考虑温度影响的非饱和土本构模型
摘要：首先建立了反映温度对非饱和土前期固结压力影响的加载-升温（loading thermal,LT）屈服线,而后基于真强度概念并结合潜在强度的确定方法推导出不同温度下非饱和黏土临界状态应力比的理论计算公式;将LT屈服线与反映常温下吸力对土体前期固结压力影响的加载-湿陷（loading collapse,LC）屈服线结合,建立了加载-升温-湿陷（loading thermal collapse,LTC）屈服面,该屈服面综合考虑了温度和吸力对土前期固结压力的影响;最后在临界土力学框架内建立了一个考虑温度影响的正常固结非饱和土本构模型,并将其扩展到超固结非饱和土。与巴塞罗那模型相比,所提出的模型仅增加了一个参数来反映非饱和土的前期固结压力随温度升高而降低的特性。模型能够综合描述温度、吸力以及不同超固结程度对土应力、应变的影响,方便于数值计算和有限元分析。模型预测和试验分析表明,某一固定吸力下升温会使正常固结非饱和土强度提高;对于超固结非饱和土,升温或湿化均会破坏土体超固结,降低软化和剪胀的效果。第八届全国工程排水与加固技术研讨会第2号通知
摘要：＂十二五＂期间,交通、水利等行业重大工程的建设将进入了一个崭新的发展阶段,为加强工程排水与地基加固领域的学术交流,中国土木工程学会港口工程分会工程排水与加固专业委员会将于2011年11月11—13日在福建省福州市举办第八届全国工程排水与加固技术研讨会,会议由福建省建筑科学研究院承办。本次会议将以特邀报告、主题报告和分组讨论等形式探讨工程排水与加固领域的热点和难点问题,交流大面积围海造陆技术、超软地基加固技术、土工合成材料的应用与发展等方面取得的新进展、新经验和新理念,讨论如何进一步发展和提高我国工程排水与加固的技术水平,更好地为工程建设服务。岩石动力学研究成就与趋势
摘要：在岩石动力学研究范畴,岩石承受的典型荷载是冲击荷载,加载应变速率在1×10-1～1×104s-1之间,通过如动载机、霍布金逊压杆、常规爆炸荷载等试验装置来研究岩石的动态力学性质与本构关系。由于岩石的动载作用必须考虑惯性效应,即波效应,因此,岩石动力学是以应力波理论为基础,研究应力波在岩体（石）中的传播与衰减规律、应力波与岩体节理裂隙的相互作用、应力波通过层状介质结构面折、反、透射关系及边界效应。我国岩石动力学研究最早可以追溯到20世纪60年代初大冶铁矿边坡稳定性研究中的爆破动力效应试验。比较全面地开展岩石动力学研究应该始于1965年由国家科委与国防科委同意成立防护工程组,并将＂防护工程建设与研究＂增列为10年规划中的国家重点项目,从而奠定了我国岩石动力学研究的基础。1987年,中国岩石力学与工程学会岩石动力学专业委员会的成立,标志着我国岩石动力学学科发展走向新的里程,成员单位涵盖水利水电、能源矿山、煤炭石油、铁路交通、建筑国防、大专院校与科研院所等。岩石动力学专委会每两年组织召开的＂全国岩石动力学学术会议＂,至今已举办十一届,对我国岩石动力学发展起到了促进与推动作用。文中介绍了我国岩石动力学近10年来具代表性的研究成果,分岩石动力学研究主要成就、岩石动力学研究发展趋势两部分来介绍,供同行们参考。空心圆柱饱和多孔介质热固结问题的解析解
摘要：基于考虑热渗效应和等温热流效应的热-水-力耦合的线性热弹性固结控制方程,建立无限长空心圆柱饱和多孔介质热固结问题的一种理论求解方法。该方法先给出Laplace变换域上的解,然后,利用Stehfest法求其数值逆变换。该理论解考虑了空心圆柱体内、外透水界面随时间变化的外力和温度荷载耦合作用过程。最后,通过一算例分析了饱和多孔介质的热固结特征,给出其温度、孔压、位移和应力的演化规律。卸荷过程岩体中弹性波波速变化分析
摘要：伴随岩体卸荷过程,岩体内部应力状态要进行调整,同时岩体内部几何结构也要发生变化。由于卸荷过程应力状态变化很复杂,文中利用卸载过程中岩体内部几何结构的变化来反映卸载过程,通过岩体几何结构对弹性波传播的影响来分析卸载过程的波速。为考虑弹性波作用下局部裂纹的相互作用,采用双裂纹模型近似分析。在双裂纹体系内部采用＂相互作用＂分析法,以部分考虑波在岩体内的多次散射;在双裂纹体系之间采用线性叠加分析法,以考虑岩体中缺陷影响的局部化。通过节理裂隙的张开程度和节理裂隙的张开率描述卸载过程对双裂纹体系的影响,由此,对比分析了开挖卸载过程中四种不同的玄武岩与主频25 kHz和主频1 kHz对应的弹性波波速的变化。结果表明,随着卸载过程的推移,主频25 kHz声波和主频1 kHz地震波对应的相对波速逐渐减小,但声波波速的减小幅度要比地震波减小的幅度小,声波波速可以降低到原来的80%,而地震波波速可以降低到原来的50%。结论对于水利工程、隧道工程等建基面的验收和评价有很好的指导意义。单轴压缩下含倾斜单裂纹砂岩试件裂纹扩展量测研究
摘要：选用砂岩作为试验材料,进行不同倾斜角度单预制裂纹的单轴压缩试验研究,透过裂纹扩展量测技术以及配合相关断裂准则,得到：（1）理论与实验的裂纹起裂角随裂纹倾斜角增加而增大;（2）透过相关断裂准则,砂岩试件在裂纹尖端产生反翼裂纹是因为剪力破坏;（3）在单轴压缩作用下砂岩试件裂纹扩展受单裂纹的倾斜角影响,当裂纹倾斜角较小时,裂纹不易起裂;当裂纹倾斜角较大时,裂纹起裂比较容易;（4）在单轴压缩作用下砂岩试件则受单预制裂纹的倾斜角影响,当裂纹倾斜角较小时,裂纹扩展属于非稳定扩展;当裂纹倾斜角较大时,裂纹扩展属于稳定扩展;（5）在单轴压缩作用下砂岩试件裂纹尖端A侧与裂纹尖端B侧的裂纹扩展平均速度随裂纹倾斜角增加而降低。不同应力路径下水土耦合超固结黏土分叉分析
摘要：基于超固结黏土三维弹塑性本构模型,导出水-土耦合部分排水条件下饱和黏土应变局部化的萌生条件,求出在不同应力路径下,单相和水-土耦合条件下超固结土分叉的三维解析解和数值解。理论分析表明,应力罗德角θσ为-30°、15°和30°时,无论是单相条件,还是水土耦合两相介质条件,该模型均无分叉现象产生;应力罗德角为0°时,单相条件下该模型有分叉现象产生,水土耦合不排水条件下该模型无分叉现象出现,水-土耦合部分排水条件下分叉与否则与参数选取有关;应力罗德角为-15°时,无论是单相条件,还是水-土耦合条件,该模型均有分叉现象产生。利用嵌入了上述本构模型的有限元软件ABAQUS,对单相和水-土耦合条件下的多单元立方体应变局部化分叉现象进行数值分析。分析表明,在应力罗德角为±30°时,单相条件和水土耦合条件下都无分叉现象产生;应力罗德角为15°时,单相条件下有分叉现象产生,水-土耦合不排水条件下无分叉现象出现,水-土耦合部分排水条件下何时分叉则与渗透系数大小有关;应力罗德角为-15°和0°时,单相条件和水土耦合条件下该模型均有分叉现象产生。同一应力路径下数值解相对于理论解更易出现分叉。动力扰动下深部开挖洞室围岩分层断裂破坏机制模型试验研究
摘要：为研究动、静组合加载下深部巷道围岩分区破裂化的机制,在Instron电液伺服材料试验机上对用石膏制作的深部洞室模型进行了动、静组合加载试验。为进一步分析动、静组合加载下深部巷道围岩分层断裂化的力学本质,将动、静组合加载下深部巷道围岩近似视为若干个二维动、静组合加载试样的组合体,并用红砂岩试样进行了二维动、静组合加载试验。试验结果表明,巷道轴向应力为最大主应力且大于一定值时,围岩会发生分层断裂现象;巷道轴向应力为最大主应力且与外部扰动应力叠加达到一定值时,围岩也会发生分层断裂现象;巷道直径越大,在相同的动、静组合加载条件下,更易发生分层断裂现象;相同直径的巷道,在不同的动、静组合加载作用下,巷道围岩分层断裂化程度不同,动、静组合应力叠加值越大,分层断裂化程度越严重;应力状态对试样裂纹扩展及分布方向起着主导作用,试样破裂面一般垂直于最小主应力方向（在最小主应力面内）,与最大主应力方向一致;深部巷道围岩存在形成破裂圈的应力状态,这样的应力状态可诱发巷道围岩分区破裂现象的发生。考虑连续墙接头效应的软土大型盾构工作井稳定性分析
摘要：基于地下连续墙分幅施工的工程实际状况,建立了连续墙不抗弯不抗剪柔性接头、抗剪不抗弯半刚性接头以及抗剪又抗弯刚性接头的力学模型。结合南京纬三路过江隧道盾构工作井地下连续墙的设计,通过数值模拟,研究了连续墙接头型式对于墙体水平位移以及支护体系受力的影响规律。研究成果表明,在做好连续墙接头防渗的前提下,采用柔性接头时墙体的水平位移较大,支护体系内力明显增高;采用半刚性接头时既可以有效地限制墙体的水平位移,又可以将墙体承担的土压力分担到临时支撑和环梁之上,降低连续墙墙体的内力;采用刚性接头时可以降低临时支撑、环梁以及内衬的内力,但连续墙墙体要能承担极大的竖向弯矩和数值相当的横向弯矩。综合考虑建议工作井采用抗剪不抗弯的半刚性接头。考虑影响区真实形状的竖向排水井地基固结解
摘要：针对现有竖向排水井地基固结解析理论对影响区一律采用圆形等效假定的缺陷,研究了影响区真实形状为正六边形的按梅花形布置的竖向排水井地基的固结问题。通过建立新固结方程和引入新的边界条件,并考虑土体水平渗透系数变化,得到了相应的解析解。对于土体水平渗透系数的3种变化模式,分别给出了各种模式下的特殊解。在此基础上,分析了3种模式下3个主要的无量纲参数对地基固结性状的影响,并比较了计算结果和现有理论结果。分析结果表明,影响区和涂抹扰动区范围越大,固结越慢;土体的最大与最小水平渗透系数之比越小,固结越快;在相同条件下,考虑扰动区渗透系数线性变化的模式2固结最快,而假定扰动区渗透系数不变的模式1的解与现有理论解相当接近,验证了现有竖向排水井地基固结解析理论中对影响区采用圆形等效假定的合理性。基于岩体爆破累积损伤效应的Hoek-Brown准则修正公式
摘要：爆破开挖作业引起的扰动与损伤,特别是频繁爆破产生的累积损伤效应,必然导致岩体完整性降低,岩体力学参数弱化,从而威胁岩体工程稳定性。考虑岩体爆破损伤及其累积效应,指出了Hoek-Brown（赫克-布朗）准则及其改进公式的不足,引入完整性系数K v和损伤因子D,建立了可以表征岩体爆破累积损伤效应、岩体爆破扰动状态及其力学参数弱化程度的mb和s的取值方法。基于声速变化与爆破累积损伤效应之间的联系,建立了以岩体声速降低率η为基准量的岩体爆破累积损伤扩展模型,并将该模型成功应用于提出的Hoek-Brown准则修正公式中。根据现场模拟爆破试验与声波测试数据,对提出的修正公式进行了分析,结果表明,建立的考虑岩体爆破累积损伤效应的Hoek-Brown准则修正公式是合理的。主应力轴循环旋转下高密实粉土稳定性影响研究
摘要：为研究主应力轴循环旋转对粉土性状影响,对长江入海口高密实饱和粉土进行了主应力轴180°转幅的循环旋转试验。试验发现,等向固结的高密实粉土在恒定动剪应力比的主应力轴循环旋转下能发生孔压达到初始围压水平的液化破坏,但液化前孔压开展会因动应力水平的不同而呈现以渐变相态点和激变相态点区分的3阶段变化形式,或仅以激变相态点区分的两阶段变化形式。试样应变开展则始终呈现由崩塌点区分的两阶段变化形式,且孔压激变相态点与应变崩塌点同步反映了土体结构崩塌状态,崩塌状态时主应变差双向幅值限制在0.2%～0.4%这一较小范围内。试样进行主应力轴旋转达到崩塌时的应力状态与频率无显著关系,可由p′-q空间中一条准不稳定状态线归一化。而以崩塌状态为终点进行归一化的主应力轴循环旋转下孔压振次曲线,可用修正的Seed公式进行较好拟合。粘结式锚杆在爆炸动载下轴向应力分布研究
摘要：通过物理模型试验,研究在爆炸动载作用下临近工作面支护锚杆的应力状态。根据相似条件和简化假设,采用集中装药进行工程掏槽爆破模拟,利用粘贴在锚杆上的应变片测得近区端锚和全锚锚杆的轴向应变波。测试结果表明,爆破引起锚杆振动时间约为6 ms,经过9 ms的缓降期锚杆变形趋于稳定值;动载期间端锚锚杆在杆体中部锚固段测得峰值应力比杆体尾部自由段的值大,但相差不大,动载过后尾部的残余应力较大;全锚锚杆在杆体尾部测得的峰值应力和残余应力都远大于杆体中部测得值。利用无限体内一点受法向集中力作用的位移势函数,推导锚固体及周围岩体的轴向应力分布,并计算一定预应力在锚固区产生的附加轴向应力,结合动应力的作用分析锚杆的受力状态。海底扩散体系含天然气水合物沉积物制样方法与装置
摘要：天然气水合物是分布在海洋和大陆多年冻土中的一种具有巨大商业开发价值的新型战略性替代能源。同时,含天然气水合物地层中水合物的分解将带来严重的地质灾害和气候问题的关注。试验室内开展含天然气水合物沉积物物理力学性质研究需要首先解决的是制样问题,即在试验室内快速形成符合现场原位形成模式的试样,并且水合物均匀分布于土样孔隙中。海洋天然气水合物主要是在扩散体系中形成的,即溶解在水中的气体以扩散迁移的方式进入温压条件适合的地层内与水结合生成天然气水合物。文中试验方法与装置利用高压恒流泵驱动溶有气体的去离子水在土样中循环,采用磁力搅拌装置加速和增大气体在水中的溶解,使土样在较短时间内被溶气水饱和,然后将土样温度降低至与气体压力相对应的相变温度以下后,溶于水中的气体与水结合生成水合物析出,且均匀地填充土样孔隙中。采用粉土和CO2气体试验表明,制得含水合物沉积物大约需1 d的时间,通过观察和测试含水率证明,所制得试样具有良好的均匀性,解决了目前在试验中采用的制样方法所制得的试样中水合物分布不均匀以及水合物形成时间过长的问题,为进一步开展含天然气水合物沉积物物理力学试验提供了技术保证。地震作用下顺层岩质边坡动力响应和破坏模式大型振动台试验研究
摘要：5.12汶川大地震触发了大量的顺层岩质滑坡,对其进行研究很有必要。根据动力模型试验的相似关系,设计制作了1个坡角大于岩层倾角的尺寸（高×长×宽）为1.6 m×1.75 m×0.8 m的顺层模型边坡,并完成了大型振动台试验。试验结果表明,在坡体表面和内部竖直方向上,加速度放大系数随着坡体高程增加而增大,并且随着高程增加,加速度放大系数增大的速度加快;在坡体内同一高程上,坡面处的加速度放大系数大于一定水平深度坡体内部的加速度放大系数,表现出趋表效应;地震波输入频率对坡体动力响应有明显影响,随着频率的增加,越接近坡体的自振频率,加速度放大效应越显著;加速度放大系数随着输入波振幅的增加,总体上表现为递减趋势;通过和均质边坡振动台试验加速度监测数据对比,发现坡体结构对坡体加速度放大系数也有一定的影响,结构面对地震波的反射和折射作用加大了坡体加速度的放大效应。,对试验过程中坡体破坏特征的描述和分析发现,边坡的破坏模式为地震诱发-坡肩拉裂张开-坡面中部出现裂缝-裂缝贯通-发生高位滑坡-转化为碎屑流-堆积坡脚。研究成果对地震灾区滑坡形成机制的认识和减灾防灾有一定的价值。防治公路岩溶塌陷的土工合成材料设计理论研究
摘要：高速公路路基岩溶塌陷通常可以采用水平加筋体防治,系统地研究其受力特性及设计理论具有重要的工程意义和实际价值。首先,针对公路路基荷载及岩溶塌陷的特点,分析了塌陷坑上方水平加筋体的受力和传力特性,采用太沙基土拱理论,计算溶洞上方荷载。深入探讨了水平加筋体设计方法,认为锚固段端部加筋体应变及锚固段传力长度是设计中的关键值,且其与锚固段端部加筋体拔出量密切相关。然后,引入水平加筋体与土体界面的线弹性-全塑性模型,由基本方程导出锚固段水平加筋体弹塑性解答,并结合边界条件建立了锚固段端点拔出量及传力长度的解算流程。在此基础上,引入某实际工程计算参数进行分析,将该方法结果与基于全塑性模型的分析结果进行对比,探讨了不同临空段宽度、加筋体刚度、上覆土体高度、界面摩擦角等因素对临空段端部拔出量计算误差的影响,并分析了上覆土体高度与锚固段传力长度之间的关系。由分析可知,基于线弹性-全塑性模型计算的拔出量和传力长度均较全塑性模型计算结果大,某些情况下,传力长度的计算误差高于40%,若采用全塑性模型计算有可能引起较大的误差,导致设计偏于不安全。轻量砂变形及强度特性三轴试验研究
摘要：通过三轴试验系统研究了新型土工材料——轻量砂的变形及强度特性。结果表明,不同的配比、龄期使轻量砂具有不同的原生结构强度,围压使不同原生结构强度的土样处于剪胀或剪缩状态,导致发生应变硬化、应变软化以及相应状态下孔压的3种对应形态变化。变形模量随EPS（发泡聚苯乙烯）球粒掺入比的增大而线性减小,随水泥掺入比、龄期增大而线性增大,相同配比的土样变形模量与围压关系不大;三轴抗压强度随EPS球粒掺入比增大而呈负指数关系减小,随水泥掺入比、龄期、围压增大而线性增大,存在水泥掺入比阀值;土骨架转换效应对于土样强度的影响很大,造成了土体单轴、三轴抗压强度分带,高水泥掺入比能够大大弱化EPS颗粒的土骨架效应。结合前人成果,系统地研究了轻量砂密度、无侧限抗压强度的影响因素,引入材料学中比强的概念,提出了单价比强图结合配方公式的方法,对轻量土砂进行配方优化。分析了轻量土砂应力-应变关系转型问题,提出采用无侧限抗压强度来表征不同配比、龄期轻量土砂的原生结构强度。通过试验与数理统计,建立临界围压与原生结构强度的关系,为数值模拟计算与建立本构模型奠定了基础。膨胀性充填裂隙峰前本构关系实验研究
摘要：以钠基膨润土为充填介质,水泥砂浆为裂隙壁制作充填裂隙,采用法向压缩、侧向约束的方式,对不同宽度和不同含水率条件下膨胀性充填裂隙的本构关系进行了探讨,获得了大量应力、应变实验数据。研究表明,膨胀性充填裂隙峰前本构关系可划分为3个阶段：流变阶段、压密阶段和弹性阶段。实验开始时,充填裂隙即进入流变状态,也就是说应力基本保持不变,而应变持续增加,随着有限变形及法向应力的增加,充填裂隙整体强度增大,逐渐表现出弹性特征。根据实验数据和特征,提出倒圣维南体（inverted Saint-Venant body）力学模型,建立了膨胀性充填裂隙本构方程,并分析了其内在作用机制。
