄土中水泥浆液注浆加固机理

通过分析湿陷性黄土的组成结构、湿陷机理、力学性能,研究了外界荷载作用下湿陷性黄土的变形及破坏机理;在湿陷黄土中做原位水泥浆液注浆加固试验,分析了注浆过程中不同时间段两者之间的相互作用;对注浆后土体纹理结构以及变形进行分析,研究了水泥浆液在湿陷性黄土中的加固机理;采用弹性力学和断裂力学进行理论计算,研究了水泥浆液与土体之间在注浆过程中的相互作用。结果表明:水泥浆液注浆对湿陷性黄土能起到有效的加固作用;湿陷性黄土注浆过程中水泥浆液造成湿陷量极小,并在压力作用下能够迅速对湿陷进行补偿;水泥浆液在黄土中的加固机理包括填充注浆、劈裂注浆、压密注浆,控制注浆压力能有效实现在湿陷性黄土中的压密注浆、劈裂注浆。     

考虑土的塑性损失特性的劈裂灌浆压力研究

劈裂灌浆技术是堤坝加固领域的一个非常有效的方法。基于柱形孔扩张大应变理论,将劈裂灌浆的初始阶段视为无限土体中柱形孔扩张的平面应变问题。土体在初始灌浆压力作用下为理想弹性体;但随着灌浆压力的增大,假定土体发生塑性损伤大应变破坏,并服从广义SMP准则。通过相关的变参数计算,探讨了内摩擦角和粘聚力对灌浆压力的影响,为实际工程提供了理论依据。     

220kV丽江变电所注浆加固地基失败原因探讨

由于注浆加固软土层是挤密、劈裂、渗透的复合过程,因而采用传统、单一的渗透注浆理论来计算与实际情况有较大的偏差.把软土体看作遵循Tresca屈服准则的理想弹塑体,同时结合浆液的柱状扩散情况,利用圆筒形扩张理论来计算浆液扩散半径和注浆压力.并以220kV丽江变电所注浆加固地基为例,分析其注浆失败的原因.     

基于SMP准则的定向钻扩孔泥浆压力计算

定向钻施工中泥浆压力是孔壁稳定的关键因素,其计算公式一直是困扰定向钻施工设计的主要问题。文中基于SMP准则分析了定向钻扩孔过程中孔壁土体内的二次应力、应变场以及塑性区半径分布规律,推导出了最大泥浆压力的计算公式。基于SMP强度准则得到的最大孔壁内压和最优孔壁内压值明显大于基于M-C强度准则计算所得值,这说明了考虑中间主应力影响的SMP强度准则对提高最大孔壁内压和最优孔壁内压值具有重要的实际意义,此外,通过改变粘聚力和内摩擦角的大小,得到粘聚力对于最大孔壁内压的敏感性要大于内摩擦角,所以提高土体的粘聚力对孔壁稳定性更具实际意义。     

基于宾汉体浆液的黄土可控劈裂注浆研究

浆脉在土体的分布在很大程度上影响注浆效果,为了在黄土中实现浆脉可控劈裂注浆,采用平板窄缝模型推导了宾汉体浆液在黄土中的扩散理论,得出扩散半径与注浆压力差、裂缝参数、浆液性质等参数有关。以此为出发点,设计现场注浆试验,结果表明:通过控制注浆参数和施工过程可基本实现浆脉尺寸、间距等与设计值偏差在±40%以内;浆液压力较低时在黄土中主要以挤压作用为主,挤压扩散半径约为注浆管直径的1.2~2倍,压力较高时以劈裂为主;试验最终形成的复合地基桩芯结实体在深度越浅处强度越低,实际注浆中应考虑提高地表处结实体强度,为实际注浆工程中注浆参数的设计提供一定参考。     

冻结黄土的单轴试验及其本构模型研究

冻土的强度及变形行为受加载速率及环境温度效应的影响。以冻结兰州黄土为对象,开展了一系列不同温度及加载速率下的常规单轴压缩、变速率压缩及加卸载蠕变回弹试验。基于常规单轴压缩试验结果,考虑了加载速率对变形行为的影响;通过变速率压缩试验,引入了一个与加载速率相关的率敏感性系数,构建一个新的考虑率效应的冻土强度关系式,解决了由试样离散性而对率效应试验研究带来的不利影响;运用加卸载蠕变回弹试验实现了对冻土变形中弹性、塑性变形的解耦,并获得了率无关弹性模量。以此为基础,在一定的温度、加载速率范围内建立了考虑率效应及温度效应的冻结黄土单轴唯像本构模型。通过试验验证,该模型能较好地模拟冻结黄土在不同温度和不同加载速率条件下的应力应变行为。     

往复荷载下软土的边界面广义弹塑性模型

针对往复荷载作用下软土变形和孔压发展的特点，应用能模拟低应力水平下塑性变形的边界面模型，将其线弹性卸载过程改进为弹塑性，建立了软粘土的边界面广义弹塑性模型。最后对该模型进行了试验验证，以表明其可靠性。     

圆形隧道弹塑性分析的强度理论效应研究

合理的强度准则对隧道围岩的弹塑性分析十分重要,首先归纳建立了平面应变条件下8种岩土常用强度准则的统一线性方程,进而考虑围岩剪胀特性和塑性区不同弹性应变情况,推导了理想弹塑性围岩应力和位移的新解,并对所得新解进行可比性分析,最后探讨了围岩弹塑性分析的强度理论效应与塑性区位移的参数影响特性。研究结果表明:本文统一线性方程应用简洁灵活,便于探讨强度理论效应;围岩弹塑性新解可退化为众多已有解答,具有广泛的适用性;隧道围岩的强度理论效应明显,应优先选用广义Matsuoka-Nakai准则、统一强度理论(b=1/2)、Mogi-Coulomb准则和广义Lade-Duncan准则,谨慎采用统一强度理论(b=1)、外接圆Drucker-Prager准则,不鼓励使用内切圆Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则;围岩塑性区位移受剪胀特性、塑性区弹性应变的影响显著,且不同强度准则下二者的影响程度不同,应综合考虑3种因素的共同影响。