黄泛区粉土-玻璃纤维增强聚合物复合材料布界面摩擦特性试验

玻璃纤维增强聚合物复合材料（GFRP）强度高、耐热性好、抗碱性腐蚀能力较强,目前已广泛的应用于土木工程领域中。为了研究黄泛区粉土和GFRP布之间的界面摩擦特性,利用TZY-1型土工合成材料综合测定仪开展了直剪摩擦试验研究,分析了含水率、压实度和法向应力对界面摩擦特性的影响。结果表明,黄泛区粉土和GFRP布的界面摩擦强度随着压实度的增大而增大;界面摩擦强度在土体的含水率最优时达到最大,超过最优含水率后会下降;界面抗剪力随着法向应力的增大而增大,摩擦系数随着法向应力的增大而降低。      

非饱和土中温度引起水分迁移的光滑粒子法数值模拟EI北大核心CSCD

基于光滑粒子法(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)的基本原理,尝试着对给出的非饱和土中水热耦合问题进行数值模拟。首先,采用基于SPH算法自行编制的程序对抛物型偏微分方程进行求解,并与解析解做出对比。计算结果表明,SPH算法用来数值模拟抛物型偏微分方程是可行的及有效的,这就为进一步采用SPH算法计算非饱和土在温度作用下的水分迁移问题提供了理论依据。然后,对非饱和土介质中热能传输以及水分迁移的规律进行了数值计算,其中重点计算了不同热扩散系数、温度诱致的水分扩散系数、等温条件下的水分扩散系数和热源条件下的体积含水率和温度分布的特点,并对其演化过程和机理进行分析,从而将SPH算法的应用范围作了扩展。     

非饱和土中温度引起水分迁移的光滑粒子法数值模拟

基于光滑粒子法(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)的基本原理,尝试着对给出的非饱和土中水热耦合问题进行数值模拟。首先,采用基于SPH算法自行编制的程序对抛物型偏微分方程进行求解,并与解析解做出对比。计算结果表明,SPH算法用来数值模拟抛物型偏微分方程是可行的及有效的,这就为进一步采用SPH算法计算非饱和土在温度作用下的水分迁移问题提供了理论依据。然后,对非饱和土介质中热能传输以及水分迁移的规律进行了数值计算,其中重点计算了不同热扩散系数、温度诱致的水分扩散系数、等温条件下的水分扩散系数和热源条件下的体积含水率和温度分布的特点,并对其演化过程和机理进行分析,从而将SPH算法的应用范围作了扩展。     

压实条件及细粒含量对压实土动强度的影响研究

为了深入研究压实条件与细粒含量对土动强度的综合影响,对湖南省五种不同级配的土开展了循环荷载三轴试验,探讨了含水率、干密度、饱和度对不排水动强度的影响规律及机理,分析了不同细粒含量压实土所呈现的动强度特征差异,并引入以压实度和饱和度为自变量的方程来定量表述动强度。研究结果表明:在一定的压实能量下,达到最大干密度的土并不一定具有最大的不排水动强度,对于细粒含量较大的土,动强度由压实度和饱和度同时决定,而对于细粒含量较小的土,动强度基本只受压实度的影响;利用动强度预测方程可以在不掌握击实曲线的前提下预测压实土的不排水动强度,并可以在控制饱和度的前提下得出满足目标不排水动强度所需的压实度。     

降雨入渗条件下锚杆支护高边坡稳定性分析

为探究不同降雨入渗条件对锚杆支护高边坡稳定性的影响,以江口县沙子坳降坡道路工程建设项目高边坡防护工程为例,对降雨入渗条件下锚杆支护高边坡稳定性进行研究。结合工程概况,构建锚杆支护有限元模型。首先,分析锚杆支护前后高边坡稳定性,其次,对降雨时间、降雨强度等不同降雨入渗条件下的稳定性变化情况进行分析。最后,通过分析得出结论,锚杆支护可以有效提高高边坡的稳定性,而降雨时间和降雨强度都会对高边坡稳定性产生影响。降雨时间越长,降雨强度越大,边坡稳定性越差。     

堆石料非饱和湿化变形特性试验研究

降雨会在土石坝体中导致非饱和入渗过程,并可发生显著的湿化变形,从而对坝体的应力变形性状产生重要的影响。该文采用模拟降雨入渗的方法控制堆石体的湿化饱和度,进行了侧限压缩条件下的非饱和湿化试验,研究和分析了堆石体的非饱和入渗过程和不同饱和度情况下的湿化变形特性。试验分析结果表明,只有小孔隙吸附水才是有效湿化含水量,堆石体的湿化变形主要发生在小含水量湿化阶段,而大孔隙自由水为无效含水量,对堆石料湿化变形的影响不大;对所研究的糯扎渡弱风化花岗岩堆石料,其有效湿化饱和度小于25。5%。     

循环振动作用下残积土动力变形特性试验研究

为研究压实残积土在循环荷载作用下的变形特性,对不同含水率压实残积土进行改变围压及轴向动应力幅值条件的动三轴试验,得到了不同物理力学条件下土的动应力-应变关系滞回曲线、累积塑性应变发展规律曲线及骨干曲线,分析了动弹性模量随应变的衰变规律,探究了含水率、围压及动应力幅值等因素对试验结果的影响。结果表明:当累积塑性应变达到一定值时,压实残积土变形随动应力幅值σ_d的增大增幅明显,但最终表现为弹性安定行为,该特性随含水率的增加逐渐减弱;含水率增加不利于土样变形稳定,而提高围压可抑制该趋势。另外,增湿会加快模量的衰减,并降低残余模量,围压对衰变规律的影响随应变的增大逐渐减小。研究可为花岗岩残积土作为路基填料的施工过程及土体改良提供技术参考。     

基于格子Boltzmann方法非饱和土体水热耦合模型研究

考虑热源作用下非饱和土体水热耦合作用机制,基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别描述温度场及水分场的演化过程,建立了相应的水热耦合模型。同时,编制了计算程序,并结合半无限空间的水热耦合算例,验证了该计算模型的正确性。最后考虑水热耦合作用模式、热源温度以及土体孔隙率等因素的影响,讨论了非饱和土体温度场及水分场的演化规律。研究结果表明:传统的单向耦合模式无法表征水分迁移对土体导热特性的影响,从而导致温度场的演化规律有所偏差,而所提出的双向耦合模式更具合理性。在恒温热源作用下,不同热源温度对土体温度场及水分场的演化均会产生较大影响,且在非饱和土体温度升高速率较快的位置,体积含水率也相应的变化较快。在相同热源作用下,当初始体积含水率一定时,孔隙率较小的土体,温度升高速度较快,但总体差别不大,从而使得体积含水率分布也较为接近。     

美标(ASTM)规范下ARNAUD土坝填筑检测方法

毛里求斯ARNAUD(阿诺德)土坝项目位于毛里求斯中部,坝体为均质土坝,对压实度和含水率要求高。由于施工现场降雨频繁,项目工期紧,填筑要求高,工程师要求严格,根据招标文件技术规范,试验检测采用美国标准(ASTM)为主,英国标准(BS)为辅,因此探讨在美标及英标条件下土坝填筑的压实度及含水率检测,对于指导土坝填筑施工具有较大的意义,同时也希望能为同行提供参考。     

基坑开挖深度对支护结构变形影响研究

为了研究基坑开挖深度对支护结构及基坑地表变形的影响,该文基于数值模拟研究了恒大新世界项目基坑不同开挖深度下钢板桩和支撑杆的受力特性。结果表明,桩的水平位移随基坑开挖深度增大而增大。桩的负轴力随着基坑深度增大而增大,最后保持稳定;地表最大正位移（隆起）和最大负位移（沉降）随着基坑深度的增大而缓慢增大,地表隆起影响范围约为0m～16m,地表沉降的影响范围为6.0m;根据桩的位移分布规律,在基坑较深的位置处,桩承受的土压力迅速增大,实际工程中应增大支护结构刚度。当桩位于软弱地层中时,须增强支护结构刚度或增大截面尺寸。     

高液限红黏土的压实特性与路基填筑方案

红黏土由于水敏性一般不宜直接作为路基填料,工程中可通过加入碎石等粗骨料对其路用性能进行改良,但在实际工程应用中存在土石拌和不均的问题。基于此,为研究红黏土的压实特性,进行了标准击实和CBR强度试验。结果表明:红黏土的湿法击实结果更适用于指导工程实际,其击实曲线呈现双峰特性,分析认为第二个峰值是真正的最大干密度,其对应的含水率为最优含水率;探究了红黏土含水率与压实度、CBR强度之间的关系,压实度与强度并不呈正相关,最大CBR强度值对应的含水率比最优含水率高约5%,在适宜含水率和适当的击实功作用下,红黏土的CBR强度值和压实度都可以满足公路路基规范所需标准,这为红黏土用于路基填料提供了可能。因此,提出了"互层式"红黏土土石分层填筑方案,并运用Flac3D软件对几种不同工况下的路基填筑方式进行了数值模拟,其竖向沉降、数值模拟及工后沉降监测分析结果都表明,"互层式"红黏土土石分层填筑方式能满足高速公路路基沉降所要求的标准。     

降雨冲击力试验研究

采用弹性悬挂装置制作了三向风雨天平,并利用其进行了模拟降雨冲击力试验。实测了不同降雨强度、不同雨滴下落高度对结构的冲击力,研究了降雨对结构的平均冲击力和脉动冲击力与雨强、雨滴降落高度的关系。研究表明:降雨对结构产生平均冲击力和脉动冲击力。平均冲击力与雨强成正比,随雨滴降落的高度增加先增大,后减小。在强降雨时,脉动冲击力均方根值与降雨强度成线性关系,其主频率与结构固有频率一致。因此,研究在不同降雨强度下的力学性能具有重要意义。     

非饱和土壤热导率模型的优化与应用

本文在Campbell模型和de V-1模型的基础上,以Campbell模型为主,对该模型中的两个参数形状因子(ga)和土壤固相热导率(λm)采用de V-1模型中的计算方法,提出了一种新的预测土壤热导率温度关系的模型。该模型土壤固相热导率和形状因子均考虑了土壤颗粒组成成分,也包含了温度对土壤固相热导率的影响。此外,与前两种模型进行比较,该模型与实验值吻合较好,能够更好地预测土壤热导率。基于该模型,分析了土壤温度和体积含水率两个变量对不同类型土壤热导率的影响。研究表明:在同一温度及体积含水率工况下,土壤热导率是砂土壤土黏土。该研究为地埋管换热器周围非饱和土壤热湿耦合迁移模型的建立提供新的思路。     

梯度非均匀非饱和土中体波传播特性研究EI北大核心CSCD

基于非饱和多孔介质中波的传播理论,根据Helmholtz矢量分解原理,考虑非饱和土介质的非均匀性,假设土介质物理力学特性沿深度方向按幂函数变化,采用回传射线矩阵法,建立了梯度非均匀非饱和土中体波波动问题的弥散方程。研究了梯度因子即土体非均匀性对非饱和土中体波传播特性的影响规律。结果表明:P_(1)、P_(2)波和S波的波速随着梯度因子的增大而显著增大,而P_(3)波的波速受梯度因子的影响较小;P_(2)波和P_(3)波的衰减系数随梯度因子的增大而减小,而P_(1)波和S波的衰减系数仅在高频时随着梯度因子的增大而明显增大。P_(2)波和P_(3)波的波速随频率的增大而明显增大,P_(1)波和S波的波速仅在高频时随频率的增大缓慢增大;P_(2)波和P_(3)波的衰减系数随着频率的增大而非线性增大,而P_(1)波和S波的衰减系数仅在高频时随频率的增大而增大。非饱和土体的非均匀性对体波的波速和衰减系数均有显著影响,随着深度的增大,土体非均匀性对波速和衰减系数的影响逐渐减小。     

平衡饱和度差异性产生机理及其对非饱和土力学特性的影响

通过双孔隙结构分析结果确定在同一基质吸力下的试样将因孔隙分布的随机性而表现出不同的平衡饱和度, 进一步通过理想非饱和土的水气分布确定饱和度差异将影响非饱和土的力学性质研究. 采用压力板仪与直剪仪的简化组合试验对上述理论分析结果进行验证, 研究结果表明:平衡饱和度差异存在并随着基质吸力的增大而逐渐减小;在同一基质吸力下试样的抗剪强度随平衡饱和度的增加而降低;进一步的拟合结果显示平衡饱和度对与基质吸力相关的内摩擦角影响显著;通过对试验数据及其平均值的研究建议在最小与最大基质吸力下进行多次平行试验, 可以在不显著增加试验时间的同时减小平衡饱和度差异的影响.     

正常固结非饱和黏性土的三剪边界面模型研究

将三剪统一强度准则分别与非饱和土的单应力变量理论和双应力变量理论相结合提出了正常固结非饱和黏性土的三剪强度准则,在此基础上采用等量代换法与坐标平移法分别推导出可以反映土体全应力状态效应的三剪破坏应力比。将该三剪破坏应力比引入非饱和黏性土修正剑桥模型的屈服面方程以确定初始边界面,采用径向映射法则确定后续边界面,根据插值函数得到加载面上的塑性模量,据之建立了非饱和黏性土单应力变量和双应力变量下分别采用等量代换法和坐标平移法的4个三剪弹塑性边界面模型并对这4个模型做了单调和循环压缩荷载试验验证。结果表明,所建模型均能较好地反映土的变形特征,但相比之下,双应力变量下建立的模型相对单应力变量下建立的模型更接近试验结果,采用等量代换法建立的模型相对坐标平移法更接近试验结果的特点。真三轴数值模拟结果表明,单调加载时,相同应力条件下中主应力影响系数增大会引起非饱和土强度增大;循环加载时,最小主应力或中间主应力的增大均会引起土体抗剪强度的增大,且荷载振幅越大,非饱和土的轴向应变随之增大。比较4个边界面模型在真三轴应力状态的模拟结果表明,单调加载时,非饱和黏性土在双应力变量下的模拟抗剪强度值相对较大;循环加载时,单应力变量下所得塑性变形相对较大。     

振动压实填石路堤动力响应试验研究

对贵州三穗-黎平高速公路风化板岩路堤试验段路基不同深度埋设动土压力盒,用两种重型压路机振动压实测试不同深处竖向、水平动力响应。结果表明,振动波在土中近距离传播时频率基本保持不变或略有降低,土粒在动应力作用下处于加压-卸载的循环过程;大功率压路机对表层土产生明显推挤作用并造成表层填料松散;动应力在土中以一定角度向下扩散,不同压路机扩散角亦不同;据波动理论推导所得动应力在土中随深度以指数函数衰减获得试验数据验证,竖向动应力衰减系数是水平动应力衰减系数的2倍;超大功率压路机产生的动应力水平远大于重型压路机,重型压路机在土中局部产生共振现象;实测动侧压力系数非固定值且随深度增加线性增大。     

非饱和土坡危险含水量分析

介绍了由于雨水入渗,使非饱和土坡的含水量发生变化,而含水量正是与基质吸力有着直接的联系;同时通过分析条件水压力和非饱和土的容重与含水量的变化规律,得到基质吸力、饱和度、非饱和土容重与整个土坡的稳定性规律,也就是安全系数与含水量分布的规律。得出当土坡处于危险状况下的含水量分布,即当土坡中的含水量达到危险含水量时,土坡处于危险状态。因此,通过监测土坡的含水量的变化,获得土坡的稳定信息,为生产和安全提供保障     

火焰喷涂NiCrBSi涂层的纳米力学性能

为揭示热喷涂涂层在不同尺度下的力学性能,在45钢基体上制备了平均厚度为750μm的火焰喷涂NiCrBSi涂层,利用纳米压痕技术研究了不同压痕深度下涂层表/截面力学性能、弹塑性和压痕变形行为。结果表明:涂层表/截面力学性能均呈现明显的尺寸效应,硬度、弹性模量、弹塑性随压入深度增加不断降低。涂层表面表现出高弹性,其压痕弹性功与总压痕功的比值ηIT在500nm深度内达到52%,而涂层截面为40%;涂层截面具有高硬度和高模量,其纳米硬度和弹性模量在2000nm深度内比涂层表面分别高28%和33%。涂层压痕变形表现为理想塑性、凹陷、凸起和裂纹等多种特征,随着压入深度增加,涂层表/截面弹塑性差异逐渐降低,并在2500nm深度同时下降到35%。涂层单一薄层结构在不同方向具有相同的硬度和弹性模量,但随压入深度增大,压头包含的涂层体积增大,相邻薄层,特别是孔隙、裂纹、层间边界等缺陷对涂层性能的影响逐渐增强,导致涂层表/截面硬度和弹性模量的差异性随压痕深度增加不断降低。     

高铁列车荷载作用下路基填料变形特性研究

针对高速铁路运营过程中路基填料动力稳定和变形控制的问题,采用平行相似法对高铁路基填料的级配进行合理缩放,考虑加载频率和含水率等因素,设计一系列不同加载条件下的循环三轴试验对高铁路基填料的变形特性进行研究研究,分析不同的影响因素对高铁路基填料轴向累积塑性应变和回弹模量的影响。试验结果表明：高铁路基填料的轴向累积塑性变形随加载频率和含水率的增大而增大;回弹模量随加载频率和含水率的增大而降低。研究成果对认识非饱和高铁路基填料的变形行为及动力稳定性具有重要意义。