桩–土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩–土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩–土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩–土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩–土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

土与土工合成材料界面特性试验方法分析

土与土工合成材料接触面摩擦特性的试验研究有利于弄清土与土工合成材料之间相互作用机理，同时为土工合成材料工程应用提供设计参数。本文分析总结了近几年来关于土与土工合成材料界面特性研究中的四种试验方法(直剪试验、拉拔试验、斜板试验和扭剪试验)的试验设备、试验原理以及各种试验方法的特点，并简述了研究中的一些热点问题。在本文最后对进一步的研究提出了建议。     

地面沉降分布式光纤监测土–缆耦合性分析

地层、钻孔回填材料和传感光缆之间的耦合性是决定地面沉降钻孔全剖面分布式光纤监测精度的关键因素。提出了地层–钻孔回填材料–传感光缆耦合性的明确定义和地层变形光纤监测数据有效性的评价方法。地层、回填材料和传感光缆达到完全耦合应满足两个条件:地层–回填材料界面与回填材料–传感光缆界面剪应力均不能超过其抗剪强度;地层应变能有效地传递至纤芯。提出了回填材料与传感光缆处于黏结状态的临界围压与临界深度;传感光缆弹性模量、半径或最大应变梯度越小,则临界围压或深度也越小;当回填材料、传感光缆及其界面参数确定时,临界围压或深度仅与最大应变梯度有关。基于经典应变传递模型与Goodman假设建立了地层–钻孔回填材料–传感光缆应变传递模型,并研究了传感光缆、回填材料以及地层性质对应变传递特性的影响,结果表明:传感光缆半径和弹性模量、钻孔半径、地层剪切模量越小,或回填材料剪切模量、地层–回填材料界面黏结系数越大,则应变传递性能越好;围压对应变传递特性的影响则取决于回填材料与地层参数之间的相对关系。最后,采用苏州盛泽地面沉降光纤监测数据验证了该评价方法的有效性。研究结果为钻孔地层剖面的全剖面、精细化分布式光纤监测提供了理论依据。     

桩-土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩-土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩-土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩-土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩-土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

土工合成材料与细粒尾矿界面作用特性的试验研究

以有色金属铜矿的细粒尾矿为加筋填料土，利用拉拔试验，研究土工合成材料(加筋带和土工格栅)在填料土不同密实度、含水量及垂直荷载作用下，土工合成材料与填料土的界面作用特性，以及细粒尾矿加筋的作用机理。     

土工合成材料界面特性的研究和试验验证

土工合成材料作为一种加筋（加固）材料在工程中应用越来越广泛，但加筋机制和设计理论方面的研究却落后于工程实际，从而影响加筋技术的发展。首先，简要地评述这种机制研究中重要的界面特性在国内的研究及试验情况。然后，针对上述研究中的问题，提出一种新的综合性加筋机制，将筋材的加固机制大致分为直接加筋和间接加固作用，前者是指土与筋材接触面之间以及紧邻的剪切带（界面）的加筋作用，后者是指加筋材料对周围土体的刚度、应力和应变分布以及破坏形式等的影响和加固作用。由此可知，筋材的加筋作用不仅发生在接触面和界面上，而且还发生在界面以外的土体内，使筋材周围一定范围内的土体形成“加筋土体”。简而言之，加筋的主要作用在于增强土的整体性，使土由散体变为有一定连续性的介质。若忽略这点，就会使计算成果不能反映加筋的实际效果，这正是目前普遍存在的问题。最后，通过介绍界面特性的室内和现场若干试验研究成果对其加以验证。     

土/滤料界面上不同入渗角的接触侵蚀试验研究

堤坝非均质各向异性渗流场及其水位的动态变化导致土/滤料界面上入渗角随之发生偏转,当入渗角与界面非正交时,渗流折射现象引起局部水力要素发生突变。采用自主研制的大容量多功能渗透管涌测试仪,将取自土坝施工现场的填土和依据现行规范设计的反滤料按渗透水流与界面呈30°,45°,60°和90°夹角制样,在不同水力梯度下进行接触侵蚀试验,探究土/滤料界面接触侵蚀规律。同时,建立基于流–固耦合的PFC^3D数值模型,按室内试验工况模拟计算不同入渗角时防渗体与反滤层接触界面上的内部侵蚀细观特征值,并与试验结果进行对比分析。结果表明,试验工况下土/滤料界面上渗流入渗角对反滤效果有一定影响,当渗透水流与界面正交时,反滤层各项指标较好,而随界面入渗角减小,受渗流折射影响,渗透流速、局部水力梯度、孔隙压力和土压力都有明显变化。渗透流速增大,内部侵蚀加剧,引起界面被保护土细颗粒流动数量增加,弱化了滤料的反滤效果。必须指出的是,试验和数值模拟中入渗角的变化并未导致土/滤料界面发生侵蚀破坏,说明现行规范的反滤准则具有一定的安全储备。     

土工格栅 黏性土界面特性的拉拔试验分析

筋土界面特性是影响加筋土结构性能的重要因素之一,利用中型拉拔模型试验分析了界面正应力和黏性土含水量对格栅黏性土界面相互作用特性的影响,试验结果表明黏性土含水量对格栅极限抗拔力、界面黏聚力和摩擦系数影响明显。不同界面正应力下格栅极限抗拔力在含水量较小时差别显著,随着黏性土含水量增加,格栅极限抗拔力和界面摩擦系数呈现减少趋势,而筋土界面间黏聚力先增大后减小,且当含水量达到塑限含水量时,三者均趋于稳定。格栅抗拔力位移曲线均经历线性和非线性增加以及拉拔极限阶段,并随含水量增加,抗拔力位移曲线由线性增长向极限状态发展的中间阶段逐渐缩短。在拉拔最大载荷下持续一段时间后卸载,发现格栅的横肋应变有增大的趋势,而纵肋应变呈现减小的趋势。     

垃圾填埋场土工合成材料界面摩擦特性的拉拔试验研究

土工合成材料与填料的界面特性是决定垃圾填埋场中衬垫系统与土工合成材料受力特性的重要因素。选择3种不同种类的土工合成材料,用砂土和黏土为填料,通过拉拔试验研究土工合成材料的界面特性。试验结果表明:界面的峰值剪切强度与峰值位移随着法向应力的增加而增加;土工合成材料与黏土之间的摩擦角较大;填料为砂土时,无纺布与填料间的摩擦角最大,EPDM次之,HDPE最小;当HDPE上下都铺无纺布时,界面的摩擦系数最小。     

光纤岩层滑动传感监测原理及试验研究

将光纤传感技术用于岩层界面滑动损伤监测，是常规的滑坡监测手段无法相比的技术手段。基于光纤微弯损耗机制及光时域反射技术，构建光纤滑动传感监测系统及数据采集，首次提出利用土工大三轴剪切试验手段完成模拟，同时也解决了固体材料滑动瞬间断裂以及光学-力学数据转换极难采集的难题，测得滑距-光损耗对应关系数据及关系曲线。提出将光纤滑动传感临测应用于高边坡滑动监测的典型布置方式。结果表明，光纤传感监测十分敏感，损耗值达30-50dB，滑动监测光纤的动态范围达3．0～3．5mm。     

基于分布式光纤传感技术的岩土体导热系数测定方法

 以线热源法为基础,阐述基于分布式光纤传感技术的岩土体导热系数测量方法的基本原理。详细介绍测量的基本过程、方法和仪器设备。设计试验模型,对不同含水量情况下的3种岩土体的导热系数进行试验研究。以试验数据为基础,分析光纤温度随时间的变化规律,即随时间变化分为快速和缓慢均匀增长阶段,发现缓慢均匀增长阶段中光纤温度与时间对数具有良好的对数关系,证明该技术可行。同时,研究加热功率大小对导热系数测量的影响,认为在本试验功率范围内,可忽略加热功率对导热系数的影响。在此基础上,研究岩土体含水量对导热系数的影响。研究结果表明,含水量对导热系数具有显著影响,随着含水量的增加,导热系数不断增加,但不同介质的影响程度不同。最后,对该方法进行详细讨论。     

边坡工程分布式光纤监测技术研究

 通过对边坡及其加固工程进行实时、在线监测,可掌握边坡的变形动态,对滑坡进行预警。分布式光纤传感技术与常规监测方法相比具有很大的优越性,如分布式、长距离、实时性和长期稳定性等,可满足加固工程安全监测和滑坡早期预警的要求。对布里渊光时域反射技术(BOTDR)的测量原理和优点进行介绍,设计一套基于BOTDR的新型分布式边坡监测系统,详细阐述工程应用中传感光纤的布设方法、光纤保护和温度补偿技术等。通过将传感光纤按一定的方式布设在加固工程及坡体内,并相互连接构成基于BOTDR的边坡分布式光纤监测系统,进而实现对整个边坡的远程分布式监测。以实际工程为例,对边坡分布式变形监测结果进行分析。结果表明,基于BOTDR技术的边坡分布式光纤监测系统能够准确地反映边坡及加固工程的变形情况,具有显著的优越性,可用于边坡稳定性的监测和预报。     

复合材料中纤维抗拔机理研究

分析了纤维抗拔作用机理,建立了纤维抗拔作用的力学模型,用解析方法研究了纤维-基体之间应力与变形的一些规律,并结合试验验证了该方法的合理性,提出了根据荷载传递函数确定纤维抗拔力的思想。     

含砂量对聚丙烯纤维加筋黏性土强度影响的研究

为研究含砂量对聚丙烯纤维土加筋黏性土强度的影响及其机制,将2%,4%,6%,8%和10%素土重的砂分别与聚丙烯纤维加筋黏性土混合均匀,共配制7组土样,进行无侧限抗压强度试验和直剪试验。运用扫描电镜（SEM）,观察和分析纤维在土样中的形态特征。试验结果表明,黏性土中的含砂量对纤维加筋土的强度有重要影响。在砂与纤维表面的摩擦力和黏土颗粒对纤维的黏结作用下,纤维土的无侧限抗压强度和黏聚力随含砂量的增加先增加后减少,纤维土的内摩擦角大小与掺砂量成正比。在掺砂量为4%时,纤维的加筋作用得到最大发挥,此时土样的无侧限抗压强度达到最大值。此外,在黏土中砂的碰撞或挤压作用下,纤维的形状发生改变,从而增加纤维的粗糙度,加强界面之间的力学作用。     

布西水电站坝址边坡地应力场及岩体力学特性的试验研究

介绍了水压致裂法和钻孔弹性模量法在布西坝址边坡地应力场及该区域岩体力学性状研究中的综合应用,其中包括测试区域岩体水平主应力、弹性模量和变形模量的大小及其分布规律。研究结果表明:坝址右岸边坡的应力水平明显高于左岸,而浅部测试的模量值均较小,揭示了边坡表层及河床附近岩体的力学性质。最后根据测试结果分析了边坡卸荷机制,初步划定卸荷界限,为拱坝坝肩边坡的合理开挖提供了依据。     

HDPE土工膜端部张拉力的大规模实测数据分析

 垃圾填埋场边土工膜主要受到温度应力和垃圾压缩引起的张拉力的作用，为评价垃圾填埋场防渗系统中高密度聚乙烯(HDPE)土工膜的温度应力和垃圾填埋压缩引起的端部张拉力，以短纤维无纺布、HDPE土工膜组成防渗系统，进行大规模现场试验。试验结果表明：伴随环境温度的下降，HDPE土工膜中产生温度应力，当填埋高度较小时作用在HDPE土工膜端部的张拉力主要为温度应力；随着填埋高度的增加，压缩引起的HDPE土工膜端部张拉力增大。用有限元算法对压缩引起的端部张拉力进行分析，并采用温度与HDPE土工膜张拉力的关系对温度应力进行分析。计算结果与实测结果的对比情况表明，考虑填埋压缩引起的张拉力的应力松弛后计算结果更加接近实测结果。     

两种不同沉积类型界面盐岩力学特性试验研究

 金坛含盐系为一套浅湖相–泻湖相–蒸发岩相成盐构造,由机械沉积与化学沉积作用共同形成;潜江含盐系湖盆环境为常年性较深水分层盐湖,主要在深水、缺氧、静水环境下以机械沉积形成,因此2种沉积类型界面并不相同。针对2种不同沉积类型界面盐岩,分别进行单轴、三轴压缩及剪切试验研究,深入分析试验过程中盐岩力学特征变化情况及其力学含义,同时对试样破坏特性进行对比分析。研究发现：2种界面盐岩试样都表现出较好的延性特征,未发生崩溃式破坏;裂纹集中分布于界面处,纯盐岩段均少见裂纹生成,与金坛盐岩试样相比,潜江盐岩界面对试样变形的限制作用更突出;2种界面盐岩试样剪切峰值应力与纯盐岩相当,说明界面剪切破坏由盐岩的力学特性决定。研究成果对进一步深入研究我国不同地域层状盐岩地下储气库选址与建设具有一定参考意义。     

光纤传感技术在边坡模型试验中的应用

 关于边坡模型的坡体变形监测较为困难,将光纤传感技术应用于边坡模型试验尝试解决这一问题。构建边坡模型进行人工降雨试验,采用光纤布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)监测坡体变形和光纤光栅(FBG)传感技术监测坡面变形。将BOTDR光纤分层埋入坡体不同位置,以边坡后缘模型箱为固定的参照点,监测坡体内不同位置的应变变化;将光纤光栅传感器铺设在坡面的不同位置,以坡面后缘为固定参照点,监测坡面各位置处位移变化。根据降雨前、降雨过程中及降雨后变形记录资料,得到边坡在降雨作用下的变形规律：在降雨初始一段时间内,边坡并没有明显变形,随着降雨时间的发展,坡体和坡面位移会出现突发性的大幅度增长,并且距坡面较近的土体产生较大的变形,坡体底部变形较小。总体规律是随着坡体深度的增大,坡体变形受降雨入渗的影响越来越不明显,这解释了降雨诱发的均质土坡破坏容易出现在浅层的原因。在坡面上,后缘产生较大位移,而坡体前端位移较小。降雨停止后,部分变形值会变小。试验结果表明,用光纤BOTDR和FBG传感技术监测有众多的优点,且光纤传感技术在岩土模型试验中具有良好的应用价值和前景。     

有早期受荷经历的钢纤维混凝土强度试验研究

通过对钢纤维混凝土在未达到设计强度前曾受过荷载非破坏性试验的试件进行后期强度试验,研究了这种早期受荷经历对钢纤维混凝土抗折强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度的影响,进行了改变早期加荷时间、早期荷载水平和钢纤维掺量等因素的比较,并与普通混凝土做对比。试验结果表明,早期受荷使钢纤维混凝土的后期强度降低,这种不利影响比对普通混凝土的影响小,但在低含纤率时要给予足够重视;在工程中如需要在较早时期作用较大荷载时,增加钢纤维掺量是减小其后期抗折和抗拉强度降低幅度的一项有效措施,并做了相关的机理分析。