浅议斜坡稳定性计算中水压力的作用

理论推导证明了静水压力模式与动水压力模式下地下水作用效果的差异,并且结合前人的研究成果,提出要取得合理的稳定性计算结果,两种水压力模式下所选用的强度参数应有所区分,对于静水压力模式,应取快剪或不排水剪指标;对于动水压力模式,则应取用慢剪或排水剪指标。最后采用一个具体的工程实例验证了结论的合理性。     

水作用下岩体断裂强度探讨

分析了裂纹岩体中水压力的作用及类型。在探讨静水压力、动水压力及水化学损伤对裂纹尖端应力强度因子的基础上，推导给出了考虑水压力和水化学损伤作用等不同条件下的含闭合或张开裂纹的岩体断裂强度新准则，并得出：水对含结构面(裂纹或节理)岩体的断裂力学效应的作用包括直接与间接两方面，直接作用来源于裂纹中的静水压力或动水压力：间接作用来源于水对裂纹面上的剪切强度(粘聚力与内摩擦角)的损伤。水对岩体断裂强度的作用，对于裂纹是否闭合，在新准则中有不同的表达式。     

水作用下岩体断裂强度探讨

分析了裂纹岩体中水压力的作用及类型,在探讨静水压力、动水压力及水化学损伤对裂纹尖端应力强度因子影响的基础上,推导出了考虑水压力和水化学损伤作用等不同条件下的含闭合或张开裂纹的岩体断裂强度新准则,并发现水对含结构面(裂纹或节理)岩体的断裂力学效应的作用包括直接与间接作用两方面,直接作用来源于裂纹中的静水压力或动水压力,间接作用来源于水对裂纹面上的剪切强度(粘聚力与内摩擦角)的损伤、水对岩体断裂强度的作用,对于裂纹是否闭合,在新准则中有不同的表达式.     

反压对土体强度特性的影响试验研究及其影响机理分析

为提高试样饱和度,室内试验普遍采用反压饱和法,但现行规范中对其反压大小未做具体规定。该文利用竖向-扭转双向耦合剪切仪及全自动真三轴仪,针对福建标准砂(相对密实度30%、58%、70%)及细砂,进行了不同反压下单调排水与不排水剪切试验,分析不同反压下砂土的应力-应变关系、超静孔隙水压力发展规律。试验结果表明：反压对剪胀性砂土的固结不排水剪切强度具有显著影响,且剪胀性越大,其影响更显著;反压对剪缩性砂土的不排水抗剪强度影响不显著;反压对砂土固结排水抗剪强度的影响相对较小;反压对砂土有效抗剪强度指标基本没有影响。本文认为反压对剪胀性砂土的固结不排水抗剪强度产生影响的原因是：反压不同时,土体中的气液混合体的体积模量并不相同,因此相同的体胀趋势或相同的体积回弹下所引起的超静孔隙水压力不同,进而直接影响有效围压及其砂土抗剪强度;而土体发生剪缩时,气液混合体越接近刚体,其体积模量对反压的依赖性越小,因此,相同的剪缩趋势或相同的体积压缩量下,所产生的超静孔隙水压力与反压的大小没有显著的依赖关系,因此在剪缩状态下,反压对砂土的应力-应变关系及抗剪强度没有显著的影响。在固结排水试验中无论反压设定多大,不存在超静孔隙水压力,有效围压与反压大小无关,因此反压对砂土排水抗剪强度没有显著影响。     

“12·20”深圳滑坡动态模拟

将深圳滑坡堆填渣土近似视为饱和土,考虑快速填筑效应,假定填筑高度在填筑过程中随时间线性增大,由一维固结理论推导出由于快速加载引起的土体内超静孔隙水压力分布,同时根据修正剑桥模型考虑填土剪缩效应对超静孔隙水压力的影响。总孔隙水压力为静水压力、快速加载和剪缩引起的超静孔隙水压力三部分之和,从而由总应力得到余泥渣土失稳时的有效应力,进而由有效内摩擦角得到其剪切强度。再将快速滑出过程看作不排水条件下的破坏,利用推导出的填土不排水强度,采用可以有效模拟超大变形问题的物质点法对深圳滑坡的全过程进行了动态模拟,并研究了滑坡体对建筑物的破坏作用。模拟结果表明该模型能较好解释深圳滑坡中滑动土体高速远程输送特征。     

“12·20”深圳滑坡动态模拟

将深圳滑坡堆填渣土近似视为饱和土,考虑快速填筑效应,假定填筑高度在填筑过程中随时间线性增大,由一维固结理论推导出由于快速加载引起的土体内超静孔隙水压力分布,同时根据修正剑桥模型考虑填土剪缩效应对超静孔隙水压力的影响。总孔隙水压力为静水压力、快速加载和剪缩引起的超静孔隙水压力三部分之和,从而由总应力得到余泥渣土失稳时的有效应力,进而由有效内摩擦角得到其剪切强度。再将快速滑出过程看作不排水条件下的破坏,利用推导出的填土不排水强度,采用可以有效模拟超大变形问题的物质点法对深圳滑坡的全过程进行了动态模拟,并研究了滑坡体对建筑物的破坏作用。模拟结果表明该模型能较好解释深圳滑坡中滑动土体高速远程输送特征。     

动扭剪荷载作用下非饱和黄土动力特性试验研究

通过对黄土的动扭剪试验研究了非饱和黄土的动孔隙压力特性、动强度特性以及振陷变形特性。非饱和黄土在动扭剪试验过程中，随着轴向变形的发展，孔隙气压力逐渐上升，而孔隙水压力则基本保持不变或后期略有升高，且非饱和黄土和饱和黄土的强度及变形特性存在明显差异；同时，分析了含水量、固结应力和固结比对黄土动力特性的影响。     

基于COMSOL流-固耦合分析的沥青路面结构动水压力研究

为了解不同饱和度沥青路面结构在荷载作用下的动水压力差异性,借助COMSOL有限元软件,建立动荷载作用下的路面有限元模型,研究不同沥青路面结构的孔隙水压力及竖向压应力变化规律,并通过正交试验探究不同参数对单层排水沥青路面孔隙水压力的影响。研究结果表明:密级配沥青路面孔隙水压力远大于排水沥青路面;随着排水层数的增加,孔隙水压力减小,对应的竖向压应力增加;云图显示,渗透系数的不同,使密级配沥青路面的孔隙水压力在竖向的影响显著,而单层排水沥青路面的孔隙水压力在水平方向影响较大。由正交试验结果可知,单层排水沥青路面孔隙水压力的各参数敏感性由大到小依次为渗透系数、轮载峰值、车速。     

降雨对土质边坡稳定性影响机理及实例分析

隧道洞口边仰坡的稳定性关系到整个隧道工程的成败。影响隧道边仰坡稳定性的原因是多种多样的，其中水的作用是影响土质边坡稳定的关键因素之一。从降雨对土质边坡稳定性影响的机理出发，归纳出降雨对土质边坡的影响主要表现为：降雨人渗使土体含水量增加，基质吸力减小，有效内聚力和有效内摩擦角降低；降雨入渗使土体重度增大，产生动水压力或静水压力，从而增大下滑力。结合在建隧道边仰坡土体位移监测结果分析，认为在一定条件下，降雨会对土质边坡稳定性产生重要影响，隧道在进洞前期就应及时做好边仰坡的防、排水工作，以有效减少降雨对土质边坡造成的不利影响，确保边仰坡稳定。     

水系统动、静压概念的分析与应用

阐述了消防给水系统中动水压力与静水压力的概念,分析了市政直接供水压力测试方法,指出了加强工程应用测试方法研究的重要意义。     

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土强度特性试验研究

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土(RST轻质土)是一种由原料土、废弃轮胎橡胶颗粒、水泥和水混合而成的新型轻质填筑材料。它不仅可以减小资源浪费和环境污染,还具有轻质高强的优点,可以改善填土的工程性质。为了研究其抗剪强度特性,对不同配合比的废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土,进行常规三轴固结不排水剪切试验,得出了固结不排水剪破坏形态及应力应变曲线、孔压应变曲线形态。结果表明随着橡胶颗粒含量的增加,RST轻质土的应力应变曲线从软化型向硬化型过渡。试验还得出了材料配比对固结不排水剪切试验下RST轻质土的抗剪强度、抗剪强度指标及孔隙水压力系数的影响规律,并从强度机理和土体骨架结构的角度分别解释了材料配比影响抗剪强度指标和孔隙水压力系数的原因,结果表明RST轻质土的强度可以用灰土比进行线性拟合。研究成果可作为进一步研究这种新材料本构关系的依据。     

初始静孔隙水压力对砂土静动力剪切特性影响的试验研究

选取福建标准砂和滹沱河细砂,利用空心圆柱扭剪仪开展了一系列不同初始静孔隙水压力条件下的不排水循环扭剪试验和单调扭剪试验,着重探讨初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力发展及其不排水抗剪强度的影响。试验结果表明:初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力的发展产生显著的影响,从而影响砂土的静动力剪切特性。具体地,在不排水循环剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,其超静孔隙水压力发展和变形发展越快;在不排水单调剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,在砂土剪胀阶段产生负超静孔隙水压力越大,从而使砂土的强度显著提高。基于试验结果,初步探讨了初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力及静动力剪切特性的影响机理。研究表明,研究地下水位以下土体(准饱和土)静动力剪切特性尤其是研究液化问题时,应充分考虑初始静孔隙水压力对砂土抗液化强度的影响,室内试验应根据砂土所处的地下水位深度来决定初始静孔隙水压力(反压)的大小。     

水下隧道渗流场分布规律的模型试验研究

水压力是水下隧道设计的关键指标。利用室内模型试验系统,对水下隧道的渗流场进行了研究,得出了隧道在不同排水方式下注浆圈和衬砌背后水压分布规律:衬砌背后各点水压随排水量的增加迅速减小,当排量达一定程度,减小速率变缓,直到水压值接近0;从水平和竖直两个方向来看,土体表面到拱顶,水压呈静水压力分布;注浆圈水压快速减少,说明其对水压力折减效果十分显著。通过改变注浆圈厚度和渗透系数的实验研究,发现在相同排水量条件下,注浆圈厚度越大,衬砌背后和注浆圈边缘水压力越小,注浆圈渗透系数越小,衬砌背后及注浆圈边缘的水压力越大。     

主应力方向循环变化对饱和松砂不排水动力特性的影响

利用新研制的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪进行了主应力轴循环变化的多种模式竖向和扭转双向耦合循环剪切及普通循环扭剪试验。针对福建标准砂, 在均等固结条件下着重研究了振动过程中主应力方向的不同变化模式对饱和松砂不排水循环特性的影响。试验研究结果表明: 振动过程中主应力方向的变化方式对饱和砂土不排水动强度具有显著的影响, 在所采用的五种类型循环剪切应力路径中, 主应力方向连续旋转条件下的动强度最低。进一步的研究发现: 对于初始均等固结条件,分别采用初始平均有效固结压力和循环破坏次数归一化的循环孔隙水压力比与循环次数比之间的关系与振动过程中主应力方向变化方式无关, 这种归一化循环孔隙水压力比随广义剪应变的变化规律及累积广义剪应变与循环次数比之间关系均与振动过程中主应力方向变化方式无关。     

浅谈软土地基基坑开挖支护设计中抗剪强度指标C、ψ值的确定

本文通过分析各种应力状态下土体单元破坏机理,提出应力状态的改变,加荷或卸荷,并不影响土体的抗剪强度指标;阐述了如何选择正确的试验方法,测定软土基坑开挖支护设计中的抗剪强度指标C、ψ值,提出试样经过控制适当的固结度,在自重压力作用下予固结,采用不固结不排水试验方法是符合实际情况,并叙述了土的各向异性对抗剪强度的影响。     

浸水地区挡土墙的设计

介绍了挡土墙的形式及其设计特点,并对挡土墙的自重、土压力、静水压力、动水压力等设计参数进行了稳定性计算,以确保挡土墙的自身稳定,保证挡土墙的安全运用。     

渗流边坡安全系数计算中的水土分算与水土合算误差分析

边坡稳定性极限平衡分析中水的作用对边坡安全系数计算结果影响很大.对于水的计算,静水压力下采用有效应力分析方法(水土分算)而动水压力条件下采用土条整体受力(水土合算)分析.当前各类规范中对动水压力计算没有一致规定,而相关书籍在计算中采用水土分算和水土合算对比时计算结果会有一定误差.根据渗流力学和土力学的基本原理,分析规范...     

水工隧洞中的渗透动水压力

<正> 在水工隧洞中内水压力和外水压力（渗透动水压力）是作用于水工隧洞衬砌的主要荷载,内水压力的受力状态可按水力学的管流（有压隧洞）或明渠流（无压隧洞）的理论进行计算。至于渗透动水压力的确定方法,各家则有比较大的争论。有许多观点,至今还没有取得一致的看法,过去普遍是将渗透动水压力按静水压力处理,则把“势”力看成外力,再乘上一折减系数作为作用于衬砌上的外水压力,这种考虑不仅在概念上是不正确的,而且往往误差很大,为此,对隧洞围岩的渗流场特性及其作用于衬砌上的渗透动水压力     

砂土剪胀剪缩特性及其对抗剪强度的影响

为了研究饱和砂土的剪胀剪缩特性及其对抗剪强度的影响,选取滹沱河细砂,利用空心圆柱扭剪仪较系统地开展了一系列不同初始密度、不同固结压力条件下的排水与不排水纯扭剪试验研究,在总应力保持不变的情况下研究了砂土的剪胀剪缩特性,着重探讨了在排水与不排水试验中,不同密度和不同有效围压的砂土在单调剪切荷载作用下的应力-应变关系、硬化与软化、土体的剪胀剪缩以及强度等特性。结果表明:砂土密度和固结压力对砂土剪胀剪缩特性具有显著的影响;砂土的剪胀剪缩特性对砂土的排水、不排水强度以及应力-应变关系产生显著的影响;由于剪胀剪缩特性的影响,砂土的不排水抗剪强度甚至可能高于排水抗剪强度;研究成果可为今后砂土的本构模型和数值模拟提供试验资料。     

某变形体特征及形成机理研究

变形体位于贵州省铜仁市凉水井镇,斜坡属于典型的软弱基座型缓倾坡内斜坡。基于斜坡工程地质条件及斜坡基本特征,定性分析了斜坡整体变形破坏模式。通过Geostudio2007数值模拟软件,研究斜坡整体变形破坏特征及模式,结果表明:暴雨与天然状态下,因下部泥页岩的塑性变形导致上部灰岩拉裂,斜坡整体失稳模式为塑流—拉裂;暴雨状态下,水对下部泥页岩的软化作用和裂隙充水静水压力及动水压力,加快了岩体破坏,推进斜坡破坏进程。