应变软化岩体分析原理及其应用
摘要：应变软化是指应力-应变曲线中轴向应力随应变的增加而减小的现象，许多种类的岩土介质在工程扰动的作用下呈现应变软化的行为。在分析应变软化问题时，其应力-应变关系式中的切线刚度矩阵是非正定的，由此导致计算求解的困难。将岩体应变软化过程简化为一系列脆塑性过程，于是应变软化问题的求解归结为一系列脆塑性过程的分析。基于经典弹塑性力学理论，提出了应变软化过程模拟方法及其相应的有限元求解过程，编制了计算程序，研究了应变软化本构模型中不同强度弱化速率对圆形洞室围岩塑形区分布的影响，进一步分析了应变软化模型对应的隧道径向变形沿洞轴方向的分布特征，并与已有监测数据得到的分布规律进行了对比。初步的研究结果表明，应变软化模型得到的计算结果是比较合理的。无黏性土管涌出砂及流量研究
摘要：管涌对堤防工程的危害极为严重，人类对管涌的认识也逐渐加深。目前，对管涌破坏开始的条件及其破坏后通道贯通的后果了解较多，然而，因其破坏及发展机制的复杂性，对于管涌发生后涌砂及流量的研究并不深入。通过自行设计的室内模型，改变上覆黏土的厚度对3组土性相同的无黏性土试样进行试验。对测压管水头、通道范围、涌砂量和流量等进行对比分析，研究孔隙率、渗透系数以及流量的变化规律，发现涌砂随时问变化满足非线性关系——Boltzmann模型。最后，利用渗透系数与孔隙率以及孔隙率与累计涌砂量的关系，推导并验证了流量随时间变化的理论公式。这对于认识管涌和有效控制管涌发展以及减灾避难有着非常重要的意义。循环荷载下圆柱形桩与楔形桩复合地基工作性状对比试验研究
摘要：为探讨循环荷载作用下夯实水泥土圆柱形桩与夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状的差异，通过室内模型试验，并在桩项及桩周土表面埋设微型土压力盒，进行循环荷载下夯实水泥土圆柱形桩和楔形桩的4桩复合地基及单纯软土地基工作性状对比试验，探讨循环应力比和加载周数对夯实水泥土圆柱形桩和楔形桩复合地基永久沉降、桩-土应力比的影响规律。研究软土地基加固方法对永久沉降和桩-土应力比的影响，揭示了循环应力比与桩-土应力比的关系。研究结果表明：采用夯实水泥土桩加固软土地基，能提高地基的临界循环应力比，增强地基抵抗循环荷载的能力；在相同的加荷周数和循环应力比的加载条件下，采用夯实水泥土楔形桩加固软土地基对降低地基永久沉降的效果比采用夯实水泥土圆柱形桩的效果要好，且楔形桩的楔角越大，降低永久沉降的效果越明显。循环应力比越大，桩-土应力比越大；桩-土应力比随楔形桩楔角的增大而增大，随加载周数的增加而降低，并存在一临界加载周数；当加载周数小于临界周数时，桩-土应力比随加载周数迅速降低：当加载周数超过临界周数时，桩-土应力比几乎不随加载周数的变化而变化。人工冻土围压SHPB试验与冲击压缩特性分析
摘要：利用分离式Hopkinson压杆（SHPB），以铝质套筒作为围压装置，分别研究温度为-8、-12、-16℃在不同应变率下的人工冻结黏土围压状态变形特征和轴向动态应力-应变关系。研究结果表明：在围压状态下，冻土呈黏塑性破坏特征；当人工冻结黏土温度为-16℃、平均应变率分别为410、457、525、650、827 s-1时，其最大应力分别为10.76、12.18、14.27、20.24、23.34 MPa，最大应变分别为0.0817、0.0972、0.1050、0.1310和0.1660，表现出较强应变率效应；-12℃和-16℃时在应变率为457 s-1下的最大应力分别为8.28 MPa和12.18 MPa；当应变率相同时，温度越低，最大应力越大，冻结黏土表现出较强的温度相关性。人工冻土的动力学特性为冻土开挖方法的研究提供依据。山岭隧道施工技术与管理--不良地质条件下潭柘寺隧道施工
摘要：著者：周世生，16开本，256页，平装，定价：50元，出版单位：人民交通出版社，版次：第1版第1次，出版时间：2014年1月13号，标准书号：ISBN 978-7-114-10996-6。粗粒料强度准则与排土场稳定性研究
摘要：排土场稳定性主要取决于排土场的坡角及排弃废石的内部强度。通过低压到高压的三轴压缩试验研究了千枚岩粗颗粒散体材料强度的特性及压力对其强度的影响。试验表明：粗颗粒材料的破碎率随着压力的增大而增加，而增加速率则随着压力的增大而减小，并给出了一个用于描述压力及破碎率的关系式。提出了考虑破碎对强度影响的强度准则，该准则能描述粗颗粒材料的强度随压力的变化情况。采用该强度准则分析排土场的稳定性，其结果更加接近实际情况。而采用摩尔-库仑强度准则计算得到的排土场稳定性安全系数偏大，存在安全隐患。建议采用本文提出的强度准则分析排土场稳定性，特别是对于超高排土场的稳定性分析，更加适用该强度准则。黄土地基掏挖扩底基础抗拔试验研究
摘要：随着西部电网建设的发展，越来越多的架空输电线路需经过黄土地区。输电线路杆塔基础抗拔能力通常是其设计控制条件。掏挖扩底基础因具有较好的抗拔承载性能而在黄土地区输电线路工程中得到广泛应用。根据甘肃黄土地区2个试验场地12个掏挖扩底基础实测上拔荷载位-移曲线，分别采用 Chin 双曲线模型以及初始直线斜率法、双直线交点法和 L1-L2方法确定了基础抗拔极限承载力及其对应位移，得到了抗拔基础归一化荷载-位移曲线，采用归一化荷载-位移双曲线模型对试验结果进行拟合，给出了不同保证概率下基础荷载-位移预测曲线。结果表明：初始直线斜率法得到的承载力最小，双直线交点法次之，Chin 数学模型法最大，宜采用 L1-L2方法确定黄土地基掏挖扩底基础抗拔承载性能；荷载-位移曲线归一化处理可显著减小实测荷载-位移曲线的离散性，按双曲线拟合参数a、b均值确定的归一化荷载-位移曲线代表了试验平均值，而试验荷载-位移曲线刚度远大于95％保证概率的预测曲线。压实红黏土的恒体积膨胀力与细观机制研究
摘要：针对目前量测土体膨胀力的主要方法所存在的不足，提出近似完全限制条件下测量土体膨胀力的改进方法。以压实红黏土为研究对象，测到不同初始状态（含水率、干密度）试样的膨胀力，并与膨胀反压法测得的膨胀力进行对比分析，发现限制膨胀方法测得的膨胀力要小于膨胀反压法的试验值。同时，显现出限制膨胀法测膨胀力具有3个主要优点：试验过程中保持土体不发生变形，更加符合膨胀力的物理定义；试验耗时少、占空间少；能测较宽含水率范围内的膨胀力。最后，利用压汞法和氮吸附法测得不同状态下土体的细观孔隙结构分布特征。结果表明：相同干密度试样，制样含水率对压实土体的孔隙分布影响显著；黏土晶间和粒间吸水自由膨胀后发生“不可逆”膨胀变形；土体发生“不可逆”膨胀变形程度是引起限制膨胀法和膨胀反压法所得试验结果出现差异的主要原因。节理岩体动态破坏的SHPB相似材料试验研究
摘要：采用相似材料模型试验对不同节理倾角、节理贯通度、节理条数、载荷应变率、节理充填物厚度、节理充填物类型及试件长径比等7种工况下的节理岩体动态强度及破坏模式进行了分离式Hopkinson压杆（SHPB）试验研究。结果表明：节理岩体动态破坏模式及强度与节理构造形态密切相关。对于单节理岩体，其强度及破坏特征在很大程度上受节理倾角控制，节理倾角0°;、90°6;试件动强度分别为完整试件的90%和71%，且其破坏形式均为张拉破坏；倾角60°6;试件动强度几乎为0；倾角30°、45°试件的动强度分别为完整试件的50%和18%，且其破坏以剪切破坏为主，兼有张拉破坏。中心1/4、1/2、4/5及全贯通节理试件的峰值强度分别为完整试件的95%、74%、28%和17%，即随节理贯通度增加，试件动强度逐渐降低。含1-3条节理的试件动强度分别为完整试件的54%、23%和10%，即随节理条数增加，试件动强度随之有较大幅度降低，但节理条数的增加并没有改变其破坏模式。随着节理充填物厚度增加及节理充填物强度降低，试件强度依次递减，但破坏模式并没有改变。完整试件和节理试件的动强度均随着载荷应变率的增加而变大，且前者对载荷应变率的敏感性要远远高于后者，相应地试件的破坏模式也变得更加复杂。两类试件的动强度均随着试件长径比的增加先增大后减小，即存在一个最佳长径比。碎屑砂岩三轴压缩下强度和变形特性试验研究
摘要：基于碎屑岩组织结构疏松、含水率较高、物理力学性能较差、呈孔隙式胶结接触等特点，对碎屑砂岩首先开展了物理特性试验分析，认为其微、细观结构复杂、内部破坏严重，矿物成分为石英、长石、绢云母等，化学成分以 SiO2为主，属微透水、小孔隙率砂岩，且渗水化学侵蚀并不显著。其次，开展了静水压力、单轴压缩和三轴压缩试验，研究了碎屑砂岩的强度和变形破坏特性。最后，初步探索了物理特性与强度变形特性的关系。结果表明，静水压力为2.6 MPa时，岩样内部微缺陷压密完成；单轴压缩曲线呈明显6阶段特征，峰值应力达0.98 MPa，属脆-延性破坏；三轴压缩条件下，岩样呈压缩为主的延性扩容破坏，轴向压缩和环向体积扩容达6%和4%；曲线无明显破坏荷载，呈现非线性、塑性硬化、存在屈服平台和体积由压缩向扩容过渡等特性。且体积扩容破损应力与屈服应力基本相同，扩容转折点随围压增加而增大，围压可增强岩样抵抗变形破坏的能力。试验结果旨在为岩石工程稳定分析及本构模型构建提供可靠的依据。基于工程包边法的膨胀土抗剪强度干湿循环效应试验研究
摘要：根据包边法施工中填芯重塑膨胀土和包边石灰改性膨胀土的实际工程状态，设计了反映其运营状态的干湿循环过程，对6次干湿循环前、后膨胀土的强度特性进行了较为系统地试验研究。结果表明，在压实度为90%~96%时，干湿循环前重塑膨胀土和石灰改性膨胀土慢剪强度及强度参数均随干密度单调增加，而干湿循环后其黏聚力c随干密度单调增加，干密度对内摩擦角φ的影响则明显变小；重塑膨胀土和石灰改性膨胀土干湿循环后的残余强度受干密度制约性不大，但干湿循环前、后重塑膨胀土和石灰改性膨胀土的残余强度参数存在差异，且干湿循环幅度对膨胀土强度参数也有一定的影响；在分析干湿循环前、后反复剪切试验结果及膨胀土边坡长期破坏机制的基础上，认为对于膨胀土路堤，在进行强度参数选取时宜适当考虑干湿循环及其幅度对于残余强度参数的影响；利用石灰改性膨胀土包边处理填筑膨胀土路基较为适宜。反复冻融条件下粉砂土动力学参数试验研究
摘要：在大量冻融试验和动三轴试验的基础上，深入研究和分析了经历多次冻融循环后粉砂土动模量和阻尼比的变化规律。研究结果表明：同一动应变水平下，动应力大小与冻融次数、含水率呈负相关性，而与围压、加载频率、压实度呈正相关性；粉砂土的动应力-动应变关系存在明显的非线性，且随动应变水平的提高，动模量成倍减小，而阻尼比则成倍增大；随冻融次数的增加，动模量降低而阻尼比则增大，且经历6次冻融后均趋于稳定，建议将6次冻融后的力学特性作为设计与计算指标；围压和压实度的提高有效增强了土颗粒之间的骨架作用，动模量随围压和压实度的增减而增减，阻尼比则随围压和压实度的增加而降低；含水率的变化对阻尼比的影响不大，而当土样达到饱和状态时，动模量成倍降低；加载频率对阻尼比的影响较大，并随频率的提高而迅速降低。多次干湿循环后土-水特征曲线的模拟
摘要：目前对于土体的干湿循环过程中变形、强度变化规律研究较多，而对经过多次干湿循环后土-水特征曲线的试验研究较少。由于吸力平衡需要时间太长，对干湿循环过程中土-水特征曲线的研究也多限于单次的干湿循环试验。但考虑到实际岩土工程中气候条件的多变性和自然环境的复杂性，一般土体均要经历多次干湿循环，因此，对多次干湿循环后的土-水特性曲线研究显得非常重要。结合已有的试验数据总结脱湿曲线与吸湿曲线随着干湿循环次数的变化规律，通过引入一个与干湿循环次数有关的函数，提出能预测多次干湿循环后土-水特征曲线的方法。本方法仅需土-水特征曲线的首次干湿循环脱湿与吸湿曲线和塑性指数，就可以预测多次干湿循环后的土-水特征曲线。甘肃天水地区膨胀性泥岩隧道施工技术研究
摘要：著者：蒋代军，16开本，181页，平装，定价：40元，出版单位：人民交通出版社，版次：第1版第1次，出版时间：2014年1月15号，标准书号：ISBN 978-7-114-11028-3。硅酸钾对遗址土的渗透加固机制及改进特性研究
摘要：即一定模数硅酸钾溶液，是保护加固土遗址的一种无机化学材料。通过近20年的实践证明，PS材料具有增强遗址土体强度和抵抗外界环境破坏的作用。但PS渗透加固遗址土的微观机制以及加固后遗址土宏观特性的改变如何，并没有取得显著的突破和统一的认识。利用3%体积浓度的PS溶液渗透加固室内击实制备的良渚遗址土试样，渗透初始含水率为13%、17%、19%、21%和25%，并对加固前、后试样进行非饱和直剪、压汞和扫描电镜试验，旨在解决上述两个问题。基于压汞试验得到的双峰孔隙分布模型，提出了PS渗透加固遗址土的两种微观加固机制，并通过扫描电镜试验结果验证了加固机制，同时提出了用于表征两种加固机制指标参数P1和P2。通过研究发现，加固指标P1和P2能够较好地描述在不同含水率下经PS加固试样的相关改进特性如土-水特征曲线和剪切特性的变化规律。研究成果为PS的进一步应用和加固保护土遗址研究提供了新的方法和手段。基于瑞利-里兹法的岩土三棱柱堆积体的基底应力分布的研究
摘要：对岩土三棱柱堆积体的基底应力分布进行了研究，在基底应力的理论解难以求得的情形下，基于瑞利-里兹法求解出基底应力分布的近似解，并具体计算且对比了不同坡比、泊松比、基底边界条件下基底应力分布的变化，得出如下结论：基底法向应力存在应力凹陷现象，坡度越陡，应力凹陷程度越大，底边有约束时应力凹陷程度更明显；泊松比对基底法向应力的分布几乎无影响，泊松比主要影响基底切向应力分布的形态，且泊松比越大，基底切向应力值越大；坡比改变基底切向应力的最大值及其所处位置，坡比越大，基底切向应力值越大，且基底切向应力最大值距离基底中心越远。分级连续加载条件下原状膨胀土固结变形研究
摘要：由固结系数Cv与有效应力σ′和孔隙比的关系，推导了考虑固结系数变化的分级连续加载固结控制方程。根据方程的解析解得到了分级连续加载的沉降计算公式。结合云桂高速铁路建设，以高路堤分段堆载方式为研究依据，在GDS三轴试验系统开展原状膨胀土分级连续加载 K0固结试验。结果表明：沉降与时间关系在加载期呈折线式发展，稳载期呈双曲线变化；膨胀土的应力-应变关系呈阶梯式变化；当σ′≤σc时，固结系数随有效应力呈先增大而后减小，当σ′＞σc时，固结系数随有效应力呈波动持续减小。固结度理论计算值与试验结果相比，考虑固结系数变化的固结度计算比固结系数为定值更准确。分级连续加载沉降计算公式可作为分析高速铁路路基沉降-时间关系的参考方法。弹塑性软化模型下隧洞围岩变形与支护压力分析
摘要：为深入探究岩体非线性软化应变特性对隧洞围岩力学行为的影响，提出了一种考虑软化系数的岩体弹塑性软化模型，并推导了圆形隧洞围岩应力-应变的求解方法。然后，通过将本文方法与Brown方法、换算后的Mohr-Coulomb屈服准则方法进行对比，验证了本文方法的合理性。最后，探究了软化系数对围岩变形及支护压力影响规律。结果表明：软化系数较大时，采用弹塑性软化模型与弹脆塑性模型算得结果基本相同；对围岩变形及稳定性起主要控制作用的是松动区域范围；控制塑性区域出现时的临界支护压力在数值上与弹塑性区域交界处径向应力是相等的。
