考虑桩前土体抗力的抗滑桩内力计算

为得到切合实际的抗滑桩内力计算公式,考虑桩前土抗力的作用,基于对不同岩性滑坡推力的分布形式的总结,将二次函数作为滑坡推力的分布函数,推导出考虑桩前土体抗力的抗滑桩内力计算公式。结果表明:推导的考虑桩前土体抗力的抗滑桩内力计算方法,可根据工程实际选择滑坡推力的分布形式,使计算结果更加符合实际情况。通过实例验算对比分析,相比于传统滑坡推力分布形式,考虑桩前土体抗力后推导的公式能有效提高抗滑桩内力计算精度。     

饱和砂土静动力剪切特性对比分析

在相同的初始应力条件下,通过进行循环扭剪试验和单调剪切试验,对比了初始固结应力状态完全相同时,饱和砂土的静动力剪切特性的相关性。试验结果表明,在初始固结应力状态相同的情况下,单调剪切和循环扭剪过程中,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性具有密切的相关性,尽管在两种加载模式下都出现应变软化特性,但偏应力比增长均表现出硬化特性,增长模式也几乎一致,能作为静动力本构模型的物理基础。这一结果为对静力条件下的弹塑性模型进行修正和推广,从而进一步描述动荷载条件下的应力-应变特性的本构模型的建立提供了依据。     

三轴压缩条件下灰岩力学特性试验及力学模型研究

以重庆武隆地区二叠系灰岩作为研究对象,通过三轴试验对该地区的灰岩屈服强度、峰值强度、残余强度与围压的关系进行了探讨。根据塑性力学的相关理论,将灰岩0～15MPa围压下的应力-应变曲线划分了孔隙压密、弹性、屈服、软化以及流塑5个变形阶段,提出了灰岩各阶段的力学模型。并且特别讨论了灰岩力学模型屈服和软化2个代表性阶段。在屈服阶段,利用主应变作为重要参数,结合Mises和Mohr-Coulomb屈服准则,建立了屈服阶段的非线性本构方程;在软化阶段,根据Mohr-Coulomb屈服准则和塑性软化理论,推导出了软化阶段的本构方程。结果表明,所建立的本构方程和试验结果相吻合,具有较高的准确性和实用性,可为类似的边坡稳定性研究提供重要的参考价值。     

考虑剪胀性和应变软化的粉细砂双屈服面本构模型

针对上海粉细砂不存在唯一临界状态线的特点,对传统的砂土本构模型进行了改进,提出了一个能合理描述粉细砂剪胀性和应变软化特性的弹塑性本构模型.该模型采用双屈服面形式,可同时反映剪切变形及压缩变形机理.模型对传统修正剑桥模型中的剪胀性公式进行了改进,考虑了反映塑性体积应变由正转为负时对应的特征状态应力比与初始有效围压的相关性.为了描述应变软化特性,提出了一个利用残余状态应力比和峰值应力比的应变软化公式,可较为合理地反映粉细砂的应变软化特性.通过对上海粉细砂的多组试验结果模拟,验证了本文模型的合理性和有效性.     

类岩石材料的本构方程

本文叙述了内时理论的基本概念及方程,并将其与经典理论作了比较。在此基础上,导出了适用于类岩石材料的本构方程。研究结果表明:导出的本构方程能够很好地描述诸如围压对峰值强度及应变软化和硬化的影响、剪胀、静水压力敏感以及循环硬化和软化等典型的变形特征。计算结果与实验资料的吻合程度是相当好的。     

湿陷性黄土的结构性参数本构模型

本文通过黄土的三轴剪切试验，基于综合结构势的概念，建立了一个能够反映湿陷性黄土含水状态、应力状态和应变状态影响的结构性参数数学表达式。将结构性参数引入剪应力剪应变关系分析中，得到了考虑黄土结构性的应力应变关系。试验揭示了湿陷性黄土具有剪缩剪胀性，表明应力比与剪缩剪胀应变比之间具有良好的线性关系；固结围压越大，剪缩剪胀临界点的应力比越大，含水率越大，剪缩剪胀临界点的应力比越小。最终，建立了反映黄土结构性变化、应力应变软化与硬化、剪缩剪胀变形特性的本构模型。通过本构关系描述湿陷性黄土的应力应变发展过程，得到了与试验结果一致的变化曲线。     

抗滑桩滑坡推力及桩前抗力设计计算

滑坡具有发生频率高、灾害损失严重等特点,合理计算抗滑桩滑坡推力及桩前抗力对于滑坡治理具有重要意义。滑面抗剪强度参数c、φ的设计值是根据少数钻孔取样进行试验得到或根据经验取值,不能代表滑面的平均抗剪强度,导致滑坡稳定安全系数及相应的滑坡推力曲线计算结果与实际情况存在差别。单排抗滑桩设计计算时通常不考虑桩前抗力,双排或多排抗滑桩滑坡推力的分配尚无相关规定,造成了抗滑桩滑坡推力及桩前抗力设计计算不合理。通过理论分析、数值模拟和工程应用等手段对滑坡稳定性状态及相应的滑坡推力曲线、单排抗滑桩滑坡推力与桩前抗力计算、双排抗滑桩滑坡推力分配等进行研究。研究得出:滑坡体处于极限平衡状态的判定依据为滑坡末端条块剩余滑坡推力T_n=0和滑坡体天然边坡稳定系数K=1.0,两个条件需同时满足;单排抗滑桩滑坡推力及桩前抗力设计计算中,当滑坡天然稳定系数K≥1.0时,采用实际c、φ求得的设计滑坡推力与实际滑坡推力之差作为抗滑桩桩上的设计值能保证滑坡的稳定;当K1.0时,应采用实际c、φ求得的设计滑坡推力曲线与桩前剩余抗滑力之差作为抗滑桩设计值。提出的考虑桩前土体剩余下滑力的设计计算方法能使双排抗滑桩更合理地分配滑坡推力。研究成果对抗滑桩的设计计算具有一定参考价值。     

抗滑桩-边坡系统三维有限元分析

采用通用软件ANSYS对抗滑桩-边坡体系(白岩沟滑坡)进行三维有限元模拟.模拟过程中抗滑桩选用混凝土的强度准则,锚固段桩周岩体选用Drucker-Prager弹塑性本构模型.研究抗滑桩-边坡体系中桩及桩周岩石的变形及应力分布的变化规律,为抗滑桩-边坡体系的设计提供依据.结果表明:各项指标(应力、应变、位移等)均在限度范围内,满足规范的要求,三峡库区白岩沟滑坡治理方案是合理的.     

膨胀土边坡中抗滑桩合力分布规律反演分析

在抗滑桩设计中,选择何种作用在桩身的滑坡推力的分布形式,直接影响结构内力的大小和结构尺寸。根据膨胀土边坡抗滑桩中的测斜管观测数据,假定了合力分布的不同形式,基于Winkler弹性地基梁方法开展反演计算并结合现行的支挡结构设计规范,认为抗滑桩所受合力的分布形式采用三角形分布较为合理,为相关涉及膨胀土边坡的支护设计提供参考。     

顺层岩质边坡抗滑桩弯折破坏模型及试验研究

悬臂式抗滑桩是边坡工程有效防护手段,由于岩土体介质及滑坡结构的特殊性,其在滑坡推力及锚固反力共同作用下的桩身力学行为有待进一步研究。基于顺层岩质边坡的地质结构特性及顺层滑移模式,对抗滑桩锚固段的桩后土体抗力进行分析,分别考虑土体抗力为矩形、三角形和梯形分布情况,建立悬臂式抗滑桩力学模型,研究抗滑桩在顺层边坡滑坡推力及土体锚固反力共同作用下的弯折破坏位置,得到了抗滑桩锚固段弯折破坏位置与抗滑桩的长度、埋深以及滑移面的剪切力的关系及其表达式。通过试验对模型进行验证,对抗滑桩的理论弯折破坏位置进行实际对比。结果表明:在此种滑移模式下,悬臂式抗滑桩的锚固反力按梯形分布计算时,理论模型计算结果与试验结论有较好的一致性,而在按照矩形或三角形分布计算时,理论结果与试验结论相差较大。所以,在施工设计过程中,应在计算得出的悬臂式抗滑桩弯折破坏位置布置较密的抗弯钢筋或按最不利条件计算最大弯矩,确保抗滑桩的承载能力满足要求。     

基于强度参数演化的胶凝砂砾石材料本构关系研究

胶凝砂砾石材料应力-应变关系具有明显的弹塑性和应变软化特性,当前其本构关系推导较为复杂。针对这一问题,本文借鉴岩石材料峰后强度参数演化行为,基于摩尔-库伦强度准则,采用最大主应变ε₁作为应变软化参数,将凝聚力c、内摩擦角φ看作ε₁的分段线性函数,较为简便的推导胶凝砂砾石材料的本构关系。由本构关系式拟合得到不同围压时胶凝砂砾石材料应力-应变关系曲线变化趋势与三轴试验数据吻合良好,说明该方法得到的本构关系可以反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征。     

考虑剪切中主应力方向的砂土本构模型

考虑状态依赖性的弹塑性本构模型是当前现代砂土本构理论发展的一个主流方向,目前所引用的状态参量虽能够反映孔隙比与平均有效应力的联合效应,但尚不能反映剪切过程中的主应力方向对砂土应力-应变关系的影响.大量复杂应力条件下的空心扭剪试验证明,剪切中的主应力方向对砂土的变形和强度特性具有重要的影响.本文基于考虑砂土状态依赖性的本构理论,提出了一个含有主应力方向的砂土状态参量,并将其同时引入剪胀方程和塑性模量,以此为基础建立了一个能够反映剪切中主应力方向的砂土弹塑性本构模型.通过同相关试验数据的对比和分析,验证了该模型可以较好地模拟砂土在不同主应力方向下的应力-应变关系.     

考虑剪切中主应力方向的砂土本构模型

考虑状态依赖性的弹塑性本构模型是当前现代砂土本构理论发展的一个主流方向，但目前所引用的状态参量虽能够反映孔隙比与平均有效应力的联合效应，但尚不能反映剪切过程中的主应力方向对砂土应力—应变关系的影响。大量复杂应力条件下的空心扭剪试验证明，剪切中的主应力方向对砂土的变形和强度特性具有重要的影响。本文在考虑砂土状态依赖性的本构理论的基础上，提出了一个含有主应力方向的砂土状态参量，并将其同时引入剪胀方程和塑性模量，以此为基础建立了一个能够反映剪切中主应力方向的砂土弹塑性本构模型，通过同相关试验数据的对比和分析，验证了该模型可以较好地模拟砂土在不同主应力方向下的应力—应变关系。     

考虑应变软化的高速公路软岩隧道围岩变形分析

软岩隧道具有变形大流变时间长等特点,采用何种模型模拟软岩的应力应变关系在数值计算中至关重要。通过数值模拟和三轴试验对比,确定以驼峰曲线函数表达式描述软岩的应变软化材料特性关系,结合 FLAC 软件采用应变软化模型对三种开挖方式进行了模拟计算分析,确定最优开挖方式。然后针对软岩围岩变形进行了理想弹塑性模型和应变软化模型的分析对比。将软岩应变软化本构模型得出的围岩变形与实测值进行对比分析,发现其二者值能够较好吻合,因此采用应变软化模型计算软岩隧道变形是可取的。     

梧州市滑坡治理工程桩锚支护设计优化探讨

文章结合梧州市的地层特性,将市区内分成花岗岩地区和砂岩地区,建立两个理想滑坡岩土计算模型,通过模型尺寸的变化,各计算了9个滑坡推力,针对每个模型及滑坡推力使用计算机设计软件进行了4组抗滑桩或抗滑桩锚索组合结构设计计算,并估算出相应各组合的工程造价,在保证安全和施工方便的前提下提出了抗滑桩锚索组合设计优化建议,为滑坡治理工程中抗滑桩与锚索匹配选择的优化设计提供指导依据。     

黄土剪切损伤演化及其力学特性的CT-三轴试验研究

利用应力控制式CT-三轴仪研究了非饱和Q3原状黄土与扰动黄土三轴剪切变形特性,并利用CT技术对其内部结构变化进行了无损量测,得到内部结构演化的CT图像和相应的CT数据,从细观上解释了结构性黄土三轴剪切破坏细观结构演化规律。结果表明:随围压的增大,黄土三轴剪切偏应力轴应变关系曲线由弱软化型逐渐转变为弱硬化型,原状黄土的体应变无论是剪缩还是剪胀均大于扰动黄土。剪切变形呈应变弱软化型黄土平均CT数与轴向应变关系曲线先经历一个小幅增长后逐渐减小。剪切变形呈应变弱硬化型黄土平均CT数与轴向应变关系曲线在剪切初期快速增长,随后在剪切过程中缓慢增长。扰动黄土剪切破坏过程中试样中部相比全区剪切破损较小,裂纹主要在试样外围衍生;原状黄土胶结区表现为逐渐破损,空洞区由于周围土颗粒的滑移而逐渐被压密。CT技术使土的细观结构研究达到定量阶段,为建立土的结构演化方程和结构性本构模型提供了试验基础。     

结构性粘土的非线性损伤力学模型

结构性粘土具有明显的应变软化特性,迄今尚无合理的本构模型可用以描述其应力应变关系。笔者将原先建议的弹塑性损伤模型加以简化,提出了一个更实用的非线性损伤力学模型,制定了有关计算参数的测定方法,并对该模型的有限元算法作了初步的探讨。     

岩石损伤软化统计本构模型参数的确定方法

本文探讨了岩石损伤软化统计本构模型参数与岩石软化变形破裂过程的应力应变全曲线的特征参量的理论关系，建立了本构模型参数新的确定方法。该方法通过常规试验所得到的峰值点的应力应变值即能确定整个本构模型的其它参数，再将峰值点的应力应变值与围压的关系进行拟合，即能将该模型推广成任意围压下的岩石损伤软化统计本构模型。试验表明，本文模型曲线能较好地反映岩石破裂的全过程。     

考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型的开发及应用

地下洞室埋深愈深,应变软化现象愈明显。为研究深部裂隙岩体开挖后巷道围岩的变形特征,基于应变软化模型,结合裂隙岩体损伤及演化本构方程,利用FLAC^3D软件的二次开发功能,采用VC++编程语言,建立考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型。以某矿井地下圆形巷道开挖为例,分别采用应变软化模型和自开发的本构模型对该算例进行数值模拟,巷道围岩的位移、塑性区和安全系数的对比结果表明,开发的本构模型能够较好地反映出岩体应变软化特性和裂隙对岩体的损伤作用,可对维护围岩体的稳定性提供参考。     

基于应变软化的软弱夹层边坡渐进破坏

含软弱夹层的顺层岩质滑坡是常见的地质灾害,研究其渐进破坏过程对于滑坡防治具有重要意义。基于软弱夹层的应变软化特性,推导了开挖工况下含软弱夹层的顺层岩质边坡渐进破坏的微分方程,并理论分析了渐进破坏的过程和阶段;对比摩尔-库伦本构模型下的数值计算结果,证明了应变软化摩尔-库伦本构模型能更准确地反映边坡软弱夹层的渐进破坏过程,并以实际工程案例进行了检验。研究结果表明:含软弱夹层的顺层岩质边坡的渐进破坏过程可分为初始、等速与加速变形3个阶段;在开挖工况下,破坏首先产生自坡脚,而后剪切破坏区不断扩展,沿软弱夹层延伸至坡顶,并在坡顶产生拉张破坏,边坡的整体破坏模式表现为滑移-拉裂式。