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岩土力学 2008年第10期杂志 文档列表

热-水-应力耦合条件下三项因素对核素迁移影响的有限元分析2599-2605

摘要：目前在放射性核素随地下水迁移的研究中还很少涉及温度场和应力场的影响。针对这一问题，引入渗透迁移方程，将所开发的饱和-非饱和孔隙介质中热-水-应力耦合弹塑性模型及其二维有限元程序进行了扩展和改进，使之可以同步地对温度场、渗流场、应力场和放射性核素浓度场的变化进行解析。对一个假想的核废料处置库算例，通过分别改变影响地下水中核素迁移的3个因素：渗透系数、分配系数和分子扩散系数，考察了在热-水-应力-迁移耦合作用条件下近场放射性核素浓度的分布及变化，从而认识到：当缓冲层的渗透系数小到一定程度后，缓冲层中核素迁移基本不再受渗流场的影响；缓冲层分配系数越小，分子扩散系数越大，核素迁移越快。

软土中桶型基础水平循环承载力的模型试验2606-2612

摘要：利用真空预压方法制备了一个大尺寸软黏土模型试验土池，进行了不同竖向静荷载与水平循环荷载共同作用下软土中单桶基础承载力的模型试验，研究了竖向静荷载与水平循环荷载对基础承载力的影响。结果表明，基础的水平循环承载力小于静承载力；导致基础破坏的循环荷载与循环次数取决于竖向静荷载。竖向静荷载越大，与同一循环破坏次数对应的循环荷载就越小。依据模型试验土的循环强度变化关系，采用弹塑性有限元计算方法对模型试验进行了数值模拟，计算与试验结果基本吻合，表明可以依据软黏土的循环强度变化关系，通过弹塑性有限元数值计算评价软土地基中桶型基础的水平循环承载力。

平行F42-9发育的结构面对锦屏水电站高边坡稳定性的影响2613-2618

摘要：锦屏一级水电站左岸高边坡F42-9断层及煌斑岩脉组合的滑块对左岸缆机平台及拱肩槽边坡的稳定性起到控制性的作用。针对F42-9断层两侧平行结构面的发育程度，进行了锚固边坡开挖过程中的弹塑性力学行为分析。结果表明：平行于F42-9断层发育的结构面使锚固边坡岩体的性状急剧下降，现有的加固方案无法满足边坡稳定性的要求。建议根据边坡及抗剪洞开挖过程中揭露的地质信息，及时制定合理的边坡加强、加固措施。

岩石材料微、细、宏观断裂机理尺度效应的分形研究2619-2622

摘要：基于同一现场不同尺度的岩石材料，从大量三轴MTS试验岩石断口边痕、试样切割面或磨光面的节理痕迹和现场断裂迹线3个尺度层次，进行了岩石材料微、细、宏观断裂机理尺度效应的分形研究。提出圆与正方形相耦合的分形维数算法，探讨了其优越性并应用于岩石断裂的分形特征研究，得到岩石材料的微、细、宏观断裂机理存在无标度区域。在无标度区0．002mm～4000mm内，岩石断裂构造的分布规律具有自相似性，是岩石材料的微、细、宏观断裂机理内在联系的外在反映，为跨越尺度界限研究岩石节理裂隙的破坏机理提供了可行途径。

厦门海底隧道类土质围岩水土作用研究2623-2626

摘要：以厦门海底隧道工程为例，通过室内试验研究了类土质围岩在水中的崩解情况，分析了崩解量与时间的关系，讨论了土样的均匀性、密实程度对崩解的影响；从水土作用方面分析了隧道掌子面局部失稳的原因。研究成果表明：土样的崩解与土体颗粒组成、密实程度有关，颗粒细且均匀、密实的土样崩解曲线呈3个阶段；不均匀或较松散的土样在17min内崩解基本完成，均匀致密的类土质围岩遇水发生完全崩解的时问较长，最长可达3h以上；水对围岩的软化及崩解作用，将降低围岩的稳定性及自支撑能力，因此，施工过程中必须加强排水工作并及时支护。

滑坡锚拉抗滑桩的非线性优化设计2627-2631

摘要：基于滑坡锚拉抗滑桩设计的变形协调计算法和非线性优化方法，利用Matlab优化工具箱中的单目标多变量非线性优化函数Fmincon，以工程造价为目标函数，建立了锚拉桩优化设计模型，实现了锚拉桩的主要设计参数优化，使锚拉桩成本最小。实际工程应用结果表明：和原方案相比，优化设计可以大幅度降低锚拉桩的直接投资，产生较大的经济效益。

GC与CFG桩组合桩型复合地基承载特性研究2632-2636

摘要：将碎石桩与CFG桩组合桩型复合地基用于沿海软土地基的处理。通过现场实测和三维数值计算，对这种新型复合地基的桩土应力随荷载的变化过程、桩土共同作用机理及桩土荷载分担比的变化过程进行了全面分析，结果表明：组合桩型复合地基可发挥两种不同刚度加固体在复合地基中各自的特点，经济技术效益明显，应用效果良好。

边坡破坏过程离心模型试验的应力位移场研究2637-2641

摘要：提出了一种确定离心模型试验过程中边坡的应力和位移场及其变化过程的方法。基于物理测量与数值模拟相结合的思路，首先采用离心场非接触位移测量技术测量出边坡的位移场：然后通过数值模拟和反演分析等途径算出边坡的应力场。该方法己成功用于多个边坡离心模型试验中的应力位移场的确定，表明了该方法可以较好地得出离心模型试验过程中边坡的应力和位移场。边坡离心模型试验结果表明，边坡的破坏过程与应变局部化和应力集中的过程有着密切联系。

无底柱崩落采矿大断面结构参数的数值模拟研究2642-2646

摘要：针对金山店铁矿亟需确定的大断面结构参数问题，采用东北大学研制的SLS崩落放矿模拟系统和ITASCA公司的岩土工程软件FLAC3D，对该矿三期的采场结构参数进行了模拟分析和研究。数值放矿试验表明，崩矿步距对矿石回收指标影响较大，崩矿步距3．5～4．5m更有利于指标回收，兼顾爆破参数因素时推荐为3．5m。通过进路群开挖的数值模拟，并对开挖过程围岩的位移、应力和塑性区进行分析，发现开挖后塑性区范围不大，巷道具有良好的稳定性。因此，拟采用的进路参数从矿石回收指标和巷道稳定性方面看是较合理的方案。

无压渗流问题分析的多节点有限元方法2647-2650

摘要：采用基于平均值插值的多节点有限元方法分析有自由面渗流问题。在自由面附近采用多节点单元逼近自由面，利用平均值插值建立多节点单元的形函数，在远离自由面的区域采用四边形／三角形单元剖分。给定一个初始自由面位置，通过对渗流控制方程的多节点有限元求解，根据自由面上节点水头值判断自由面节点的调整方向和大小，最终迭代求出自由面的位置。土坝渗流问题的数值分析表明了所提方法的有效性和足够的计算精度。

某滑坡土体土-水特征曲线试验研究2651-2654

摘要：利用能够控制基质吸力的4联式非饱和土直剪仪，对清江流域古树包滑坡滑带土体进行了不同固结应力条件下土-水特征试验，得出了土-水特征曲线并进行了函数拟合。结合土-水特征曲线拟合函数，经过数学推导确定了函数中各个参数的物理意义，建立了能够同时反映固结应力、基质吸力和含水率之间关系的函数表达式，弥补了其他方法不能考虑固结应力的缺陷，对补充和发展土-水特征曲线试验和理论具有重要意义。

小间距隧道爆破动力特性试验研究2655-2660

摘要：分岔隧道是一种新型隧道结构形式。以漆树槽分岔隧道为工程背景，进行了掘进爆破的围岩震动效应试验，通过不同掏槽结构下爆破震动作用隧道围岩衬砌质点振动速度的频谱分析与质点振动速度幅值的分布情况分析，对小间距公路隧道混凝土衬砌及其围岩在爆破地震波作用下的力学特征进行论述，重点研究了小间距隧道中隔墙及爆破掌子面的震动特性及变化规律。试验与分析结果表明，（1）中墙迎爆侧为振速峰值区，以水平径向振速最大，且沿着中墙走向呈现规律性变化；（2）掏槽孔爆破产生的地震效应最为强烈，其震动强度是扩槽眼和周边眼的2倍左右；（3）衬砌振速主振频率主要分布在低频段，以20～95Hz为集中频段，高频地震波衰减极快；（4）同一测试断面中最大振速峰值出现在拱项和边墙中部位置的概率最大，且大小比较接近，爆破掌子面附近的振速不适合萨道夫斯基预测公式，受爆破夹制及自由面的影响较大。

岩石流变参数鲁棒辨识方法研究2661-2666

摘要：基于室内岩石三轴蠕变试验资料对岩石的流变本构模型及流变参数进行辨识，是研究岩石流变力学特性的重要手段。由于受到试验条件和随机噪声的影响，试验数据中经常夹杂有异常值，采用传统的最小二乘法进行参数估计其结果往往会出现较大偏差。为了克服异常值对参数辨识结果的影响，引入统计学中的稳健估计理论，通过对实测的样本资料赋予不同的权重，采用双二次加权最小二乘法对流变参数进行估计。对比试验和计算结果表明，该方法能够有效地减小异常值对辨识结果的影响，在估值精度、收敛性、鲁棒性方面均优于传统的最小二乘估计方法。

三维边坡稳定弹塑性有限元分析与评价2667-2672

摘要：在边坡稳定分析有限元强度折减法的基础上，将二维分析推广到三维分析，研究了其安全系数的定义方式、屈服准则与失稳破坏标准等。算例分析表明，三维有限元分析比传统三维极限平衡方法和二维有限元分析更加符合实际，可以较好地模拟解决实际工程的计算问题。探讨了影响二维与三维分析结果的一些因素，通过分析得出结论：相同模型中选取Mohr内切圆屈服准则比选取外接圆屈服准则的计算结果偏于保守；三维边坡的侧向边界约束条件和长高比对计算结果影响较大，侧向边界全部约束时安全系数将大大增加，而安全系数随着长高比的增加逐渐减小。

降水效果的数值分析和设计优化研究2673-2677

摘要：降水在各类工程中使用的越来越多，已形成了一套设计和施工方法，但其降水效果分析却少有人研究。针对某露天煤矿开挖中的降水疏干工程，开展了大规模的数值模拟研究。在掌握水文地质条件的基础上，通过Modflow建立了较合理的数值模型，对不同工况的降水效果进行了详细的分析，实际计算表明，加井时间、调整单井抽水量、井的数目、井的排列以及它们的相互作用对降水效果有很大影响。分批次、分时段、优化井排列和调整单井抽水量是提高降水效果的设计措施和优化设计的重要影响因素，这些因素的作用规律将为降水设计和施工以及实际工程效果提供重要理论依据。

基于室内试验的条带煤柱稳定性研究2678-2682

摘要：对建新矿13煤进行了室内力学性质研究，研究了煤岩的尺寸效应，得到了建新矿13煤煤岩体单轴抗压强度为6．928MPa；进行三轴压缩试验确定该层煤符合摩尔一库仑弹塑性力学模型。以试验研究结果为基础，结合建新矿的实际情况，在选定采出条带宽度25m时，应用FLAC^3D对条带开采进行煤柱应力和地表最大下沉分析，并研究煤柱稳定性。结果表明选择20m宽度的煤柱时，可以保持煤柱稳定性。基于室内煤岩试验研究的结果，采用数值模拟的方法，通过多方案条带开采研究煤柱安全性，在减小煤柱尺寸的同时，确保煤柱安全稳定，避免仅仅使用经验公式计算带来的盲目性。

条形板抗拔承载力塑性极限分析2683-2686

摘要：从土塑性力学极限分析上限定理出发，建立了条形锚板上拔时条分式平移破坏机构。根据外部作用荷载和土体自重所做的外功率与塑性变形区的内部能量耗损率相等的条件，建立起虚功率方程，并由此得到了抗拔极限承载力计算公式，该公式概念清楚，使用方便。分析了承载力系数，表明黏聚力项受强度的响应系数m值影响较大，而重力项和超载项受其影响很小。通过与前人的试验资料和Meyerhof-Adams计算理论得出的结果进行比较，表明了建议方法的可靠性，对土体抗拔问题具有一定的实用意义。对比的结果同时也验证了强度响应系数m只对抗拔承载力的黏聚力部分产生明显影响的结论。

桩顶加筋灰土垫层理论分析与工程设计探讨2687-2690

摘要：目前，加筋垫层的工程实践超前于其理论研究，桩顶加筋灰土垫层设计方法受到普遍关注。以郑-西客运专线深厚湿陷性黄土地基处理为工程背景，建立了桩顶加筋灰土垫层理论模型，分析了桩项垫层荷载特征，提出了灰土垫层设计极限状态理论。考虑不同桩径、不同桩间距、不同路基高度和不同格栅强度情况，对灰土垫层厚度等进行了参数影响性分析。建议高速客运专线路基桩顶垫层设计中宜采用双层、双向土工格栅结构形式，并优先选用延伸率小的筋材。