Stability analysis of layered slopes in unsaturated soils

This study presents stability analyses of layered soil slopes in unsaturated conditions and uses a limit equilibrium method to determine the factor of safety involving suction stress of unsaturated soil. One-dimensional steady infiltration and evaporation conditions are considered in the stability analyses. An example of a two-layered slope in clay and silt is selected to verify the used method by comparing with the results of other methods. Parametric analyses are conducted to explore the influences of the matric suction on the stability of layered soil slopes. The obtained results show that larger suction stress provided in unsaturated clay dominates the stability of the layered slopes. Therefore, the location and thickness of the clay layer have significant influences on slope stability. As the water level decreases, the factor of safety reduces and then increases gradually in most cases. Infiltration/evaporation can obviously affect the stability of unsaturated layered slopes, but their influences depend on the soil property and thickness of the lower soil layer.     

电势作用下非饱和黄土水分迁移试验研究

采用自制的试验装置,基于电渗法试验,笔者对以下问题进行了探究:电渗作用能否导致非饱和黄土土体含水量降低？电势、土体含水量水平等因素对非饱和黄土电渗结果有何影响？非饱和黄土电渗时效如何评价？试验结果表明:在电渗作用下,非饱和黄土试样内的水分从正极迁移向负极,达到降低正极区含水量的目的,说明电渗作用能使非饱和黄土土体内的含水量降低;电渗过程中,沿电渗方向的电势大致呈线性分布,电渗电势越大,降低正极区土体含水量的效果越好;由于正极水化反应增强和土体电阻发热量引起了水分耗损,高电势作用下土体内的含水量水平低于低电势作用土样。在试验土样含水量范围,土体初始含水量越低,电渗作用下正极区土体含水量降低值越大,但初始含水量差异引起的正极区含水量变化的差异性不大。电渗作用下非饱和黄土的水分迁移前期快,后期慢,随着电渗时间的延长,正极区含水量会进一步降低,负极区的含水量会进一步升高。     

非饱和土有效应力公式验证

非饱和土有效应力原理对于非饱和土力学具有奠基性的意义。虽然现有的非饱和土有效应力公式种类很多,但是同时具有一定理论基础和明确物理意义的非饱和土力有效应力公式并不多,而且其适用性有待进一步的验证。为此,笔者首先简要概述了非饱和土有效应力公式的演化历程,并对几种典型的非饱和土有效应力公式的理论依据及物理意义进行了讨论,通过比较发现,邵龙潭采用连续介质力学理论推导得到的饱和与非饱和土统一的有效应力公式与1996年Vanapalli所提出的半经验公式在形式上相似,但是前者却阐明了非饱和土有效应力的物理意义即不包含孔隙流体压强作用的土骨架应力。将该公式与四参数Van Genuchten模型进行结合分别对膨胀土、粉质粘土、粘质砂土以及灰质粘土4种不同种类的非饱和土的抗剪强度进行了预测。结果表明,在试验精度范围内,理论预测值与试验值吻合较好,从而验证了该公式在试验和工程中具有良好的适用性。     

考虑中间主应力的非饱和土上埋式涵洞竖向土压力公式

基于非饱和土的平面应变抗剪强度公式,考虑中间主应力和基质吸力的共同影响,分别建立了均匀与线性2种吸力分布下非饱和土上埋式涵洞的竖向土压力公式,并对其进行可比性分析,对比文献数值模拟和模型试验进行正确性验证,最后探讨了各参数的影响特性。研究结果表明:所建立的上埋式涵洞竖向土压力公式为系列化的有序解析解,可退化为文献已有解答并包含众多新解答,并能计算涵顶上方不同高度处的竖向土压力,工程应用前景广泛; 基质吸力对涵顶竖向土压力具有重要影响,且线性吸力影响不如均布吸力明显,应考虑回填土的非饱和特性并实测吸力分布; 中间主应力效应随基质吸力和填土高度的增大而更加显著,同时均布吸力下中间主应力效应较明显,应合理选取强度准则以反映回填土强度的中间主应力作用; 等沉面高度与回填土物理力学性质、中间主应力效应、基质吸力及分布形式等有关; 基质吸力及其分布影响、中间主应力效应均与填土高度密切相关,体现了多因素对涵顶竖向土压力的综合影响。     

非饱和土中圆柱孔扩张问题不排水解答及吸力影响效应分析

圆柱孔扩张理论为沉桩挤土及旁压试验分析等提供了理论基础,然而已有研究多是针对饱和土展开,在非饱和土相关工程中并不适用。基于修正剑桥临界状态模型,对非饱和土中不排水条件下的圆柱孔扩张问题进行求解。在考虑非饱和土吸力效应的情况下推导土体应力–应变关系式,并引入反映吸力与比体积之间关系的液相本构方程。在此基础上联立圆柱孔周围土单元平衡微分方程,最终将非饱和土中的圆柱孔扩张问题归结为求解一阶偏微方程组的问题。通过引入辅助变量将所有方程转至拉格朗日系下,以弹塑性边界上的应力及比体积作为初值条件对其进行求解。结果表明:当非饱和吸力增大时,圆柱孔周围土体应力和扩孔压力均随之增大,说明土体出现了吸力硬化效应;对于初始比体积较小的土体,随着塑性区内的径向位置增加,比体积和吸力会出现先增大后减小的变化特征,说明圆柱孔在不排水扩张过程中局部土体发生了剪胀。所采用的本构关系较为简洁,参数易于确定,便于在非饱和土相关的工程问题得到实际应用。     

水下隧道混凝土中水分运移

分析了水下隧道非饱和混凝土中水分运移的理论模型;实验获得了混凝土孔隙率、初始饱和度、饱和水力传导系数和混凝土等温吸附曲线等基本参数,通过室内加压渗流实验得到了水分运移深度随加压时间、水压、初始饱和度和水胶比的变化规律;采用TOUGH2软件数值模拟了水分等温水平运移中流速和饱和度的变化规律和分布特征。研究认为水下隧道混凝土中水分受外水压力和毛细吸力共同驱动;外水压力越大、初始饱和度越小,水分运移速度越快、水分运移深度越大;随着饱和度提高水分润湿锋面前移,混凝土内完全饱和区域逐渐扩大,压力差逐渐取代毛细吸力成为水分运移的控制因素。     

苎麻纤维/玻璃纤维混杂增强不饱和聚酯复合材料的力学性能研究

采用真空辅助成型技术(VARI)制备不饱和聚酯为基体的苎麻/玻璃纤维混杂增强复合材料。通过改变层间混杂的铺层方式以及改变两种纤维的相对含量对比其力学性能,从而得到以上两种因素对力学性能的影响方式。结果表明,在相同的混杂比下,层间夹芯混杂(玻璃纤维在壳层,苎麻纤维在芯层)铺层的力学性能优于层间夹芯混杂(玻璃纤维在芯层,苎麻纤维在壳层)铺层,而层间交替混杂铺层的力学性能介于两者之间;在相同的铺层方式下,苎麻纤维相对含量与复合材料力学性能存在负相关关系,其中与拉伸性能呈现线性(一次函数)关系,与弯曲性能呈现三次函数关系。     

非饱和土质覆盖层多组分气体运移机理研究

为研究土质覆盖层中各组分气体的运移规律,进行了土柱注气试验,并通过多组分气体运移理论对试验结果进一步分析。分析结果表明:在注入气体总流量不变的情况下,改变注入气体的组分,会显著影响土柱中各组分气体分布;多组分气体运移理论能较好地预测各组分气体的运移;表观气相渗透系数不是一常数,与气压大小相关;体相扩散是影响各组分气体分布规律的主要因素,通过改变有效二元扩散系数,调整各组分气体分布,可以提高土质覆盖层中甲烷氧化效果。     

泥岩砌碹巷道破裂冒顶失稳机理与控制技术研究

为解决小港煤矿-265m胶带大巷砌碹开裂、大面积冒顶的工程难题,通过对巷道变形破坏特征的分析,将巷道划分为砌碹开裂段与冒顶段;并对巷道冒顶失稳机理进行了分析研究,提出了围岩锚注+壁后短管注浆+高强预应力让压锚索联合加固支护的修复加固方案。为验证修复加固方案的实际应用效果,运用FLAC3D三维建模软件,对巷道修复加固后的位移场及塑性区分布进行了分析。方案实施后,基本控制了围岩变形,保证了巷道稳定。     

Enantioselective Copper(II)‐Catalyzed Conjugate Addition of Indoles to β‐Substituted Unsaturated Acyl Phosphonates

The first copper‐catalyzed enantioselective conjugate addition of indoles to β‐substituted unsaturated acyl phosphonates was successfully realized by using a heteroarylidene‐tethered bis(oxazoline) ligand. The reaction features high efficiency, cheap catalyst and broad generality. In the case of either β‐alkyl‐ or β‐aryl‐substituted unsaturated acyl phosphonates, the 3‐indolyl adducts were achieved in high yields with good to excellent enantioselectivities (up to 97% ee). The 3‐indolyl adducts can serve as important intermediates in the synthesis of indole alkaloids.