一种能测量应力状态对非饱和土渗透系数影响的新型试验装置

研制了一种能测量应力状态对非饱和土渗透系数影响的新试验装置。对比试验结果表明,用新装置测得的试验结果与已有试验结果基本一致,说明用新装置得到的试验结果是可信的,能够达到预期的试验精度。     

氯化钠溶液饱和不同初始含水率膨润土的膨胀特性

采用不同初始含水率控制土颗粒扩散双电层的形成程度,进行了一系列氯化钠溶液饱和膨胀试验,探究了具有不同扩散双电层厚度膨润土样在不同浓度氯化钠溶液中的膨胀特性,并对不同初始含水率膨润土样进行核磁试验。核磁试验结果表明,当初始含水率小于10%时,最优T2值不随着含水率增加而增加,根据T2值与水的赋存半径关系,说明此时土样只有强结合水存在,即土样强结合水率为10%。这与用其它方法算出的强结合水率基本一致,说明核磁共振技术可测定出土样的强结合水率。膨胀试验结果表明,当初始含水率小于10%时,不同浓度氯化钠溶液饱和试样时,其膨胀性基本不变;而用氯化钠溶液初始含水率大于10%试样时,随着其浓度的增加,膨胀率明显降低。造成上述差异的原因是,当只有强结合水存在时,试样被氯化钠溶液饱和后,土颗粒会吸附水化的阳离子,增加土颗粒固定电荷,导致膨胀力增加,增加试样的膨胀性,而随着溶液浓度的增加双电层厚度与膨胀力降低,会降低试样的膨胀性。     

不同应力路径下超固结黏土分叉分析

基于姚仰平等提出的伏斯列夫面超固结黏土三维弹塑性本构模型,导出了水土耦合不排水条件下饱和黏土的应变局部化的萌生条件,求出了在不同应力路径下单相介质和水土耦合不排水条件下分叉三维解析解和数值解。理论分析表明,对于单相介质,该本构模型在应力洛德角为 - 23.5 °～ 4 °之间时,有分叉现象产生,并且分叉产生于土体应力应变曲线的硬化阶段;而当应力洛德角在 - 30 °～ - 23.5 °和 4 °～ 30 °之间时无分叉现象出现。在水土耦合不排水条件下,使用该模型在应力洛德角为 - 23 °～ - 1 °之间时,有分叉现象产生,分叉产生于土体应力应变的软化阶段;而当应力洛德角在 - 30 °～ - 23 °和 - 1 °～ 30 °之间时无分叉现象出现。利用嵌入上述本构模型的有限元软件 ABAQUS ,对单相和水土耦合不排水条件下的多单元立方体应变局部化分叉现象进行了数值分析。比较表明解析解与数值模拟的结果基本一致。     

结构性软土力学特性的试验研究

对扰动程度不同的原状样和重塑样分别进行单向固结试验和固结排水及不排水三轴剪切试验,研究结构性对上海软土的变形、强度特性的影响。压缩试验结果表明:结构性强的原状样具有明显的结构屈服应力,结构性一般的原状样,结构屈服应力不明显;原状样比重塑样具有更大的压缩指数Cc和膨胀指数Cs。剪切试验结果表明:相同固结压力下,结构性强的土样强度不仅低于结构性弱的土样强度,而且低于重塑样的强度。这是由剪切时土样的孔隙比差异造成的。若消除孔隙比的影响,则结构性将使原状样具有更高的强度,且结构性越强,土体强度越高。     

多方位立体双向搅拌桩湿喷法施工过程的数值模拟

多方位立体双向搅拌桩(MMP桩)是一种改进的水泥搅拌桩地基处理方法。为了研究该工法成桩过程中既有线路地基超孔隙水压力变化,使用有限元软件ABAQUS,建立三维有限元模型,采用Biot固结理论和修正剑桥模型以及现场土性参数试验值,模拟上海近郊某铁路路基加固工程中MMP桩成桩过程,计算得到了成桩过程的超孔压的增长及消散情况以及侧向土压力变化情况。将数值模拟结果与现场实测结果对比,两者变化趋势基本一致,吻合得比较好。     

超固结土本构模型分叉三维理论分析及数值模拟

应变局部化分叉的产生强烈依赖于本构模型的弹塑性矩阵。以基于伏斯列夫面超固结黏土三维本构模型为研究对象,推导了三维应力下产生分叉的应力条件,求出了该模型在常平均应力时不同应力路径下分叉三维解析结果。解析结果表明：该模型在应力洛德角为-26.5°～7.5°时,有分叉现象产生,分叉产生于土体应力应变的硬化阶段,且分叉后剪切带倾角变化趋于稳定;而应力洛德角在-30°～-26.5°及7.5°～30°时无分叉现象出现。最后,利用有限元软件ABAQUS的材料子程序接口,采用回映应力更新算法,编写了材料特性子程序,实现了该模型在有限元数值分析中的应用,对均匀各向同性多单元立方体进行常平均应力时真三轴试验数值模拟,并比较数值计算结果与解析结果,验证了解析解与数值模拟结果的一致性。     

考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系预测方法

考虑天然饱和黏土地层的原位力学特性,采用圆孔扩张模型考虑沉桩效应,结合太沙基一维径向固结理论推导了桩周土再固结过程中土体强度和剪切模量的解析解。在此基础上,根据桩基加载过程中桩侧土体的剪切变形特性,采用指数函数型荷载传递曲线分别建立了静压桩的桩侧和桩端荷载传递模型,提出了考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系理论预测方法。通过现场试验对本文解答进行验证,研究了沉桩结束后静压桩荷载–沉降特性随时间的变化规律,分析了静压桩沉桩后不同历时的荷载传递特性。研究结果表明,沉桩结束后静压桩承载特性的变化主要是由于桩侧承载特性的提高;特定休止期后的静载试验结果与静压桩真实承载特性存在一定差异。因此,实际工程中应根据桩周土体力学特性的改变结合静载试验合理确定静压桩的承载特性。     

弱胶结结构性软黏土力学特性的试验研究

对取自不同地区的两种弱胶结结构性软黏土原状(undisturbed)样、重塑(remolded)样和泥浆(reconstituted)样进行了单向压缩和三轴剪切试验,分别得到土样的压缩曲线和应力–应变曲线。试验结果表明:原状样的压缩曲线为陡降型曲线,而不同制样土样的压缩曲线存在明显的差异;由于孔隙比和孔径分布对土体抗剪强度的综合影响,不仅导致相同围压下三轴剪切时孔隙比不同的重塑样和原状样强度差异较大,且孔隙比相近的不同土样的强度也存在不同程度的差异;若同一孔隙比下,两种软黏土的不同制样土样的强度关系均为原状样的强度最高,重塑样的强度最低,并可通过相近孔隙比下孔径大于0.2μm的孔隙体积量和孔径分布均匀性可合理地解释3种制样土样强度高低的关系。由于不同制样土样的孔径分布的差异不会随固结压力的增大而消失,用参考孔隙比e_(10)~*,简单表示土的孔隙比和孔径分布(即组构)参数,对压缩和剪切试验结果进行归一化整理后,发现不同土样的试验结果可归一化为相关度高的e/e_(10)~*-σv曲线和e_f/e_(10)~*-qf曲线,证明结构屈服应力后,不同土样变形和强度差异主要是由孔隙比及孔径分布(即组构)的不同引起的,用参考孔隙比e_(10)~*简单表示土的组构参数是有效的。     

砂的临界状态本构模型局部化分叉分析

基于砂的临界状态本构模型考虑了平均有效应力水平及孔隙比的影响,能合理地反映不同密度和应力水平下砂的变形特性。该模型对平面应变状态下变形局部化分叉的解析表明：在围压一定时,分叉出现在应力应变关系硬化阶段,分叉点对应的应力比及剪切带倾角均随孔隙比的增加而减小;密砂及松砂分叉点对应的应力比分别在临界状态线的上侧和下侧;而且峰值应力比与分叉应力比差值基本不变,但松砂较密砂差值大。在初始孔隙比一定时,密砂分叉点对应的应力比及剪切带倾角随着初始有效围压的增大而减小,而松砂分叉时的应力比及剪切带倾角基本不受围压影响。最后,为了验证解析解的正确性,采用回映应力更新算法,编写了有限元材料子程序,把该模型嵌入有限元软件ABAQUS。通过对多单元立方体试样数值模拟结果与解析解的对比,两者基本一致。     

固有各向异性对动剪切模量的影响

<正> 一、前言天然沉积的土具有各向异性,这早为人所知。但在土力学中深入地对土的各向异性问题加以研究是近20年来的事。通常,把土的各向异性分成两类,一类是由应力引起而产生的组构各向异性,称为应力引起的各向异性(stress induced anisotropy);另一类是受外力以前土本来就具有的组构各向异性,称为固有各向异性(inherent anisotropy)。各向异性对土的强度、刚度、承载力、渗透性和动力性质等均有影响。一般认为各向异性对强度和承载力影响不太大,但对刚度和渗透性影响较大;而各向异性对土动力性质的影响目前尚不清楚,但这一课题最近已受到重视。