非饱和土结构强度的研究

本文提出非饱和土结构强度的概念,从膨胀土的结构模型导出结构强度公式,分析了结构强度公式成立的条件,并把结构强度公式推广到符合公式条件的所有类型非饱和土。     

非饱和膨胀土强度的分形特征

本文从膨胀土微孔隙分形分布的特点出发，导出了膨胀土的强度与基质吸力的关系式，非饱和膨胀土的强度与其吸力在双对数坐标上呈直线相关，这一关系得到了宁夏膨胀土的三轴试验结果的初步证实。     

非饱和膨胀土强度的分形特征

本文从膨胀土微孔隙分形分布的特点出发，导出了膨胀土的强度与基质吸力的关系式，非饱和膨胀土的强度与其吸力在双对数坐标上呈直线相关，这一关系得到了宁夏膨胀土的三轴试验结果的初步证实。     

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     

非饱和土的塑性体应变与剪应变的相互作用原理

将岩土塑性体应变与剪应变的相互作用原理拓展到了非饱和土领域。除了塑性体应变与剪应变的相互作用外,在非饱和土中出现了两类新的相互作用,吸力-塑性体应变和孔隙气压力-塑性体应变。吸力具有二重性质,其对塑性体应变作用包括两个相反的方面。基于吸力性质,阐明了非饱和土的一些独特的性质,诸如有效应力参数的物理涵义,吸力对体积变化和前期固结压力的影响和湿陷机理等。另外,应用拓展的塑性体应变与剪应变相互作用原理,从理论上证明了非饱和土的临界状态线是存在的和唯一的,以及它与应力历史无关。     

非饱和土三维固结问题探讨

本文推导了非饱和土三维固结控制方程组，它由三个静力平衡方程、一个连续性方程和一个吸力状态方程组成，包含五个基本未知量（三个位移分量、一个孔隙水应力和一个孔隙气应力）。这是不同于前人思路的一种尝试，饱和度可用其它基本未知量表达，不作为独立变量而只作为方程中的可变参数出现。饱和土的Ｂｉｏｒ固结方程可作为该方程组的一个特例而存在。文中还就方程组求解、本构模型和参数测定等问题提出了一些设想。     

非饱和黄土的破坏条件

根据黄土的沉积历史及强度性质建立了黄土的破坏条件,该条件在p--q平面上仍采用莫尔库仑条件,在π平面上满足形状函数一切条件,只需做常规三轴压缩和常规三轴挤长试验就可确定该条件的所有参数;依据非饱和土有效应力新表达式,提出了三维应力状态下有效应力参数的确定方法;用所做的非饱和原状黄土真三轴试验资料验证了该条件的适应性;将该条件与改进的条件、双园弧条件、Willam和Warnke条件比较,发现该条件在应用于黄土方面优于其它条件.     

非饱和土中端承桩纵向振动问题简化解

基于单相流固结理论与Bishop有效应力原理,研究了单相流条件下非饱和土中端承桩的耦合纵向振动问题。建立了简化条件下非饱和土体的动力平衡方程,通过引入拉普拉斯变换和势函数对此方程进行解耦,并采用算子分解理论及分离变量法求得土体纵向振动位移形式解。依据桩土系统的边界和衔接条件,进而得到了桩顶动力响应的闭合形式解,并研究了主要参数对桩顶速度导纳和速度时域响应的影响。结果表明,桩长径比和桩土模量比对桩顶动力响应有着显著的影响,而吸力折减系数对其基本上没有影响。     

饱和度的变化对非饱和土抗剪强度参数影响的试验研究

本文通过对不同饱和度的非饱和土的室内三轴试验,系统地研究了饱和度对非饱和土抗剪强度参数的影响,认为随着饱和度的变化,非饱和土 粘聚力将有较大变化,而其内摩擦角基本保持不变,从而为工程应用提供了依据。     

预留土对非饱和基坑支护结构的影响

基于《建筑基坑支护技术规程》的相关规定和非饱和土强度理论,建立了考虑预留土的嵌固和水平支撑双重作用和非饱和特性时支护结构嵌固深度、位移和内力的计算方法。研究表明,预留土的作用可以概括为两个方面:① 虽然能提供的水平抗力不是很大,但由于其合力力臂较大,因此对支护结构有明显的嵌固作用,从而可以缩短支护结构的嵌固深度;② 能在支护结构上部形成弹性支承,从而减小支护结构的水平位移和内力。算例分析表明,采用预留土并降水的施工方法能大幅度缩小支护结构的嵌固深度、位移和内力。因此,在条件适当的条件下,用基坑内侧预留土并降水的施工方法不仅可以省去水平支撑、降低支护结构嵌固深度,同时还可以节约投资和缩短工期,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。     

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.     

降雨强度对非饱和土降雨入渗的影响

降雨入渗机理是非饱和土边坡稳定性的核心问题。该文开展不同降雨强度下不同压实度非饱和土降雨入渗室内模型试验。试验结果表明,降雨下,土柱从上到下的体积含水率波动剧烈程度依次递减,且下层的体积含水率变化较上层有滞后。上层土不同深度的体积含水率在小雨、大雨及暴雨条件下基本表现为先瞬时攀升而后逐渐降低至稳定状态。而下层土体积含水率在空间和时间上均表现有所差别。小雨和大雨工况,最大迁移深度范围分别为0.21～0.36 m和0.15～0.3 m;而暴雨时,最大入渗深度超过0.67 m。随着土柱压实度的增大,引起的水分迁移到达稳态所需的持时明显增大,近似呈抛物线型增长趋势。     

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。     

P1波在非饱和土地基表面的反射特性

非饱和土是地表天然土体中最常见的一种形式。与饱和土不同,非饱和土内可传播四种体波：一种剪切波(S波)和三种压缩波(P1波、P2波、P3波)。其中P1传播特性与饱和土中的快压缩波相似：传播速度最快,且衰减系数最低。因此,该文运用非饱和孔隙介质理论阐述了弹性波在非饱和土中的传播特性,分析了平面P1波在非饱和土介质自由边界上的反射问题。根据边界条件,分别导出了在非饱和土自由边界上的四种反射波：反射P1波、反射P2波、反射P3波及反射S波的振幅反射系数及能量反射系数的理论表达式,并且在此基础上进行了数值计算。算例中讨论了四种反射波的振幅反射系数及能量反射系数受P1波入射角及地基土体饱和度变化的影响情况。结果表明：各反射波的振幅反射系数及能量反射系数不仅与入射角有关,也受到饱和度变化的影响。这些结论对土动力学的理论研究以及工程地震勘探具有一定指导意义。     

考虑疏干带非饱和土影响下基坑降水引起地面沉降的计算

大多数基坑底面低于地下水位面,在开挖前需要进行降水工程为施工提供干燥、安全的环境。由于降水历程中孔隙水压力消散和有效应力的增加,周围土体会产生固结压密,同时在基坑周围形成地下水的降落漏斗,最终导致地层的不均匀沉降,对坑周道路、建筑物及地下管线造成危害。在忽略土体的侧向变形及群井效应的前提下,引入非饱和土的有效应力原理,根据裘布依假定求出基坑降水后地下水位的降落曲线方程。采用分层总和法分别计算水位降落曲线上下非饱和土与饱和土的地面沉降量,叠加后得到最终坑周地面沉降量。结合数值模拟计算及工程实例监测数据对比分析,表明该方法具有较高的工程实用价值。     

平面S波在非饱和土自由边界上的反射问题研究

运用非饱和孔隙介质理论阐述了弹性波在非饱和土中的传播特性,分析了平面S波在非饱和土层自由边界上的反射问题。根据边界条件,分别导出了在非饱和土自由边界上的四种反射波：反射P1波、反射P2波、反射P3波及反射S波的振幅反射率及能量反射率的理论表达式,并在此基础上进行了数值计算。算例中讨论了四种反射波的振幅反射率及能量反射率受平面S波入射角度及土层饱和度变化的影响情况。计算结果表明：各反射波的振幅反射率及能量反射率不仅与入射角有关,也受到饱和度变化的影响,这些结论对土动力学的理论研究以及相关工程地震勘探具有一定指导意义。     

非饱和地基中部分埋入桩的水平振动问题EI北大核心CSCD

本文研究非饱和土中部分埋入桩的水平振动问题,为模拟桥梁桩基的高承台桩的实际服役状态,考虑水平简谐荷载和竖向静载的组合作用,采用Timoshenko梁模型和三维连续介质建立了非饱和土⁃部分埋入桩的耦合振动理论模型,利用微分变换法和传递矩阵法求得了桩身水平动力响应解析解,将退化解与已有成果作比较,验证了本文解的合理性。基于建立的理论模型,探讨了竖向荷载、埋入比和饱和度对部分埋入桩水平动力特性的影响。研究结果表明:刚度因子随着竖向荷载的增大而迅速减小,但是阻尼因子略微减小;刚度因子和阻尼因子均随着埋入比的增加而减小;桩身水平位移、转角、弯矩和剪力幅值均随着埋入比的增大而增大,幅值位置逐渐向上移动;饱和度较低的对刚度因子的影响很小,但饱和度大于0.9时刚度因子随饱和度的增加而迅速增大,阻尼因子基本保持不变。     

基于扰动变量的非饱和原状土本构模型

该文根据复合材料均匀化理论的思想建立了考虑水的滞后性与应力-应变特性相祸合的非饱和原状土本构模型。复合材料均匀化理论的主要思想是将变形的岩土材料视为由相对完整状态土（RISP）和完全调整状态土（FASP）混合而成的复合材料,RISP和FASP的力学性能分别与原状土和重塑土的力学性能相同。另外,在土体的变形过程中,RIS...     

往返荷载作用下非饱和砂性土的液化强度和孔压规律

使用电磁式动三轴仪对江油电厂粉某灰进行了结返荷载下液化强度和孔压变人规律的试验研究。由不同制样方法得试样的Ｓｋｅｍｐｔｏｎ孔压系数Ｂ＝０．０５７－１．０试验结果表明，在试验Ｂ值变化范围内，液化强度相差１倍多。孔压随Ｂ值减小升速率减慢，累积孔压也相应减小Ｂ减小到某一范围内时，试样不再发生液化。固结主应力比Ｋｅ对液化强度和孔压变化也有较大影响，对孔压变化规律使用双曲线函数拟合得很好，便于应用和计算。     

非饱和土简化固结理论及其应用

非饱和土固结理论中的边界条件对土体的固结有着重要的影响,它反映了土体在固结过程中边界的透气透水状态。针对实际工程中边界条件的复杂多样性,该文引入一个统一形式边界条件,构建了一个在瞬时均布荷载作用下,由顶面统一边界、底面完全不渗透边界组成的非饱和土一维固结计算模型。基于Fredlund非饱和土一维固结理论,采用Laplace变换等方法得到了Laplace域内超孔隙压力的解,再通过Laplace逆变换得到了时间域内相应解答。运用一个典型算例,设置合理的边界参数,将统一边界条件下的半解析解退化到几种常规边界条件下的解与文献中已有的结果进行比较,验证了所得解的正确性,并对非饱和土一维固结特性进行了简要分析。研究结果表明：统一边界条件下的半解析解相当于一个通解,具有广泛的适用性;通过改变相关边界参数的取值,可以模拟土层边界条件由完全不渗透到完全渗透的变化过程;固结过程中,边界条件对超孔隙气压力和超孔隙水压力的消散影响很大。因此,该文的研究具有一定的学术价值,所得的半解析解对不同边界条件下的实际工程具有参考价值。