模拟岩体结构面锚固试验

通过模拟岩体结构面的无锚、非预应力锚固和预应力锚固的试验研究，得到锚固及锚杆倾角与结构面的剪切刚度、抗剪强度、抗剪强度参数之间的关系和影响大小，对认识锚固机理有参考价值．     

粗颗粒盐渍土大型剪切强度试验研究

对新疆准东地区的粗颗粒盐渍土进行了室内大型剪切实验,研究了粗颗粒盐渍土的剪切破裂面形态、剪应力-位移曲线特征及干密度对抗剪强度指标的影响规律。结果表明:粗颗粒盐渍土剪切破裂面具有明显的高低不平与上下起伏的形态,剪切过程中土颗粒间表现出明显的镶嵌咬合和剪胀特征,使粗颗粒盐渍土表现出一定的黏聚力;粗颗粒盐渍土剪切应力随剪切位移变化的承载过程表现为应变软化类型,具有明显的峰值强度。随着干密度(压实系数)增加,抗剪强度指标显著增加,亦即提高粗颗粒盐渍土压实系数可显著提高地基承载力,具有明显的工程效益。     

锚杆的剪切试验

在一个大型剪切试验架上,对膨胀式(Swellex)锚杆、实心钢锚杆、实心和空心玻璃纤维锚杆作剪切试验。锚杆对节理岩石中节理面的倾斜方向、法向应力和安装锚杆试件的类型是各种各样的。剪切试验表明,新型空心锚杆(膨胀式和劈裂式锚杆)破坏前允许的剪切位移比实心锚杆的大。然而,在断面面积相同的情况下,空心锚杆比实心锚杆有较低的抗剪强度。玻璃纤维空心锚杆的加固能力比钢锚杆的低。锚杆对剪切面(节理面)的倾斜方向在锚杆破坏前对抗剪强度和剪切位移有很大影响。锚杆沿施加剪切和拉伸荷载方向的倾斜,使抗剪强度最大。     

古贤水利枢纽剪切带直剪试验对比研究

坝基岩体中的剪切带特别是软弱夹层会影响岩体抗滑稳定性,通过古贤水利枢纽工程剪切带室内外直剪试验对比,分析了剪切带剪切破坏机理.现场直剪强度受起伏差控制,室内中型直剪主要由预留剪切缝岩土体本身强度决定;在剪切带较厚处,现场沿强度最弱面破坏更能准确反映实际情况;对于同一性状剪切面,圆柱体取样和方块体取样方法对强度影响不大.给出了古贤水利枢纽工程不同剪切带类型的强度参数.     

废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性

采用Shear Trac-II型直剪仪,对废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性进行了研究,探讨了橡胶颗粒掺量、粒径对黏土混合土抗剪强度的影响,建立了抗剪强度指标与橡胶颗粒掺量及粒径之间的关系,并通过轻型压实法分析了混合土的压实指标。结果表明:混合土的最大干密度与最优含水率均随橡胶颗粒掺量增加逐渐减小,当掺量高于15%后,其减小趋势明显减弱。当橡胶颗粒掺量为40%时,混合土的抗剪强度最高,其抗剪强度较黏土提高了20%~40%。橡胶颗粒掺量低于20%时,增大橡胶颗粒粒径可使混合土的抗剪强度显著提高。混合土的黏聚力随掺量增加先增大后减小,内摩擦角则逐渐增大。在剪切过程中,试样表现出先剪缩后剪胀的特性,且在低压力、掺入大粒径橡胶颗粒时,其剪胀特性较明显。     

剪切速率对EPS颗粒混合轻量土抗剪强度的影响规律研究

为了确定剪切速率对EPS颗粒混合轻量土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了素土和不同配比轻量土在剪切速率为0.02,0.1,0.2,0.8,2.4 mm/min时的抗剪强度特性。试验结果表明：轻量土的剪应力-剪切位移关系曲线中存在硬化型和软化型两种形态,主要受EPS颗粒掺入比、水泥掺入比、法向应力的控制,素土的剪应力-剪切位移关系曲线形态为硬化型。剪切速率越大,试样达到破坏或稳定阶段历时越短。不同剪切速率下,轻量土的抗剪强度包线多为折线型,与传统结构性土体包线类似。作为一种结构性土体,配比对轻量土抗剪强度的影响是决定性的,抗剪强度、黏聚力和内摩擦角随水泥掺入比的增大、EPS颗粒掺入比的减小而增大。剪切速率对轻量土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角影响较小,对素土影响较大。随着剪切速率增大,轻量土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角变化幅度较小,无显著变化规律,素土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角逐渐减小。     

砂岩直接剪切试验三维离散元分析

为了研究高地应力作用下的深部岩体的剪切力学特性,将半经验半理论胶结接触模型植入离散元软件,模拟了砂岩的直接剪切试验,对砂岩的宏、微观特性进行详细的分析。模拟结果表明：砂岩的直剪数值试验过程可以分为3个阶段,即线性剪切阶段、应力衰减阶段及残余强度阶段;剪切过程中,外界做功主要转化为颗粒摩擦耗能,并始终存在着能量守恒;胶结破坏数目会随着剪应变的增大而增加,胶结拉区破坏数目大于胶结压区破坏数目,胶结破坏形式均由弯破坏形式主导;裂纹首先从剪切面两端产生,拉区裂纹产生于剪切面中间,向剪切面两端以及上、下侧扩展,压区裂纹从剪切面两端向中间扩展,最后拉区裂纹与压区裂纹相互贯通布满整个剪切面,在空间上最终形成一个截面呈椭球状的分布域;本文的直剪数值试验结果与砂岩剪切试验结果基本一致。     

黄土坡滑坡滑带土室内直接剪切特性研究

滑带土的抗剪强度指标是滑带土在外力作用下抵抗剪切破坏的极限强度,是滑坡稳定性分析和治理工程设计的最基本、最重要的参数.直接快剪试验以其操作简单、原理明确被认为是用来检测土的抗剪强度的一种有效方法.基于直接快剪原理对三峡库区黄土坡滑坡滑带土进行了室内剪切试验,通过试验获得了滑带土的抗剪强度参数,并分析了不同含水率、不同粒径下滑带土的剪切特性变化规律,为后续对滑带土直剪试验的数值模拟与黄土坡滑坡稳定性分析与评价提供参考.     

自然氧化弱膨胀土的剪切破坏特征试验研究

膨胀土体材料在大气环境下自然氧化,其黏粒的化学成分、矿物组分和颗粒结构将发生变化。通过XRF成分检测及室内土工试验方法,研究了不同围压条件下原状土样与氧化土样的剪切变形破坏规律,用硬化系数量化分析了土样从压缩硬化过渡到压剪混合破坏模态的非线性软化特征。结果表明：原状土样氧化后抗剪指标有所增强,内摩擦角变化是抗剪强度增加的关键因素。原状土样和氧化土样的剪切破坏机制较为复杂,在试验设定加载条件下,可能发生鼓曲状压缩、硬化压缩、压剪混合或剪切滑移等各类破坏模态。硬化系数可对土样加载过程中的剪切应力应变关系曲线进行量化,体现压缩硬化向压剪混合及剪切软化破坏模态过渡的非线性变化特征。可为膨胀土氧化效应研究及其土体稳定性分析提供一定的理论参考。     

不同角度土工格栅加筋剪切特性的试验研究

研究土工合成材料与砂土之间的界面剪切特性的试验通常将土工合成材料水平放置在上下盒之间,但是在加筋体结构中,加筋土的潜在破坏面常常与加筋材料呈一定角度,因此探究加筋材料与剪切面成一定角度时的剪切界面特性有着十分重要的意义。为了探究土工格栅加筋角度对抗剪强度的影响,采用HM-5780大型直剪仪开展了一系列的土工格栅多角度加筋的直剪试验,对比了不加筋状态下的剪切特性,并结合了剪后土工格栅变形特点进行分析。试验表明,在60°加筋时,抗剪强度最大,筋材在剪切过程中主要呈受拉状态,120°和150°加筋时反而削弱了土体的抗剪强度,筋材主要呈受压状态。筋材布置角度越接近剪切过程中最大拉伸应变的方向,则其抗剪强度增加得越多。     

岩质边坡稳定性的有限元分析和数值模拟

基于岩质边坡滑动面和稳定性主要由岩体结构面强度决定的实际,作者首先采用有限元应力分析方法估算了岩体结构面的稳定安全系数,进而利用有限元强度折减法对岩质边坡稳定性进行了数值模拟研究。研究结果表明,采用有限元应力分析方法和强度折减法相结合的方式能快速有效地求解岩质边坡的稳定安全系数,并可为岩质边坡稳定性评价提供一定的指导依据。     

彭水水电站船闸高边坡开挖过程的有限元仿真分析

彭水水电站船闸开挖段地形地质条件较复杂，断层分布较多，为此应用弹塑性有限元分析方法，采用接触力学的直接约束法模拟断层的滑移和脱开等不连续行为，对高边坡开挖过程进行了数值仿真。通过研究对比开挖过程中岩体的变形、应力以及塑性区的大小和分布，来评价开挖过程中边坡的稳定性和支护措施的有效性，为高边坡开挖方案的优化和选定提供指导。     

暴雨作用下基岩软化对边坡稳定影响的研究

本文针对暴雨情况下的边坡稳定问题,采用有限元强度折减法,结合边坡工程实例,考虑边坡岩体的非均质、不连续介质特征,以及岩体应力应变变化过程特性,对边坡敏感薄弱部位分正常工况与暴雨工况两种情况分别进行安全失稳分析.结果表明,边坡安全稳定问题主要是在暴雨作用下,滑块的结构层面基岩出现饱和水软化现象,其物理力学性能和强度有可能大幅度降低,进而导致边坡失稳.     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

植被护坡中根土复合土体抗剪强度分析

针对植被护坡的稳定性难以界定和直剪仪大小限制试验素材大小的问题,为探索植被护坡中根土复合体的抗剪强度与树根和土体间组合方式的关系,选取乔木根和红黏土为材料,运用自行研制的大型直剪仪进行了大量根和土不同组合形式的直剪试验,并将根和土的力学模型推广到三维模型。结合试验数据和公式推导,研究发现:竖直布置根系并不能够让根土复合体的抗剪强度得到最大发挥;在设定的土质和含水量的条件下,试验结果和力学模型都显示,三维空间内单根沿滑坡方向呈62°时能更充分的发挥根系的作用,单根条件下提升根土复合体的强度最大为15.1%;根系穿过滑裂面时,将阻碍边坡的滑动,固坡效果明显。因此,树根能够限制边坡的侧向变形,使挡土墙内应力分布更平均,降低应力集中的可能。研究成果为拓展乔木根系对增强边坡抗剪强度的应用提供了依据。     

基于动态非等比例双强度折减法的边坡稳定性研究

为了探究动态非等比例双强度折减法在边坡稳定性应用的可行性,基于ABAQUS软件,根据三维边坡渐进破坏的过程和强度参数在边坡中发挥作用程度的不同,通过动态非等比例的双强度折减法理论,将Mohr-Coulomb强度准则中的黏聚力c和内摩擦角φ转换为Drucker-Prager强度准则中的屈服强度σ与内摩擦角β;并利用最短路径理论确定边坡的综合稳定性系数,评价边坡的稳定性。结果表明:基于D-P强度准则的动态非等比例的双强度折减法能够更合理地反映三维边坡的渐进破坏过程及其强度参数的发挥程度;所得到的边坡稳定性系数与以M-C准则计算得到的结果非常接近,且得到的边坡稳定性系数、边坡的位移均小于传统强度折减法的模拟结果,具有更高的安全储备。该方法收敛快速,在三维边坡的稳定性计算中有一定的应用价值。     

参数互相关条件下土石坝边坡稳定的随机模拟

根据土体抗剪强度参数存在一定的相关性,介绍了参数互相关条件下土石坝边坡稳定可靠性分析的方法,通过算例分析了土体抗剪强度参数在不同相关程度时对边坡稳定随机模拟成果的影响.     

华丽高速公路华坪岸边坡稳定性的DDA 模拟研究

为了对华丽金安金沙江大桥华坪岸的边坡稳定性进行评价,并能够直观了解边坡变形及可能的破坏过程,采用非连续变形分析方法（DDA）结合强度折减法对华坪岸 z1剖面进行模拟。在计算模型中利用真实节理和虚拟节理的概念充分考虑了已有的断层、软弱结构面的表征。研究结果表明：在自然状态下华坪岸边坡是稳定的;在强度参数降低的情形下,华坪岸边坡可能的破坏形式为牵引式破坏,即沿着 t3凝灰岩夹层和坡体前缘卸荷带陡倾结构面滑动。     

无胶结粗粒土结构强度及量化指标分析

粗粒土的初始结构对其宏观抗剪强度及剪切过程中的强度演化有着重要影响,为研究粗粒土初始结构强度以及初始结构在剪切过程中对抗剪强度的贡献,采用可视化直剪仪研究土体宏观抗剪强度中颗粒的初始结构所抵抗的剪应力数值,得出粗粒土初始结构所抵抗的剪应力约占整体抗剪强度的1/3。针对颗粒形态、排列、接触关系等颗粒初始结构特征指标,分析初始结构前后各指标的变化规律,并采用AHP以及熵权法综合评价各因素对初始结构效应的影响权重,得到各个指标对粗粒土初始结构效应的权重大小。研究表明：颗粒接触关系对初始结构效应影响最大,其权重占比为42.66%,其次为颗粒整体轮廓系数,其权重占比为26.02%。     

典型结构面分布型式节理岩体室内直剪试验研究

针对节理岩体变形破坏及抗剪强度参数确定问题,开展了5种包含两条节理的典型节理分布型式的节理岩体试样的室内直剪试验研究.试验结果表明节理岩体的破坏主要表现为节理控制的节理与岩桥间渐进搭接破坏;对比分析了试验得到的25条应力应变全过程曲线,提出了应力应变曲线分类方法,包括滑动型、屈服型、剪断型、脆断型、剪断复合型五种类型,...